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题名基于EDEM的六安瓜片滚筒式烘焙机设计与试验
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作者
李兵
李飞龙
夏程龙
朱勇
蔡振洋
吴昊
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机构
安徽农业大学工学院
茶树生物学与资源利用国家重点试验室
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出处
《农业工程学报》
北大核心
2025年第12期310-321,共12页
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基金
安徽省高等学校科学研究项目(2022AH040124)
安徽省科技厅科技攻关项目(2022296906020005)。
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文摘
针对目前六安瓜片茶烘焙采用普通滚筒式烘焙机,工艺上不符合六安瓜片传统烘焙工艺,存在碎茶率高,烘焙质量不佳,香气不足等问题,该研究为解决以上问题,根据六安瓜片传统烘焙工艺设计了一种滚筒式茶叶烘焙机。该研究的主要方法在于使用履带式陶瓷电加热带作为加热元件,紧贴外壁安装以降低热阻;滚筒采用变频调速,以适应不同时期生产的茶叶在制品;对茶叶颗粒进行动力学分析,茶叶颗粒在滚筒中的运动由接触、带起及抛落3个阶段组成,并对上述3个阶段的茶叶颗粒分别进行受力分析、建立动力学方程。由相关动力学方程可知:滚筒转速、导叶板螺旋角、导叶板个数、导叶板宽度等因素影响碎茶率及烘焙质量;使用SolidWorks软件构建了虚拟样机,应用EDEM软件建立了茶叶物料的颗粒模型,对茶叶颗粒进行了运动学仿真,通过仿真计算得到了滚筒转速、导叶板螺旋角、导叶板个数、导叶板宽度与茶叶颗粒的平均速度、平均受力的关系,并分析了上述因素对烘焙过程的茶叶破碎率、烘焙质量的影响,确定影响茶叶运动的关键因素。以六安瓜片毛茶为试验材料,为了对上述关键结构参数进行优化,进行了以碎茶率与感官评分为评价目标,以滚筒转速、导叶板螺旋角、导叶板个数为主要因素的3因素3水平二次旋转正交试验,结果表明,影响烘焙效果的主次因素依次为:滚筒转速、导叶板螺旋角、导叶板个数,运用Design Expert 13.0对试验数据进行回归分析,得到以下结论:当滚筒转速为24 r/min,导叶板螺旋角为6°,导叶板个数为5时,茶叶烘焙质量较优。对优化前后的样机验证试验表明:优化前后碎茶率、感官评分由5.86%、86.4分变为4.82%、92.1分,建立的回归方程的预测与试验结果误差小于5%。研究结果可为茶叶烘焙机的设计与优化提供理论借鉴与参考。
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关键词
六安瓜片
茶叶滚筒烘焙机
动力学
离散元
参数优化
正交试验
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Keywords
Lu'an Guapian Tea
tea drum baking machine
dynamics
discrete element
parameter optimization
orthogonal test
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分类号
S226.9
[农业科学—农业机械化工程]
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