茶叶色选机的技术特性与应用
茶叶加工中拣梗去杂是费工费时且又非常关键的工序, 拣剔作业已是茶叶精制中质量与成本控制的瓶颈环节。由于机械性能等原因, 阶梯式拣梗机、静电拣梗机等常规设备, 拣剔效果不理想。如工夫红茶通过多次机拣、静拣, 仍需手拣予以辅助, 手工拣茶费用占红茶精制成本的10%~15%。近年来, 茶鲜叶的人工采摘质量下降及机械采茶增多, 茶叶加工中拣梗量随之增加, 业内一直期待着茶叶拣剔设备的技术突破。色选技术是指利用特殊识别镜头捕捉物料表面像元素信号、采集物料透光率信号及其它成分的信息, 并利用PLC控制及CPU处理, 实现光电信号互换, 并与标准信号对比分析出物料的品质优劣, 再利用压缩空气将该劣质物料剔除的集光、电、气、机于一体高科技综合技术, 色选设备现已广泛应用于农业, 食品业、工矿业等领域。近年来, 安徽等省一些公司在茶叶加工中已成功利用色选机拣剔茶梗等夹杂物, 拣剔质量高、工效高, 制茶成本降低, 制提率显著提高, 能够广泛应用于绿茶、红茶、乌龙茶精制中的拣剔作业及名优茶去片去梗的精选处理等。
茶叶色选机利用光电技术专门剔除异色物料, 通过光电系统分析茶物料表面的外观色泽, 以区分茶、梗及非茶类夹杂物, 能解决常规使用筛分、风选及拣剔设备所无法达到的茶梗分离效果。色选机选别室内有若干狭长的通道, 通道出口处装有高稳定光源, 当茶物料经由振动喂料系统均匀地通过斜槽通道进入选别区域时, 物料通过检测区域之前, 靠重力和落下的速度使每个茶叶以直线状排列, 依次落入光电检测室。每个料槽有2个高分辨率的相机, 加上数据处理硬件, 在物料通过时从两侧对其检查, 确定异色品, 光电传感器测得反射光和投射的光量, 并与基准色板反射光量比较, 将其差值信号放大处理, 当信号大于预定值时, 驱动喷射系统 (料槽末端的喷嘴) 用压缩空气吹出异色物料。茶叶色选机采用新一代数字信号处理器 (DSP) 代替传统的工控机, 并采用模糊逻辑算法与支持向量机 (SVM) 算法, 对背景板角度及喂料速度进行自动调节, 真正实现了色选机的全自动控制, 同时使机器的性能在工作时自动达到*状态。
茶叶色选机主要部件有:进料斗、振动喂料器、溜槽、光源、背景板、光电检测器、数码相机、副品槽、正品槽、喷气阀、空气压缩机、空气净化器和过滤器、信号调理部件、时序部件及微机控制系统等。
供料系统:由进料斗、振动喂料器和溜槽等组成。待分拣茶物料由进料斗进入振动喂料器, 通过振动和导向机构使物料自动排列成一行行连续的线状细束, 再通过料槽加速后以恒定速度抛飞进入光电系统的探测区内, 以确保茶物料精确地呈现在光学区和喷射区内。
光电系统:光电系统是色选机的核心部分, 主要由光源、背景板、数码相机和有关辅助装置组成。光源为被测物料和背景板提供稳定的均匀照明。光电探测器将探测区内被测物料的反射光转化为电信号。背景板则为电控系统提供基准信号, 其反光特性与合格品的反光特性基本等效, 而与剔除物差异较大。
分选系统:分选系统由副品槽、成品槽、喷气阀、空气压缩机及过滤器等相关附件组成。气动喷嘴标配有近200个喷嘴, 口径仅2~3 mm, 分辨率高、寿命长、喷射准确。
电控系统:电控系统由信号调理部件、时序部件和微机控制系统等组成。电控系统对来自光电系统的色差电压进行放大, 并与设定色差阈值进行比较。核心技术是产物异色跟踪模块, 以控制色选机光学系统的背景灯亮度、灰尘清理和自动校正等, 以实现跟踪、剔除异色物。
操作系统:异色跟踪软件随时跟踪成品质量, 保证色选机即使在长时间不间断连续生产时, 也能保持性能的稳定性。中文触摸屏式操作界面可以保留20多个预置样品模式和保存100个用户确认的样品模式, 样品模式之间转换瞬间即可完成。
