真空冷凍乾燥機近兩年在茶葉加工中逐步獲得普遍應用,本文特對其作業原理、主要結構、使用操作和在茶葉加工中的使用效果作簡單介紹。
一、工作原理。將適當加工階段的茶葉加工葉,送人茶葉真空冷凍乾燥機的真空冷凍乾燥室內,先預冷至一18℃一10℃,然後在高真空狀態下進行有限加熱,使加工葉中所含水分直接由固態冰升華為氣態的水蒸氣被蒸發,達到除去水分而乾燥的目的。由於茶葉在真空冷凍乾燥過程中,茶條內外溫度始終控制在較低狀態下,香氣物質和營養成分獲得zui大限度保留,能使乾燥後的成茶保持原汁原味,色澤綠翠鮮豔,色、香、味、形良好。並且乾燥均勻、充分,幹茶的含水率甚至可達3%以下,顯著提高了茶葉加工品質和延長了產品保質期。同時,因茶葉中的水分在蒸發乾燥前已被凍結,升華蒸發後在茶葉內部留下很多肉眼幾乎難於看到的海綿狀微孔,成茶衝泡時,水分將很容易浸人茶葉微孔,利於有效成分的溶出。統、製冷系統、加熱系統和儀表與控制系統等組成。二、主要結構。茶葉真空冷凍乾燥機的主要結構由真空乾燥室、真空系輻射加熱板採用內部有油質媒體環流的多層薄箱式擱板結構,由經特殊處理的金屬材料一次擠壓成型,有良好的遠紅外線發射特性,加熱溫度均勻。加熱板上方有茶葉盤導軌,作業時放置盛有加工葉的茶葉盤。茶葉盤邊框和篩網均由不鏽鋼材料製成,可以從乾燥室內沿導軌方便放人和抽出。冷阱用不生鏽工業硬質合金管制造,裝於圓形真空乾燥室兩側部位,主要作用是冷凝乾燥過程中從冰中升華出來的水蒸氣,結構緊湊,簡練實用。1.真空乾燥室。真空乾燥室是一隻用鋼板焊制而成的耐真空容器,為實施茶葉乾燥的場所。乾燥室內置有輻射加熱板及位於兩側的冷阱。一端裝有可供開啟關閉的端蓋(乾燥箱門),上有保證關閉密封的密封條。真空乾燥室結構緊湊,容量大,使用方便。永利真空冷凍乾燥機之所以能在茶葉加工中獲得較普遍推廣使用,很大程度上得益於真空乾燥室享有的特殊設計。
2 .真空系統。真空系統由一臺高性能真空泵組及專用電磁真空充氣閥門組成,是真空乾燥室維持真空的核心部件,正是由於乾燥室所維持的真空狀態,降低了冷凝冰的升華溫度,使茶葉有效成分zui大保留。3.加熱系統。加熱系統由電熱箱、輻射加熱板、特製的耐高溫油泵和作為內部環流媒體的導熱油組成。導熱油在密閉系統中環流,不會有損耗,溫度由程序控制器自動控制調節。為安全起見,加熱系統設有zui高溫度限制裝置,欣諭真空冷凍乾燥機出廠時設定在120℃。4.製冷系統。製冷系統由特殊設計的半封閉壓縮冷凝機組和膨脹閥等組成,製冷能力與冷阱需求相匹配,特別適合於低溫狀態下工作。根據不同需要可分別配備單級壓縮機組、雙級壓縮機組和復疊式製冷壓縮機組等。5.儀表和控制系統。DSTDG系列茶葉真空冷凍乾燥機的儀表和控制系統,由一套工業控制電器和儀表組成,能方便升級到電腦或網絡監控。儀表共有3塊,一塊是溫度控制儀,作用是用來控制輻射加熱板的溫度;第二是多路溫度顯示儀,共有4個點的溫度顯示,其中兩個為冷阱溫度顯示,兩個為茶葉葉溫顯示,茶葉測溫探頭就埋在被乾燥的茶葉中,這4隻溫度儀只作顯示,供操作時參考,不作控制用。此外尚有1隻真空表,主要用於檢查乾燥箱門關閉是否嚴密。6.茶葉真空冷凍乾燥機的主要技術參數。欣諭系列茶葉真空冷凍乾燥機有多種規格,據了解,機器價格僅為國外同等產品價格的25%左右。
三、操作使用1.開機前的準備。首先要檢查排水閥門是否關閉,檢查製冷壓縮機及真空泵的油位和電源電壓是否正常,合上電源開關,察看儀表顯示是否正常。2.操作流程。待乾燥茶葉一裝盤一逐盤放入真空乾燥室一關閉乾燥室門一開啟製冷一開啟真空一開啟油泵一開啟電加熱一設定溫度-設定時間一乾燥結束一停止真空泵一停止電加熱一停止油泵-放氣解除真空一出茶一化霜一進行下輪作業。3.茶葉的凍結及進料。物料的凍結有兩種方式,一是利用冷庫或低溫冰箱對所需乾燥的茶葉進行預凍結,預凍結至一20℃左右(必須低於-16℃),並維持2h以上。二是直接利用真空冷凍乾燥機對所需乾燥的茶葉進行預凍結。使用表明,利用*種方式進行預凍結,成茶品質還稍好於後者,同時使用真空冷凍乾燥機直接對待加工的茶葉進行預凍結,佔用機器的時間也長。所以如條件允許,建議儘可能用前一種方式進行預凍結,這就是在茶葉客戶使用欣諭真空冷凍乾燥機進行茶葉加工的企業,同時還裝備低溫冷凍冰櫃的原因。茶葉預凍結的具體操作方法在下面結合升華乾燥介紹。
4.茶葉升華乾燥。兩種預冷方式預凍結的茶葉,預凍結和升華乾燥按以下方式進行操作。(l)冷庫或低溫冰箱預凍結茶葉的升華乾燥操作在放人凍結的預冷葉前,先開啟真空冷凍乾燥機的制冷機組,將冷阱溫度降至一20℃以下,時間1}15~,然後快速逐層預凍結茶葉,注意放人過程時間越短越好,以防止預凍結茶葉化凍,關閉真空冷凍乾燥機的箱門,並立即開啟真空泵,用手稍推壓箱門,確認真空表的指針有降低時方可鬆手,約10min,真空表指針達到一IMPa,開始加熱,進行升華乾燥。(2)真空冷凍乾燥機直接預凍結茶葉的升華乾燥操作將需乾燥茶葉逐盤放人真空冷凍乾燥機乾燥室,開始對冷阱製冷,待冷阱溫度達到-30℃時,開啟真空泵,用手稍推壓箱門,確認真空表的指針有降低時方可鬆手。
抽真空一段時間後冷阱表面溫度將會上升,待上升到0℃時,關閉真空泵,應特別注意對溫度進行觀察監視和及時關閉真空泵,否則會引起機器的損壞,這樣如此反覆,直到茶葉溫度達到-20℃以下並維持一段時間(約30min),預凍結即告結束。不論是用哪一種方式對加工葉進行預冷凍,在升華加熱乾燥過程中,應隨時注意輻射板溫度、真空度、冷阱溫度、物料溫度等,一般情況下應掌握輻射板溫度不超過120℃,冷阱溫度不高於-18℃,物料溫度不超過40℃;加熱過程中要注意油箱油位不低於紅線標誌,過低應查明原因並補加。乾燥過程當達到物料與加熱板溫度基本趨向一致並保持一段時間,或者乾燥室真空度及冷阱溫度恢復到空載時的指標並保持一段時間,即可認為升華乾燥終了,這兩點可用於單獨判定,也可合併判定。
5.出料化霜。乾燥終了,先關閉制冷機組,再關真空泵,然後開啟破真空閥破真空,待真空完全破除,即可打開箱門將乾燥室內的茶盤取出,完成出料。出料後即開啟乾燥箱體下的放水閥,這時方可用水灑澆冷排管,讓冷排管上的結霜層完全溶化掉,