茶叶抖筛筛分过程数学模型的建立

机 具 ·包装 １＇＿
茶 叶抖筛筛分过程数学模 型 的建立 ．

杨 凯，高俊 明，李 浩
（河北工程技术高等专科学校 ，河北 沧州 ０６１００１）
摘 要 ：茶 叶抖 筛设备 筛分 过程 数学 模型 的建 立 是指 导茶 叶抖 筛设备 设计和 研 制 的基 础 。茶 叶 筛分作 业在茶 叶处 理工 艺 中发挥 着极其 重要 的作 用 ，而茶 叶抖 筛 筛分是茶 叶 筛分作 业 中最 常 用的一种 。茶 叶 筛分过程 是一 个 复杂 的物料 透 筛过 程 ，茶 叶在 筛 面上 的透 筛过程 是 以概 率论 的原 理 为基 础进 行分析 研 究的 。运 用 筛分 数 学模 型和 力学模 型去 分析茶 叶 筛分的 实质 ，对今 后茶 叶抖 筛设备 的 设计和 研 制有着 重要 的 指导 意义 。
市场 上 的筛分 的机 械 主要有 圆筛 与抖 筛两 种 。平面 圆 筛机 是利 用 筛床 作连 续平 面 回转运 动 ，短 小 的茶 叶通过 筛 网、长 大 的留 在筛 面 ，并通 过 出茶 口流 出 。其 作用 是使 茶叶 经分 筛、撩 筛 、割 脚 工序 ，分 离 成一 定规 格 的筛号 茶 。抖筛机 是 利用 倾斜 的筛框 ，急 速前 后运 动和 抖 动 的作用 ，使 茶叶做 跳跃 式前进 。细 的 茶叶 穿过 筛孔落 下 ，粗 的 留 在 筛面 ，以达到 去细 留粗 ，便 于下 一工 序 进行 ，抖 筛 机应 用 在 不 同的 工 序 上 ，因要求 不 同 ，工 序 的 名称 也 不 同，生 产上 通 常称 为 ：抖 筛 、紧 门 、抖 筋 、打 脚 。
１ 茶 叶透 筛概 率 的数 学模型
茶 叶在 实 际筛 分过 程 中透 筛 概率 受 茶 叶颗 粒形 状 、茶 叶物 料 厚 度 、茶叶 的含 湿量 及 含 杂质 量 等 多种 因素 的 影 响 ，是 一个 非 常 复 杂 的概 率事 件 。因此茶 叶 实 际透 筛 概率 是在 理 论透 筛概 率 的基 础 上进 行 修正 后得 到 的 ，这 样 才 能符 合 实 际情况 。抖筛 机 筛 分效 果主 要 受 毛 茶 几 何形 状 、毛 茶 中所 含 难 分颗 粒 含 量 和 原料 含 水 率 ；筛 面 筛 孔 的排 列 方式 、大 小和 形 状 ；以及 筛 分 机 的工 作 参 数和 运 动 形 式 等 因 素 的影 响 。
茶 叶 的透 筛 效果 受筛 面运动 状态 的影 响很 大 。茶 叶 随着 筛面 在 做 振动 的过 程 中主要有 对 于筛 面的相 对运 动和 在筛 面上 向 前移动 两
种运 动方 式 。抖 筛 机转 速、振 幅和筛 面倾 角关 系着 茶叶 的相 对 运动 速 度 的大小 。筛面 倾 角影 响着 向前移 动 的速度大 小 。这三个 参数 不 同的 配合 方式 ，决定 着茶 叶在 筛面 上 的相对运 动速 度和移 动速 度 的大小 。 由此 可知 在 设计 、制造 和 使用 抖 筛机 时 ，应 合理 的选 择这 三 个 参数 。 筛子 是抖 筛机 的主要 工作 部件 ，设计 的好 坏直 接影 响透筛 效果 ，同时 要保证 合 理选 择筛 面宽度 。
关键 词：抖 筛 ：筛分 ：透 筛概 率
茶 叶从 形状 上主 要分 为 圆珠状 、条形 状 、团块状 、扁 状 、颗粒 状和 片 状等 。这 些形 状茶 叶是 市场 上 比较常 见 的。精制 过程 的主 要作 业之 一 就是 茶 叶的 筛分 ，毛 茶经 筛分 后 ，可对不 同形 状和 大 小的 茶叶 进行 分 类整 理 ，这 样 就形成 了各 种筛 号 不同 的精 制茶叶 。条 状茶 按茶 叶粗 细 进行 筛 分 ；圆珠状 、颗 粒 状 茶按 粒 级大 小 进行 筛 分 ；片状 茶 按 片状 大 小进 行筛 分 ；扁 状茶 主要 按长 短 ，粗 细进 行筛 分 。通过 对 一些 其它 行 业 的不 同类 型的筛 分机 的分 析 ，再结合 茶 叶人工 筛 分的 特点 研制 出 了不 同类 型特 点 的茶 叶筛分 机械 装备 。
不 同 的茶 叶原 料有 不 同 的几 何形 状 和相 差 较 大 的筛 分休 止 角 ， 这 就要 求合 理 的选 择筛 分机 参数 ，而 这些参 数 的随 意改变 在 抖筛 机 的设计 制造 过程 中又是 无法 满 足的 ，只能通 过 调整筛 面 的倾 斜 角来 满 足不 同茶 叶 的筛分 。 同时还应 注意 到茶 叶 的不 同形状 对茶 叶 在筛 面 上 的运动 情况 的也 有较 大的 影响 ，对于 颗粒 状茶 叶 的透 筛 概 率就 要 高于 条状 茶叶 。
茶 叶原料 的粗 度也 对 茶叶 的透筛 概率 有较 大 的影 响 。茶 叶太 薄 太 细 ，茶叶 就会 在筛 面 上弹 跳 ，茶 叶太 粗 不利 于 自动 分 级 ，只有 处 于 相 对较 薄 （细）的状 态下 才 会增 加 茶 叶 的过筛 机 会 ，提 高茶 叶 的透 筛 概 率 。对 于含 水量 高 的茶 叶原料 ，由于 其散 落性 较差 ，就会 影 响其 透 筛概 率 ，一般含 水 量高 的茶 叶透筛 概率 低 。因此 ，为 了提高 茶 叶原 料 的透 筛概 率 ，在 精 制前 要对含 水量 高于 标准 的 茶叶进 行复 火 。 ｒ
本 文主 要针 对抖 筛进 行分 析 。毛 茶在 抖筛 筛分 过程 中 不仅 以不 同的方 式透 过筛 面 ，而 且伴 随着 筛面 的运 动在 筛面 上可近 似 认 为做 简 谐运 动 ，毛 茶在 筛面 上做 直线 运动 的 同时还 有轻微 的跳 动 ，但跳 动 的垂直 运动 分量 很小 。茶 叶在 筛分作 业过 程 中，透 筛的毛 茶按 长 短 、 大 小 、粗细 、轻重进 行分 类 ，可方 便地对 其进 行后 期拼 配 。
茶叶 透筛概 率 可认为 是粒 群透 筛概 率 ，而 单颗粒 透筛 概 率是研 究粒 群透 筛概 率的基 础 。单颗 粒透 筛概 率 中球 珠状颗 粒垂 直 于平 置 筛面运动，基于概率论 的理论透筛概率 可简单的得 出，但抖筛机 的筛框 一般 是倾 斜 ，假 设球 形颗 粒倾斜 投 射到 倾斜筛 面上 时 ，倾 斜 角 为 ０ｌ，则可得 单颗 粒理 论透 筛概 率 。在 实际作 业过 程 中 ，受 到茶 叶物 料层 厚度 ，粗 度 、颗 粒 之 间存 在 的相 互作 用和 干 扰 的影 响 ，对 于 分析 筛分物 料运 动基 础 的单颗 粒运 动理 论就过 于简 单 了。