茶是世界三大飲料之一，含有多種營養成分，是一種理想的保健飲料。中國是產茶大國，但存在市場開發不夠和加工落后等問題。茶葉加工是影響茶葉質量的重要因素，干燥是茶葉加工過程中最關鍵的一道工序，其目的除了使茶葉含水率降至5%以下便于運輸以外，還具有進一步形成茶葉特有的色、香、味的作用。茶葉干燥包括熱風干燥和輻射干燥兩種形式．目前，傳統的茶葉脫水形式以熱風干燥為主，所用設備多為干燥箱。脫水過程不僅手工操作環節多、生產效率低、能耗高，而且產品色澤差、檔次低，已不能滿足人們對茶葉的質量要求。由于轉筒式干燥烘干機具有結構簡單、造價低廉和制造簡單等特點，中小型茶葉加工廠多采用該機進行干燥。茶葉的干燥質量與轉筒式干燥烘干機的轉速有直接關系，因此研究該機的最佳轉筒轉速很有必要。該文結合茶葉在轉筒式茶葉干燥烘干機中工作的動力學與運動軌跡的分析，建立數學模型求解轉筒最佳轉速，采用步進電機較精確控制轉筒的轉速，應用試驗結果驗證理論分析的合理性，富通新能源生產銷售木屑顆粒機、木屑氣流式烘干機等生物質燃料成型、烘干機械設備。
1、轉筒式茶葉干燥烘干機的工作原理
1.1干燥烘干機運動簡圖
轉筒式茶葉干燥烘干機由步進電機、皮帶、電氣控制系統和內螺旋轉筒等組成。轉筒式干燥烘干機運動簡圖如圖l所示：步進電機1通過皮帶驅動皮帶輪4轉動，皮帶輪和摩擦傳動輪3通過摩擦力使轉筒轉動。在轉筒下端加熱，使轉筒均勻受熱，對轉筒中的茶葉進行干燥。步進電機由電氣系統控制，有助于提高轉筒轉速的精度．
1.2工作原理
預處理后的茶葉，經送料裝置進入轉筒內。轉筒轉動后，筒內的茶葉隨轉筒轉動而上下翻動。茶葉運動到最高點落下時，由于茶葉與轉筒壁接觸時傳熱，茶葉內的水分蒸發通過茶葉的毛細管排出，使水分脫離茶葉，達到茶葉脫水干燥的目的。茶葉干燥過程中要求傳熱快，溫度均勻，但茶葉溫度有一個短時急速升高的過程，單位時間脫水量逐漸增加，直至達到熱動平衡。達到熱動平衡后，茶葉所吸熱量主要用于自由水的脫水，干燥速率達到恒定值，茶葉溫度趨于相對平衡。等茶葉干燥達到含水率要求后，將茶葉通過出料裝置取出。
2、茶葉在轉筒中的動力學分析及最佳轉速確定
茶葉在轉筒中運動時，受到摩擦力和重力的作用，茶葉被帶到一定的高度后自由下落，均勻受熱的筒體把熱量傳給茶葉散發水分，達到干燥的目的。如果筒體轉速太快，茶葉由于離心力的作用始終隨筒壁做圓周運動，茶葉不易拋撒，這樣不利于茶葉水蒸汽散發，使茶葉帶有一定的水悶氣而影響茶葉的質量和干燥效果；轉速太慢，由于茶葉重力的作用，茶葉未能運動到一定的高度就沿筒壁自動下滑，雖然能起到一定的搓條作用，但茶葉仍不能拋撒到空中，水分不能盡快排除，同樣影響茶葉的品質和干燥的速度。經分析可知，轉筒轉速太快或太慢都會影響到茶葉的品質和干燥效果，并且熱量有效利用率均很低。因此，對轉筒的最佳轉速進行探討和研究很有必要。
茶葉在轉筒中的動力學分析
由于摩擦力、重力、離心力和筒壁對于茶葉法向反作用力的關系，使得茶葉與筒壁一起作勻速圓周運動。同時，茶葉不斷地在筒壁處轉動。當筒體的轉速適度時，茶葉隨筒壁到了一定高度，由于其重力的作用，茶葉便開始脫離筒壁作斜拋運動，茶葉自身攜帶的水蒸汽便在拋射的過程中散發在簡體空間，而不會產生水悶氣。同時茶葉與筒壁的接觸過程中，由于自身的轉動，而形成條索的緊結。由于筒體做圓周運動，使茶葉的這種拋射和轉動周而復始地進行，達到了干燥和緊條的目的。
3、轉筒轉速對茶葉品質的影響試驗
3.1試驗材料及設備
試驗材料為綠茶茶坯。試驗設備為浙江富陽茶機廠生產的50型轉筒式茶葉干燥烘干機(R 0.5 m)；水分檢測儀為杭州大吉光電儀器有限公司生產的SH10A型茶葉水分快速測定儀。
3.2試驗茶評價指標
茶葉科學研究離不開試驗茶的感官審評，該試驗中將試驗茶的審評結果作為該實驗的評價指標。試驗采用綠茶為試驗茶，取外形、香氣、滋味、湯色、葉底五因子為評價指標，其權數分別為20%，30%，30%，10%，10%。
3.3試驗方法
試驗中采用感官評分法對茶葉的干燥效果進行評價，感官評分法是審評人員用感官來鑒別茶葉品質的過程。即按GB/ T23776-2009標準規定的方法，審評人員運用正常的視覺、嗅覺、味覺和觸覺的辨別能力，對茶葉產品的外形、湯色、香氣、滋味與葉底等品質因子進行審評，從而達到鑒定茶葉品質的目的。試驗中由10位己獲得國家職業資格的評茶員組成品質評定小組，采用密碼審評方式，按照GB/ T23776-2009茶葉感官審評方法規定進行評分后計算加權平均值。將含水率為25%～30%的綠茶茶坯，在轉筒熱風溫度為220～245℃，投葉量為10 kg，干燥時間均為25 min條件下，根據轉筒轉動的不同轉速對茶葉進行干燥，當茶葉含水率達到5%以下時進行取樣，采用感官評分法對茶葉的五項指標進行評分并與干燥前的茶葉比較質量的差異。
3.4結果與分析
試驗結果如表1所示。
由表1可得到，當轉筒的轉速為40 r/min時，茶葉干燥的效果最佳，驗證了理論分析是合理準確的。考慮到實際生產中的控制精度問題，確定轉筒轉速為35～40 r/min為宜。當干燥烘干機轉筒轉速在35～40r/min時干燥得到的茶葉與干燥前比較，質量有較大提高，茶葉干燥前后的比較結果見表2。
審評結果表明：干燥后綠茶的湯色與葉底色澤略加深，但香氣與滋味比干燥前均得到較大的改善，表現為青草氣消失，出現良好的板栗香氣；滋味更加柔和協調，并出現回甘的滋味特點。同時，茶葉的緊條效果也得到較大改善，可見茶葉在轉筒的最佳轉速時干燥，茶葉的品質有明顯提高。
4、結論
1)該文對轉筒式茶葉干燥烘干機的茶葉進行動力學和運動軌跡進行分析的基礎上，根據茶葉在轉筒中有效干燥最大時間和最長軌跡建立了數學模型，求得轉筒的最佳轉速分別為32 r/min和40 r/min。綜合考慮實際情況，當轉筒轉速在35—40 r/min時，茶葉的干燥效果最好．且熱能的有效利用率最高。
2)試驗證明：當轉筒轉速在40 r/min時，茶葉的干燥效果最佳。考慮到實際控制精度，轉筒轉速在35～40 r/min時茶葉的干燥質量較好。干燥后的茶葉與干燥前相比，色、香、味均有較大提高。試驗結果與理論相符，驗證了理論分析是合理的。
3)該文轉筒的最佳轉速研究是針對茶葉穩定加熱階段的轉速，而在茶葉在預熱和后處理階段，轉筒的轉速應按實際進行調整。按各干燥階段的要求，精確控制各階段的轉筒轉速，茶葉品質會進一步改善。
