陈 斌，陈长卿，郑寨生，边晓东，陈丽娟，袁名安

（金华市农业科学研究院（浙江省农业机械研究院），浙江金华 321017）

0 引言

茶叶籽综合利用是对茶树重要功能价值的全新利用。茶叶籽是茶树的种子，生长周期长达400多天，富含不饱和脂肪酸、茶多酚、维生素E、角鲨烯等多种高品质功能活性成分，是整株茶树中最精华的部位[1]。茶叶籽油不饱和脂肪酸含量超过80%，其中亚油酸15%～35%，是油茶籽油的3倍[2，3]，更特别的是含有丰富的天然茶多酚、角鲨烯、维生素E等多种功能活性成分，其营养价值媲美橄榄油，多项营养指标超过橄榄油，长期食用能增强免疫功能、促进新陈代谢、提高抗病能力、延缓机体衰老，是一种绿色健康的功能食用油，特别是可作为老年人或心血管病人的保健用油[4，5]。

根据查阅研究文献，近年来研究学者已在微波提质[6]、预处理[7，8]、工艺参数[9，11]等方面对茶叶籽加工进行了研究，而螺旋压榨取油是当今油料加工的最主要的方法之一，但专门针对茶叶籽螺旋榨油机的研究及设备相对较少，导致现有螺旋榨油机在压榨茶叶籽时出油率低，且易出现各种问题。因此，对茶叶籽压榨设备的研究具有重要意义。

本文以茶叶籽螺旋压榨为研究对象，以设备设计与试验相结合的方法，研究自清理吸料和油渣分离回榨技术方案，设计了茶叶籽榨油机，并采用单因素试验分析茶饼厚度对茶叶籽出油率的影响，为茶叶籽螺旋压榨设备设计与工艺参数的选择提供设计依据和参考。

1 总体结构与工作原理

1.1 结构组成

本文设计茶叶籽榨油机主要由自清理吸料装置、螺旋压榨装置、油渣分离回榨系统和动力系统等部分组成，如图1所示。茶叶籽榨油机的主要参数为：额定功率15 kW，榨螺轴转速25～30 r/min，作业效率200～250 kg/h。

图1 茶叶籽榨油机示意图

1.2 工作原理

根据螺旋压榨制油理论，本文设计的茶叶籽榨油机借助茶叶籽油料在内受空间容积由大到小的变化及螺旋轴的推进力，榨圈内曲线裾齿的阻力，料胚间相互挤压摩擦而产生很大压榨力来实现茶叶籽压榨制油。

茶叶籽榨油机的吸料装置通过气泵产生的负压，将加热提质后的茶叶籽仁吸入榨油机的进料机构，螺旋榨油装置进行对茶叶籽仁进行压榨制油，油渣分离回榨系统对压榨产生的油渣混合液进行过滤分离，并将过滤后的油渣通过绞龙机构输送至进料斗重新回榨，以提高茶叶籽的出油率。

2 关键部件设计

2.1 自清理吸料装置

传统榨油机的吸料装置容易造成吸料滤网堵塞，影响茶叶籽进料效率。为解决滤网堵塞的难题，设计了自清理吸料装置，如图2所示，主要由吸料电机、吸料筒、滤网更换部件和滤网清理部件组成。吸料电机、吸料筒和滤网更换部件之间采用可分离式连接设计，能实现自动更换滤网，防止滤网堵塞，影响进料效率。滤网更换时，气缸使滤网更换部件与吸料电机和吸料筒快速分离，驱动电机旋转滤网更换部件，使备用的滤网进入吸料作业，滤网清理电机驱动滚刷自转，从而使滚刷对更换的滤网进行清理，同时，控制吸尘器工作，将滚刷刷动产生的灰尘及时吸走，实现对滤网的自清理效果。

图2 自清理吸料装置示意图

2.2 油渣分离回榨系统

针对螺旋压榨的茶叶籽毛油中含有大量的油渣，而且油渣中的含油量很高的难题，采用油渣分离和绞龙回渣设计方案使油渣进行回榨，提升茶叶籽出油率。设计的油渣分离回榨系统，如图3所示，主要由接油斗、螺旋导向器、滤网和回榨绞龙组成。平面螺旋导向件与滤网贴合设计，组成油渣分离回榨系统的核心部件。工作时，榨油机产生的茶叶籽油倒入压榨分离回榨系统，滤网将茶叶籽油过滤后会产生油渣，驱动盘会驱动内部的油渣逐渐沿着螺旋导向件移动，这样会增大油渣在滤网上的行程，同时，螺旋导向件也会对油渣产生一定的挤压，从而能使油渣中的茶叶籽油能够有足够的时间滤出并穿过滤网滴落到导油板上，提升油渣中的茶叶籽油的滤出率。

图3 油渣分离回榨系统、螺旋导向器和滤网示意图

3 茶叶籽压榨试验研究

茶饼厚度是茶叶籽螺旋压榨制油的重要工艺参数之一，茶饼厚度参数会影响茶叶籽在螺旋压榨中所受负载大小与压力稳定性，它对于提高茶叶籽的出油率和茶叶籽油品质具有重要作用。为提高茶叶籽的出油率，本试验以茶叶籽为原料，以茶饼厚度为因素进行茶叶籽螺旋压榨单因素试验。试验通过调节茶叶籽榨油机设置茶饼厚度为0.6 mm、1.2 mm、1.8 mm、2.4 mm、3.0 mm五个水平，每个水平选取同批次茶叶籽100 kg，进行破壳清选和微波加热，再进行螺旋压榨试验。

由图4可知，茶饼厚度对茶叶籽出油率和茶饼残油率有一定的影响，随着茶饼厚度的增加，茶叶籽出油率呈现先上升后下降趋势，茶饼残油率则为先下降后上升，其原因是茶饼厚度决定茶叶籽榨油机的榨膛压力，当茶饼厚度减小，榨膛压力升高，克服茶叶籽油料变形阻力的能力就增强，使得茶叶籽油料在榨膛中挤得更加密实，油脂从茶叶籽油料的出油孔道中挤压得也就越干净，同时出油压力也增大，油脂流出压力也增大[12]。但是随着茶叶籽油料不断压紧，榨膛压力的逐渐提高，会使茶叶籽油料越来越紧密，导致茶叶籽油料的出油孔道缩小，从而也增加了油脂在出油孔道中的流动阻力，甚至会使孔道堵塞阻碍茶叶籽油的流出，导致茶叶籽出油率降低以及茶饼残油率升高。

图4 茶饼厚度对茶叶籽出油率和茶饼残油率的影响

此外，茶饼厚度还影响着压榨温度，而压榨温度变化则影响到茶叶籽出油率[13]。合适的压榨温度可以提高茶叶籽油料塑性，从而降低油脂的粘度，有利于茶叶籽油的流出。但是如果压榨温度过低，则茶叶籽油料不易结合，茶饼不易成型，茶叶籽油料可塑性降低，茶叶籽油脂枯度升高，不利于压榨出油，导致出油率较低；但如果压榨温度过高，将会使茶叶籽油料中某些物质气化，也会降低茶叶籽油的出油率。

因此，茶饼厚度参数对茶叶籽出油率影响较大。在茶饼厚度为1.2 mm时，茶叶籽出油率显著上升至最高值11.86%，茶饼残油率降低至最低值7.12%。此时，茶叶籽压榨温度在135℃，压榨功率在11.7 kW。

4 结语

1）结合自清理吸料装置、螺旋榨油装置、压榨分离回榨系统，设计了茶叶籽榨油机，并且通过试验实现了较高的出油率，达到了设计要求，为茶叶籽榨油机的改进和研发提供理论参考。

2）对研制的茶叶籽榨油机通过单因素试验分析，茶饼厚度对茶叶籽出油率影响显著，能较好地描述茶叶籽出油率与茶饼厚度参数之间的关系，有助于选择合理的茶饼厚度，降低茶饼残油率和提高茶叶籽出油率。