T D-01 型茶與茶制品緊密堆積密度測定儀的設(shè)計研發(fā)與應(yīng)用

鄒新武 ， 楊秀芳 ， 孔俊豪 ， 王靜

（1.中華全國供銷合作總社杭州茶葉研究院，浙江杭州 310016；2.浙江省茶資源跨界應(yīng)用技術(shù)重點實驗室，浙江杭州 310016；3.國家茶葉質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，浙江杭州 310016）

TD-01型茶與茶制品緊密堆積密度測定儀是中華全國供銷合作總社杭州茶葉研究院 （以下簡稱“中茶院”）研制的一種專門用于碎茶和粉狀茶制品（如固態(tài)速溶茶、茶多酚、茶黃素、茶氨酸等）緊密堆積密度測定的儀器。

1 研發(fā)背景

緊密堆積密度是碎茶出口中的重要指標(biāo)，以往碎茶產(chǎn)品緊密堆積密度的測定主要由手工振實的方法來測定，其結(jié)果穩(wěn)定性、重現(xiàn)性很差，因此我國出口碎茶產(chǎn)品經(jīng)常因緊密堆積密度測定結(jié)果與外商發(fā)生分歧而影響正常的原料收購、國際貿(mào)易。隨著茶葉深加工行業(yè)的蓬勃發(fā)展，超微茶粉、固態(tài)速溶茶、茶多酚、茶黃素等茶葉深加工產(chǎn)品在國內(nèi)外貿(mào)易過程中也需要緊密堆積密度這個指標(biāo)評價產(chǎn)品質(zhì)量。

針對以上問題，中茶院于2009年7月成立了“碎茶緊密堆積密度測定儀開發(fā)小組”，開展相關(guān)研究開發(fā)工作。在“十二五”國家科技支撐計劃子課題和國家質(zhì)檢公益項目“茶制品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究”的支持下，課題組開展了碎茶和粉狀茶制品緊密堆積密度測定儀的研發(fā)。2011年5月18日，“一種茶和茶制品堆積密度測定儀”獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的實用新型專利證書（實用新型專利號：ZL 201020290506.8）[1]。 2013 年 11月，“茶與茶制品緊密堆積密度儀研究開發(fā)”項目通過部級科研成果鑒定。經(jīng)過三代升級，課題組試制了“茶與茶制品緊密堆積密度測定儀”（代號：TD-01型）[1]，用于測定碎茶和粉狀茶制品的緊密堆積密度，為碎茶出口貿(mào)易中堆積密度的測定和茶制品質(zhì)量指標(biāo)控制提供了參考和依據(jù)。

2 設(shè)計原理

圖1 緊密堆積密度測定儀結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure of close packing density meter

圖2 茶與茶制品緊密堆積密度測定儀Fig.2 Actual picture of close packing density meter

將裝有碎茶或粉狀茶制品的量筒固定在機(jī)械振動裝置上，電機(jī)帶動機(jī)械振動裝置上下振動，量筒隨機(jī)械振動裝置而發(fā)生有節(jié)拍的振動，隨著振動次數(shù)的增加，量筒里的碎茶或粉狀茶制品逐漸振實，振動次數(shù)達(dá)到設(shè)定的次數(shù)后，機(jī)械振動裝置停止振動，讀出量筒內(nèi)碎茶或粉狀茶制品的體積，根據(jù)密度的定義：質(zhì)量除以體積，從而求出振實后碎茶或粉狀茶制品密度。示意圖和實物圖見圖1、圖2。

3 裝置結(jié)構(gòu)和適用范圍

TD-01型茶與茶制品緊密堆積密度測定儀由定時系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及附屬備件等組成，具有振動頻率和振動次數(shù)可調(diào)并可讀（以適用不同的碎茶和茶制品）、操作簡便、經(jīng)久耐用等特點，適用于各種碎茶、片末茶及固態(tài)速溶茶、茶多酚、茶黃素等粉狀茶制品的緊密堆積密度的測定。

4 基本指標(biāo)

（1）重復(fù)性誤差：≤1%；

（2）準(zhǔn)確性誤差：≤1%；

（3）被測試樣重量：≤500.0 g；

（4）停機(jī)后慣性轉(zhuǎn)動：≤1次；

（5）振動次數(shù)：可顯示（0～999次連續(xù)可調(diào)）；

（6）振實試樣體積：≤500.0 mL；

（7）振動幅度：3±0.1 mm；

（8）振動頻率：最大 250次/min（0～250rad/min連續(xù)可調(diào)）。

5 操作步驟

5.1 碎茶緊密堆積密度的測定步驟

通過粉末漏斗，轉(zhuǎn)移約200 mL 的樣品到250 mL 的量筒中。稱量量筒及樣品的質(zhì)量m1，減去量筒的質(zhì)量m2，得到量筒內(nèi)樣品的質(zhì)量m，精確到0.1 g。把量筒固定到茶與茶制品緊密堆積密度測定儀上。設(shè)定振動頻率為200次/min，振動次數(shù)為150次[2]，停機(jī)后讀取量筒內(nèi)樣品的體積V，精確到1 mL。樣品做兩次平行測定。

5.2 茶制品緊密堆積密度的測定步驟

通過粉末漏斗，轉(zhuǎn)移約100 mL 的樣品到100 mL 的量筒中。稱量量筒及樣品的質(zhì)量m1，減去量筒的質(zhì)量m2，得到量筒內(nèi)樣品的質(zhì)量m，精確到0.1g。把量筒固定到茶與茶制品緊密堆積密度測定儀上。設(shè)定振動頻率為200次/分，振動次數(shù)為100次[2-3]，停機(jī)后讀取量筒內(nèi)樣品的體積V，精確到1 mL。樣品做兩次平行測定。

5.3 計算方法

茶與茶制品緊密堆積密度按下式計算：

式中：ρ為緊密堆積密度（g/mL）；m 為量筒內(nèi)樣品的質(zhì)量（g）；V 為樣品振實后的體積（mL）。

如果符合重復(fù)性的要求，則取同一樣品的兩個平行測定所得的算術(shù)平均值作為測定結(jié)果 （結(jié)果保留小數(shù)點后三位）。

5.4 重復(fù)性

同一樣品的兩次測定值之差，每100 mL 不得超過2 g。

6 測定重復(fù)性[2]

選取2種不同的碎茶樣品和2種不同的茶制品，使用TD-01型茶和茶制品緊密堆積密度儀，按照“5 操作步驟”開展了緊密堆積密度的重復(fù)性測定和分析，結(jié)果分析見表1。

表1 碎茶與茶制品緊密堆積密度測定結(jié)果分析表（n=10）Table 1 The analysis results of broken tea and tea products(n=10)

從實驗結(jié)果可以看出，對不同碎茶（顆粒型和片末型）和不同茶制品（固態(tài)速溶綠茶和茶多酚）樣品分別開展緊密堆積密度的測定試驗，10次試驗結(jié)果的變異系數(shù)均小于1%，表明利用該儀器開展茶與茶制品緊密堆積密度測定所用方法的重復(fù)性良好。

7 應(yīng)用前景

TD-01型茶與茶制品緊密堆積密度測定儀已實現(xiàn)批量生產(chǎn)，相應(yīng)的操作規(guī)程和測定方法[3]已經(jīng)建立，并在部分出口茶葉生產(chǎn)企業(yè)和粉狀茶制品得到應(yīng)用，為企業(yè)切實解決了國內(nèi)外碎茶和茶制品緊密堆積密度測定結(jié)果不一的問題，提升了出口企業(yè)的國際市場競爭力。

[1]中華全國供銷合作總社杭州茶葉研究所.一種茶和茶制品堆積密度測定儀：中國，201020290506.8[P].2011-5-18.

[2]王靜，楊秀芳，鄒新武，等.茶與茶制品緊密堆積密度測定方法研究[J].中國茶葉加工， 2014（4）：25-26，31-32.

[3]全國茶葉標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB/T18798.5-2013 固態(tài)速溶茶第5 部分:自由流動和緊密堆積密度的測定 [S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2013.