香茶自動化加工生產(chǎn)線技術(shù)特點簡介

蘇鴻

（浙江豐凱機(jī)械股份有限公司，浙江杭州 311701）

香茶原產(chǎn)于浙江省松陽縣，開發(fā)于上世紀(jì)90年代后期，最初稱為“松陽香茶”，因為松陽縣隸屬浙江省麗水市，香茶加工技術(shù)首先在麗水市普及，故一般又將香茶稱之為“麗水香茶”。目前香茶在國內(nèi)綠茶產(chǎn)區(qū)均有生產(chǎn)，以“條索緊細(xì)、色澤翠潤、滋味濃爽、湯色清亮”為特色，品質(zhì)良好，價格實惠，是一款暢銷全國20多個省市自治區(qū)的優(yōu)質(zhì)炒青綠茶。加之它使用較為成熟、內(nèi)含成分豐富的鮮葉進(jìn)行加工，春、夏、秋季都可采摘、生產(chǎn)和加工，促進(jìn)了茶樹鮮葉資源的充分利用，改變了目前名優(yōu)茶生產(chǎn)僅在春季采摘，夏、秋季鮮葉棄而不用的資源浪費狀態(tài)。

香茶由于全程可使用大型茶葉加工設(shè)備或生產(chǎn)線進(jìn)行加工，與其它類型名優(yōu)茶相比，用工少，可較方便實現(xiàn)“機(jī)器換人”。然而，包括浙江麗水市在內(nèi)的香茶茶區(qū)，加工設(shè)備和條件仍比較簡陋，大多僅采用揉捻機(jī)和滾筒殺青機(jī)簡單配合的方式，雖然實現(xiàn)了機(jī)械化加工，但作業(yè)不連續(xù)，均為單機(jī)制作，生產(chǎn)率低，衛(wèi)生條件不樂觀，工藝難于掌握，加工出的茶葉品質(zhì)難免參差不齊，影響生產(chǎn)效益。為提升香茶加工的現(xiàn)態(tài)，浙江豐凱機(jī)械股份有限公司經(jīng)過大量試驗研究，創(chuàng)制了一條香茶自動化加工生產(chǎn)線，使香茶生產(chǎn)實現(xiàn)了連續(xù)化、清潔化、自動化，這對于香茶生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和茶產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展意義重大。

1 自動化生產(chǎn)線加工工藝

麗水香茶的傳統(tǒng)加工工藝相對較為簡單，整個加工過程均在揉捻機(jī)和滾筒殺青機(jī)的單機(jī)上完成，采用滾筒殺青機(jī)殺青，揉捻機(jī)揉捻，再在滾筒殺青機(jī)上反復(fù)滾干，即可完成香茶的毛茶加工。浙江豐凱機(jī)械股份有限公司對浙江和相關(guān)產(chǎn)茶省香茶傳統(tǒng)加工工藝進(jìn)行深入調(diào)研，結(jié)合香茶自動化生產(chǎn)線加工的特點，通過研究和優(yōu)化，最終提出了香茶自動化生產(chǎn)線的加工工藝，其流程為鮮葉→攤放→殺青→冷卻回潮→揉捻→解塊篩分→二青與初炒干（反復(fù)滾炒）→滾足炒干（反復(fù)滾炒）→香茶毛茶。并以此指導(dǎo)生產(chǎn)線的設(shè)計、關(guān)鍵設(shè)備、控制系統(tǒng)和輸送設(shè)備配備的選擇和研發(fā)。完成研發(fā)和試制后，又在自動化生產(chǎn)線上對這套機(jī)械化香茶加工工藝進(jìn)行了驗證，證明可有效保證成品茶的品質(zhì)。

這套生產(chǎn)線采用了計算機(jī)輔助和模塊化設(shè)計。由于模塊中應(yīng)用的關(guān)鍵單機(jī)型號不同，故可形成功能不同的系列模塊，進(jìn)而拓展出不同型號的香茶自動化加工生產(chǎn)線系列產(chǎn)品。為保證生產(chǎn)線的自動控制，開發(fā)出與之配套應(yīng)用的PLC控制系統(tǒng)，組成了圖1所示的香茶自動化加工生產(chǎn)線設(shè)備流程。目前開發(fā)出的香茶自動化加工生產(chǎn)線有每小時干茶生產(chǎn)量為60 kg的6CTX-60型和每小時干茶生產(chǎn)量為120 kg的6CTX-120型兩種號的香茶自動化加工生產(chǎn)線。隨著組成模塊的不斷研發(fā)拓展，香茶自動化加工生產(chǎn)線的系列型號產(chǎn)品也將隨之增加。

圖1 香茶自動化加工生產(chǎn)線示意圖Fig.1 Schematic diagram of automatic production line for fragrant tea

2 自動化生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備

香茶自動化加工生產(chǎn)線的性能良好，首要條件是保證關(guān)鍵單機(jī)的科學(xué)設(shè)計和優(yōu)良質(zhì)量。公司利用自身優(yōu)勢，采用激光程控剪板、卷板、機(jī)器人自動焊接、程控機(jī)床加工等現(xiàn)代手段，保證生產(chǎn)線配套關(guān)鍵設(shè)備的制造質(zhì)量。香茶自動化加工生產(chǎn)線主要關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)性能特點如下。

2.1 多層連續(xù)式鮮葉攤青機(jī)

鮮葉攤放主機(jī)采用多層連續(xù)式鮮葉攤青機(jī)，可以是網(wǎng)帶也可以是鏈板結(jié)構(gòu)，每平方米有效攤?cè)~面積可攤放鮮葉5～6 kg，攤放時間2～3 h。以此為依據(jù)推算生產(chǎn)線采用鮮葉攤放機(jī)的有效攤?cè)~面積，并確定鮮葉攤青機(jī)的型號。6CTX-60型香茶自動化加工生產(chǎn)線配備的鮮葉攤青機(jī)，有效攤?cè)~面積為100 m2；6CTX-120型香茶自動化加工生產(chǎn)線則配備總有效攤?cè)~面積為200 m2的鮮葉攤青機(jī)。鮮葉攤青機(jī)前部配備斜式上葉輸送帶，出葉后配水平式輸送帶，用作與殺青機(jī)組的銜接，配套控制系統(tǒng)組成鮮葉攤放模塊。

2.2 滾筒式殺青機(jī)和多層網(wǎng)帶式茶葉攤涼回潮機(jī)

鮮葉殺青采用滾筒式殺青機(jī)，研究和使用表明，用于香茶殺青的滾筒殺青機(jī)，筒徑較大者利于殺青葉的水蒸氣散發(fā)，殺青品質(zhì)良好。為此6CTX-60型香茶自動化加工生產(chǎn)線配套的殺青機(jī)有兩種。一種是使用筒體直徑為80 cm的6CS-80型滾筒殺青機(jī)，在正常殺青溫度下可滿足殺青生產(chǎn)率要求，并且殺青品質(zhì)良好。另一種是筒體直徑為110 cm的6CS-110型滾筒式殺青機(jī)，該機(jī)加工出的香茶產(chǎn)品，色澤更為綠翠。同時該機(jī)生產(chǎn)率較高，可在相對較低的筒壁溫度情況下，滿足生產(chǎn)線產(chǎn)量需求，從而延長了殺青機(jī)的使用壽命。

滾筒式殺青機(jī)前有上葉輸送帶將鮮葉送入筒體進(jìn)行殺青，從筒體后端出葉處接裝有若干軸流風(fēng)機(jī)的斜式輸送帶，用于吹冷殺青葉，然后送入多層網(wǎng)帶式茶葉攤涼回潮機(jī)進(jìn)行回潮?；爻睓C(jī)的結(jié)構(gòu)與自動式鏈板或網(wǎng)帶式烘干機(jī)的結(jié)構(gòu)相似，采用較多的為網(wǎng)帶式結(jié)構(gòu)形式。上述兩種單機(jī)、輸送設(shè)備和控制系統(tǒng)的科學(xué)配合，形成了殺青攤涼回潮模塊。

2.3 揉捻解塊機(jī)組

殺青葉的揉捻由4臺6CR-65型、4臺6CR-55型或6臺6CR-45型揉捻機(jī)組成機(jī)組，以適應(yīng)不同型號生產(chǎn)線的揉捻需求。揉捻機(jī)組通過控制系統(tǒng)的自動控制，由稱量裝置按每桶設(shè)定投葉量對殺青葉進(jìn)行稱重，并由輸送帶按程序?qū)θ嗄頇C(jī)先后按順序投葉，自動關(guān)閉桶蓋并實施先輕壓后重加壓，在設(shè)定時間內(nèi)完成揉捻，自動出茶。揉捻葉通過振動槽和揉捻機(jī)下的輸送機(jī)（680平輸機(jī)、530平輸機(jī)），被送往茶葉解塊機(jī)進(jìn)行解塊，解塊葉由輸送帶送往干燥工段進(jìn)行干燥。通過揉捻機(jī)組、解塊機(jī)、輸送裝置和控制系統(tǒng)的科學(xué)配套，構(gòu)成了揉捻解塊模塊。

2.4 連續(xù)重復(fù)式滾筒式炒干機(jī)組

香茶自動化加工生產(chǎn)線的干燥工序，配備了串聯(lián)的兩套連續(xù)重復(fù)式滾筒炒干機(jī)組，與輸送裝置和自動控制系統(tǒng)組合形成兩級炒干模塊。主機(jī)結(jié)構(gòu)與滾筒式殺青機(jī)相似，筒徑為110 cm，并配套裝有連續(xù)重復(fù)炒干用輸送帶。揉捻解塊葉由上葉輸送帶先送入第一級滾筒炒干機(jī)組炒制，出葉后由循環(huán)輸送機(jī)（5160斜輸機(jī)）再回送到筒體前端，而后進(jìn)入滾筒進(jìn)行第二次炒干。第一級滾筒炒干機(jī)組炒制出葉后，經(jīng)輸送攤涼，再送入第二級滾筒炒干機(jī)組足干炒制，也是反復(fù)炒兩次，直至完成香茶毛茶的加工。在控制系統(tǒng)控制下，依次逐桶定時、定量投葉，以避免不同程度炒干葉在滾筒中的混合。重復(fù)連續(xù)滾筒式炒干機(jī)組的供熱形式有兩種，兩種供熱形式的機(jī)型結(jié)構(gòu)稍有不同。一種是炒干機(jī)爐灶配套生物燃料加熱器直接對滾筒加熱，茶葉在滾筒內(nèi)由導(dǎo)葉板推動前進(jìn)，并吸收筒壁熱量，達(dá)到炒干目的；另一種配套以生物燃料為熱源的熱風(fēng)爐，所產(chǎn)生的熱風(fēng)通過裝置在筒體中心、壁上打孔的熱風(fēng)管送入筒體，熱風(fēng)與茶葉均勻接觸而達(dá)到干燥目的。

3 香茶生產(chǎn)線操作技術(shù)要點

香茶自動化加工生產(chǎn)線操作技術(shù)要點如下。

3.1 鮮葉攤放

鮮葉攤放是制作香茶的一道重要工序，對香茶品質(zhì)有重要影響。將采后鮮葉分類并及時送入鮮葉攤青機(jī)進(jìn)行攤放。高檔香茶鮮葉的攤放厚度為5～10 cm，中低檔的香茶鮮葉攤放厚度為10～15 cm。攤?cè)~時間為3～5 h。葉質(zhì)變得柔軟，鮮葉失重率在10%左右為適度。

3.2 鮮葉殺青

殺青工序?qū)ο悴杵焚|(zhì)的形成至關(guān)重要，如果殺青溫度過低，會導(dǎo)致殺青葉出現(xiàn)紅梗紅葉，嚴(yán)重影響香茶品質(zhì)；如果殺青溫度過高，又會形成爆點或焦邊，甚至還會產(chǎn)生煙焦味。香茶自動化加工生產(chǎn)線的殺青溫度應(yīng)設(shè)定在300～350℃之間，殺青時間設(shè)定在6～8 min之間。掌握嫩葉老殺，老葉嫩殺，殺透、殺勻的原則，不出現(xiàn)紅梗紅葉和焦葉。殺青葉葉色暗綠，葉面失去光澤，葉質(zhì)柔軟，梗折而不斷，手握成團(tuán)，稍有彈性，并且青草氣散失，清香產(chǎn)生，含水率在55%～60%之間為適度。作業(yè)時應(yīng)及時開啟殺青機(jī)出茶口旁特設(shè)的風(fēng)扇，利用冷風(fēng)散熱吹雜，促使殺青葉快速降溫、散發(fā)水蒸氣和吹去“黃片”。

3.3 揉捻解塊

揉捻是香茶制作過程中不可缺少的工序之一，通過揉捻可破壞芽葉細(xì)胞，揉成條形，使部分葉細(xì)胞破裂，茶汁溢出，增進(jìn)茶湯滋味。揉捻的過程先通過輸送裝置將冷卻回潮的殺青葉輸入揉捻機(jī)組，在控制系統(tǒng)控制下，依次逐桶定時、定量投葉并進(jìn)行揉捻。通常6CR-45型揉捻機(jī)每桶投葉18～20 kg，6CR-55 型揉捻機(jī)每桶裝葉 28～30 kg，6CR-65型揉捻機(jī)每桶投葉48～50 kg，以揉捻葉在桶內(nèi)翻轉(zhuǎn)自如為宜。揉捻時間，高檔香茶應(yīng)設(shè)定為50～60 min，其中輕揉 10～15 min，加壓重揉 35～40 min，松壓揉捻5 min，成條率達(dá)85%～90%，細(xì)胞破碎率達(dá)75%～80%。中低檔香茶設(shè)定揉捻 80～120 min，其中輕揉 15～35 min，加壓重揉 60～75 min，松壓揉捻 5～10 min，成條率達(dá) 80%～85%，細(xì)胞破碎率達(dá)80%～85%。揉捻葉出葉后，送上解塊分篩機(jī)及時解散茶團(tuán)，篩去茶末。

3.4 二青滾毛坯及初步滾炒做形

將揉捻解塊后的芽葉，通過輸送帶送入滾筒式炒干機(jī)進(jìn)行滾二青及初步滾炒做形，加工葉隨著滾筒的旋轉(zhuǎn)一邊前進(jìn)，一邊與筒壁或與熱風(fēng)管送入桶內(nèi)的熱風(fēng)接觸，揮發(fā)水分達(dá)到滾二青的目的。二青滾毛坯及初步滾炒做形的溫度，高檔香茶一般設(shè)定在120～140℃，時間為10～15 min，中低檔香茶溫度為 125～135℃，時間為 16～18 min，當(dāng)滾炒至初步成“條狀”外形，含水率達(dá)30%～35%時完成。

3.5 足干提香

完成滾二青的毛坯及初步滾炒做形的初炒葉出葉后，經(jīng)輸送攤涼后送入第二級滾筒式炒干機(jī)組進(jìn)行足干炒制，也是反復(fù)炒制兩次。炒制溫度一般設(shè)定為100～120℃，時間為6～8 min。中檔香茶直接炒至足干，成品茶含水率要求達(dá)到5.5%；高檔香茶通過足干炒制后，再送入6CH-10型自動鏈板式茶葉烘干機(jī)進(jìn)行提香，烘干機(jī)溫度一般設(shè)定為 110～130℃，時間設(shè)定為 5～8 min，提香后的香茶成品茶含水率同樣要求達(dá)到5.5%。

4 香茶自動化生產(chǎn)線的性能特點

實際應(yīng)用表明香茶自動化生產(chǎn)線，具有以下性能特點：

（1）實現(xiàn)了全程作業(yè)的自動化控制。由于生產(chǎn)線配備了工業(yè)級PLC控制系統(tǒng)，且對整條生產(chǎn)線設(shè)置了總控制柜，并對關(guān)鍵單機(jī)設(shè)置了控制屏，既實現(xiàn)了對生產(chǎn)線實施整體控制，又可對關(guān)鍵單機(jī)實施控制。采用人機(jī)對話形式對生產(chǎn)線和各關(guān)鍵單機(jī)的各類作業(yè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改，從而滿足香茶加工工藝要求，實現(xiàn)了香茶從鮮葉到成品茶連續(xù)化、自動化加工。

（2）提高了生產(chǎn)率。由于生產(chǎn)線實現(xiàn)了香茶的連續(xù)化、自動化加工，可比傳統(tǒng)單機(jī)加工提高工效2～3倍。

（3）節(jié)約了操作用工和能源消耗，降低了生產(chǎn)成本。香茶生產(chǎn)連續(xù)化、自動化加工的實現(xiàn)，實現(xiàn)了真正意義上的“機(jī)器換人”，整條生產(chǎn)線僅需3～4人操作，比傳統(tǒng)的單機(jī)加工減少操作用工60%以上。并且可節(jié)約制茶能源10%以上。統(tǒng)計和計算結(jié)果可至少降低30%生產(chǎn)成本。

（4）加工的茶葉產(chǎn)品品質(zhì)良好，一致性好。香茶自動化加工生產(chǎn)線加工出的香茶產(chǎn)品，色澤翠綠油潤，條形緊細(xì)。沖泡后，湯色綠黃清亮、滋味濃醇甘爽、葉底明綠完整。并且高檔香茶具有淡雅花香，中低檔香茶栗香顯著，其色香味形各項品質(zhì)指標(biāo)均優(yōu)于香茶標(biāo)準(zhǔn)要求，與傳統(tǒng)的單機(jī)加工的香茶產(chǎn)品相比，茶葉品質(zhì)有顯著提高。