馬佳樂，劉 烽，周亞輝，楊韓輝，霍星光，文 彬，肖正昆

（云南省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所，云南昆明 650031）

普洱茶清潔化分級自動(dòng)化生產(chǎn)線研究

馬佳樂，劉 烽，周亞輝，楊韓輝，霍星光，文 彬，肖正昆

（云南省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所，云南昆明 650031）

針對普洱茶分級加工過程中，現(xiàn)有的篩分單機(jī)設(shè)備不適應(yīng)連續(xù)化生產(chǎn)需要的實(shí)際問題，根據(jù)連續(xù)化生產(chǎn)及清潔化生產(chǎn)的要求，通過集成創(chuàng)新，將原來人工單機(jī)操作的多臺設(shè)備，如靜電除雜機(jī)、圓篩機(jī)、抖篩機(jī)、風(fēng)選分級機(jī)優(yōu)化組合，匹配連接成一套連續(xù)化自動(dòng)化生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)除雜、篩選和分級功能為一體的茶葉清潔化生產(chǎn)線，以及普洱茶加工的連續(xù)化、清潔化和自動(dòng)化。

普洱茶加工裝備；除雜；分級

普洱茶香氣陳香而獨(dú)特，滋味醇和回甘，葉底紅褐，具有降血壓、降血脂和抗衰老等多種保健功效，深受消費(fèi)者的喜愛和贊譽(yù)。據(jù)云南省農(nóng)業(yè)廳茶葉處統(tǒng)計(jì)，2016年云南省全省茶葉種植面積達(dá)40.9×104hm2，采摘面積達(dá)38.5×104hm2，總產(chǎn)量37.5×104t，綜合產(chǎn)值收入670余億元[1-2]。2016年云南省毛茶中普洱茶產(chǎn)值達(dá)29.15億元，相比同期，增幅9.15%?？梢姡M(fèi)者對普洱茶的需求量日趨增長。

但是，相比國外的茶葉加工設(shè)備，我國普遍存在加工條件差，清潔化、自動(dòng)化程度較低等問題，遠(yuǎn)未達(dá)到現(xiàn)代化的要求。目前，云南省茶葉精制過程中主要以人工揀雜、單機(jī)篩選、風(fēng)選為主，各個(gè)環(huán)節(jié)主要依靠人工輔助完成，則茶葉二次污染途徑很多[3]，如很容易掉落到地上被細(xì)菌、粉塵等污染；同時(shí)許多茶廠為了省事，大量待制茶葉就會(huì)預(yù)先堆放在加工機(jī)械旁邊的地上，很難保證車間清潔和茶葉不被細(xì)菌、粉塵污染；由于在茶葉生產(chǎn)過程中人手接觸過于頻繁，加工設(shè)備沒有得到及時(shí)清洗，致使茶葉被污染[4]；且生產(chǎn)技術(shù)工人基本承襲經(jīng)驗(yàn)式加工，使得普洱茶食品安全難以保證，品質(zhì)穩(wěn)定性較差、生產(chǎn)效率低，難以滿足市場對高品質(zhì)普洱茶產(chǎn)品的要求。因此，做好安全茶葉生產(chǎn)，不僅符合整個(gè)食品發(fā)展方向和有利于人民健康，也是促進(jìn)我國茶葉出口、穩(wěn)定市場和實(shí)現(xiàn)茶業(yè)可持續(xù)發(fā)展的迫切要求[5]。

1 普洱茶清潔化生產(chǎn)的研究現(xiàn)狀

上世紀(jì)70年代，國內(nèi)就研制過茶葉流水加工線。但是煤煙污染嚴(yán)重及自動(dòng)化水平低，不屬于清潔化、自動(dòng)化茶葉流水生產(chǎn)線。之后，國內(nèi)對于茶葉清潔化生產(chǎn)線研究進(jìn)行了大量工作。2005年出現(xiàn)的安徽休寧榮山茶廠炒青綠茶生產(chǎn)線，2007年葉陽提出名優(yōu)綠茶清潔化生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備，2010年程玉明等提出名優(yōu)綠茶清潔化流水生產(chǎn)線，2015年鄭紅發(fā)提出紅綠茶兼制型全自動(dòng)生產(chǎn)線[6]，直至2016年祁門紅茶自動(dòng)化生產(chǎn)線[7]和茶葉精制篩分線[8]出現(xiàn)，主要是以機(jī)械化聯(lián)裝為主、人工為輔的半自動(dòng)篩分工藝。但是，針對云南普洱茶清潔化生產(chǎn)加工這一問題研究甚少。以制取普洱熟茶過程中長時(shí)發(fā)酵干燥后的毛茶為對象，提出適應(yīng)除雜、篩選和分級工藝的茶葉清潔化生產(chǎn)線。

2 生產(chǎn)線的單機(jī)組成和采用的技術(shù)路線

2.1 普洱茶加工工藝

普洱茶是以符合普洱茶產(chǎn)地環(huán)境條件的云南大葉種曬青茶為原料，采用特定工藝，經(jīng)后發(fā)酵（快速后發(fā)酵或緩慢后發(fā)酵）加工形成的散茶和緊壓茶[10]。普洱茶分為緩慢后發(fā)酵的普洱茶（生茶） 和快速后發(fā)酵的普洱茶（熟茶）兩大類型[11]。此生產(chǎn)線針對普洱熟茶進(jìn)行研究，其工藝流程為鮮葉→殺青→揉捻→曬干→渥堆→陰干（毛茶）→篩選分類→蒸壓→蒸壓成型→干燥及倉儲(chǔ)陳化。

茶葉清潔化分級自動(dòng)化生產(chǎn)線見圖1。

圖1 茶葉清潔化分級自動(dòng)化生產(chǎn)線

普洱茶的曬青毛茶，經(jīng)過人工渥堆發(fā)酵工藝處理，再經(jīng)過篩選、分級后制成的各類散茶和緊壓茶。分級是茶葉精制非常關(guān)鍵的一步，通過分級將茶葉分為宮廷、特級、一級、三級、五級、七級、九級。分級的目的是級別劃分和拼配生產(chǎn)。

2.2 各個(gè)單機(jī)的原理和構(gòu)造

2.2.1 圓篩機(jī)

在圓篩機(jī)上，茶葉在篩面上運(yùn)動(dòng)，受到重力、摩擦力和篩面作用反力的作用，在篩面上做傾斜向下的螺旋運(yùn)動(dòng)，受到回轉(zhuǎn)半徑、回轉(zhuǎn)速度和篩面傾角的影響[12]；而茶葉平面圓篩機(jī)的作用就是將毛茶分出長短或大小，使茶葉品質(zhì)規(guī)格化[13]。

2.2.2 抖篩機(jī)

由于抖篩機(jī)作上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使篩床中的茶葉向上拋起，與篩面發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)。由于抖動(dòng)的作用，使茶葉在篩網(wǎng)上呈斜立或豎立狀態(tài)，細(xì)者穿過篩孔落于篩下，粗者則隨篩面斜度移動(dòng)至出茶口流出[14]。通過工藝試驗(yàn)，在該生產(chǎn)線中，摒棄了傳統(tǒng)彈簧片振動(dòng)結(jié)構(gòu)，采用進(jìn)口的ROSTA彈性振動(dòng)支撐原件，設(shè)置了平衡篩，大幅減少機(jī)架振動(dòng)，達(dá)到充分均料、打散作用，并分離出大塊茶、大條茶。

2.2.3 茶葉靜電除雜機(jī)

目前，茶葉除雜方式還主要以傳統(tǒng)方式為主。茶葉靜電除雜機(jī)是云南省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所經(jīng)多年研發(fā)而成的精制茶葉生產(chǎn)專用設(shè)備，是普洱茶清潔化分級自動(dòng)化生產(chǎn)線中的核心設(shè)備。目前，該機(jī)用戶多達(dá)150多家，技術(shù)成熟、效果顯著，得到用戶的信賴。該生產(chǎn)線就是在茶葉靜電除雜機(jī)組后端進(jìn)行拓展，加入分級和除塵設(shè)備，形成整條的茶葉清潔化分級自動(dòng)化生產(chǎn)線。

人工除雜見圖2，串聯(lián)使用的茶葉靜電除雜機(jī)組見圖3。

圖2 人工除雜

圖3 串聯(lián)使用的茶葉靜電除雜機(jī)組

茶葉靜電除雜機(jī)的原理主要是利用靜電除去茶葉雜物；設(shè)置有機(jī)架、送料板、電機(jī)、進(jìn)料口和出料口，送料板上方設(shè)置毛氈條和水平的塑料輥筒，毛氈條與塑料輥筒摩擦接觸產(chǎn)生靜電，將非茶類雜質(zhì)吸附到輥筒上；雜質(zhì)經(jīng)過刮板收集、從側(cè)邊出雜槽口流出，能有效清除茶葉中混雜的灰塵、頭發(fā)、動(dòng)物毛發(fā)、茅草、編織袋絲、塑料碎片等雜質(zhì)，除雜效果好；除雜過程一次完成，無需重復(fù)操作，有效提高了工作效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本[15]。

2.2.4 風(fēng)力分選機(jī)

在風(fēng)選過程中，茶葉主要受到外來風(fēng)力和自身重力2個(gè)作用力。而風(fēng)選機(jī)的基本原理是利用茶葉的質(zhì)量、體積、形狀差異和迎風(fēng)面積大小的不同，以及在均勻空氣流中的行程不同而進(jìn)行的分離[16]。在該生產(chǎn)線中，通過采用負(fù)壓原理和密閉結(jié)構(gòu)，研發(fā)新型的風(fēng)選機(jī)，最大限度地降低了風(fēng)的泄露，避免了傳統(tǒng)風(fēng)選機(jī)產(chǎn)生大量粉塵的弊端。每個(gè)風(fēng)選機(jī)設(shè)置4個(gè)出口，實(shí)現(xiàn)茶葉的充分分級。

2.2.5 除塵裝置

茶葉在加工過程中需要與不同的加工設(shè)備發(fā)生摩擦等力的相互作用，包括精加工過程的篩盤、篩筒、風(fēng)選機(jī)、揀梗機(jī)、輥切機(jī)、勻堆等木制或金屬材料設(shè)備等，容易產(chǎn)生包括金屬類、植物類和人工類的粉塵，不僅對工人身體傷害很大，也會(huì)對周邊的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。在該生產(chǎn)線中，通過設(shè)置單機(jī)除塵和集中集塵的方式，實(shí)現(xiàn)除塵效果。

3 普洱茶清潔化分級自動(dòng)化生產(chǎn)線工藝流程和創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 普洱茶清潔化分級自動(dòng)化生產(chǎn)線工藝流程

借鑒工業(yè)流水化生產(chǎn)設(shè)備，通過集成創(chuàng)新，結(jié)合茶葉精制要求，將原有人工單機(jī)操作的多臺設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化組合。對接口進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，匹配成一套連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)線。涉及的設(shè)備包括儲(chǔ)料勻料機(jī)1臺，靜電除雜機(jī)1臺，圓篩機(jī)2臺，抖篩機(jī)1臺，風(fēng)選分級機(jī)6臺。

普洱茶清潔化分級自動(dòng)化生產(chǎn)線主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)見表1，普洱茶清潔化分級自動(dòng)化生產(chǎn)線工藝流程圖見圖4。

表1 普洱茶清潔化分級自動(dòng)化生產(chǎn)線主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)

圖4 普洱茶清潔化分級自動(dòng)化生產(chǎn)線工藝流程

3.2 普洱茶清潔化分級自動(dòng)化生產(chǎn)線創(chuàng)新點(diǎn)

（1）采用工藝試驗(yàn)，設(shè)計(jì)新型抖篩機(jī)，摒棄了傳統(tǒng)的彈簧片振動(dòng)結(jié)構(gòu)，采用了進(jìn)口的ROSTA彈性振動(dòng)支撐元件，設(shè)置了平衡篩，大幅減少了機(jī)架的振動(dòng)，可靠性和使用壽命大幅提高。

（2）由于篩分、分級環(huán)節(jié)是茶葉精制生產(chǎn)過程中產(chǎn)生粉塵的主要源頭，通過對其運(yùn)動(dòng)參數(shù)，進(jìn)、出料口的重新改進(jìn)設(shè)計(jì)，滿足連續(xù)化生產(chǎn)要求。主要問題及措施如下：①原有篩分、風(fēng)機(jī)設(shè)備都是單機(jī)使用，生產(chǎn)效率各不相同，直接聯(lián)裝使用，由于產(chǎn)能不匹配，會(huì)造成整條線發(fā)生堵塞不能正常使用或者產(chǎn)能降低。為此，對現(xiàn)有的圓篩、抖篩、風(fēng)選機(jī)通過工藝試驗(yàn)，對運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使各單機(jī)產(chǎn)能相互匹配，保證生產(chǎn)線的高效、順暢。②各單機(jī)進(jìn)料、出料高度、結(jié)構(gòu)類型不便于相互聯(lián)接。根據(jù)工藝要求，對各接口進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，解決了各單機(jī)接口順利聯(lián)接的問題。③各進(jìn)、落料口是產(chǎn)生粉塵的主要源頭，原有料口都是開放式的未考慮茶塵飛散問題。通過降低落料高度，對進(jìn)、出料口進(jìn)行封閉等措施，有效降低了茶塵的產(chǎn)生、飛散。在揚(yáng)塵處設(shè)計(jì)集塵罩，采用集中收塵系統(tǒng)將茶塵收集處理，大幅降低了揚(yáng)塵。

（3）通過對普洱茶精制工藝的研究，形成適應(yīng)大多數(shù)用戶需要的精制工藝路線，首次將茶葉靜電除雜機(jī)組、圓篩機(jī)、抖篩機(jī)、風(fēng)選機(jī)等單機(jī)，通過集成創(chuàng)新，把原來人工單機(jī)操作的多臺設(shè)備優(yōu)化組合，匹配連接成一套連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)線，達(dá)到茶葉加工的連續(xù)化、清潔化、自動(dòng)化的生產(chǎn)要求。

4 該生產(chǎn)線的應(yīng)用效果和討論

該生產(chǎn)線在安寧海灣茶業(yè)有限責(zé)任公司進(jìn)行安裝并使用，成效顯著，能夠一次投料完成茶葉的除雜、篩分、風(fēng)選工序，達(dá)到了500 kg/h的生產(chǎn)能力，茶葉除雜率大于95%，篩凈率大于85%，人工使用量降低了60%，可將茶葉分為7個(gè)等級；實(shí)現(xiàn)了揀剔、分離出茶葉中的灰塵、頭發(fā)、動(dòng)物毛發(fā)、茅草、編制袋絲、塑料碎屑、鐵屑等雜質(zhì)；滿足茶廠對頭茶、條茶、粉末茶的篩分要求；大幅降低揚(yáng)塵，大大提高了分選效率，降低生產(chǎn)成本和損耗，有效保證茶葉的品質(zhì)和衛(wèi)生安全。

該生產(chǎn)線不僅適用于普洱茶長時(shí)發(fā)酵的熟茶，根據(jù)茶廠對分級的要求，生產(chǎn)線經(jīng)過改型和重組便可適用其他茶葉的篩選和分級并達(dá)到相應(yīng)效果。

目前，國內(nèi)外還沒有能適應(yīng)云南大葉種茶的普洱茶除雜、篩分、風(fēng)選分級的連續(xù)化自動(dòng)化生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線的提出，解決了云南省普洱茶加工過程中緊迫的問題，有助于提升茶產(chǎn)業(yè)的技術(shù)裝備水平，促進(jìn)茶產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

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Study of Clean Classification and Automatic Production Line for Puer Tea

MA Jiale，LIU Feng，ZHOU Yahui，YANG Hanhui，HUO Xingguang，WEN Bin，XIAO Zhengkun
（Yunnan Agricultural Machinery Research Institute，Kunming，Yunnan 650031，China）

This paper aimed at the practical problems of existing separating single unit equipments do not fit for continuous producing process on puer tea classifying producing process.In order to meet the qualification of continuous and clean production，tea electrostatic impurity removal machine，circular screeners，sieve shakers and winnowing machines were matched and assembled to be an automatic production line.It was multifunctional with impurity removal，screening and classification and achieving the continuous，clean and automatic processing of puer tea.

puer tea producing equipments；impurity removal；classification

S226

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.12.038

1671-9646（2017） 12b-0039-03

2017-10-10

云南省科技廳科技創(chuàng)新平臺建設(shè)計(jì)劃專項(xiàng)“科研院所技術(shù)開發(fā)研究專項(xiàng)”（2016DC023）。

馬佳樂（1991— ），女，碩士，助理工程師，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械。