劉庚強(qiáng)，胡光華，李浩權(quán)，劉清化

（1.廣東弘科農(nóng)業(yè)機(jī)械研究開發(fā)有限公司，廣州 510630；2.廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所，廣州 510630）

0 引言

廣東作為全國(guó)最大的茶葉集散地和消費(fèi)大省，茶葉種類齊全，品種繁多，各個(gè)茶類都有特定的消費(fèi)群體。廣東地處熱帶和亞熱帶，高溫多濕，雨量充沛，土壤肥沃，地理環(huán)境得天獨(dú)厚，適宜茶樹生長(zhǎng)。以大紅袍為代表的武夷巖茶是中國(guó)十大名茶之一，被譽(yù)為茶中貴族、茶中極品，深受市場(chǎng)歡迎。廣東丹霞地貌眾多，以韶關(guān)仁化縣、惠州白盆珠為代表的丹霞山區(qū)域［1］，適宜巖茶品種種植。開發(fā)廣東巖茶自動(dòng)化加工生產(chǎn)線，對(duì)提高廣東茶葉加工企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力具有重要的意義。

傳統(tǒng)巖茶的制作有13道工序，包括曬青、晾青、做青、殺青、揉捻、復(fù)炒、復(fù)揉、毛火、扇簸、攤放、揀剔、足火、燉火等［2］，做工復(fù)雜?，F(xiàn)結(jié)合巖茶的傳統(tǒng)加工工藝特點(diǎn)，開發(fā)了廣東巖茶自動(dòng)化加工生產(chǎn)線，將殺青及之后的多道加工工序采用機(jī)械連續(xù)化自動(dòng)加工生產(chǎn)線完成，分別為：殺青—揉捻—解塊—初火—冷卻—復(fù)火—冷卻7道工序，再輔以大數(shù)據(jù)軟件分析技術(shù)，推進(jìn)制茶工藝自動(dòng)化、機(jī)械化、信息化進(jìn)程，見圖1。

圖1 巖茶自動(dòng)化加工生產(chǎn)線效果圖

1 殺青

殺青的原理是利用高溫火力，破壞酶的活性，中止發(fā)酵，并通過熱化學(xué)作用，進(jìn)一步破壞葉綠素，使部分多酚類化合物受熱加速自動(dòng)氧化。巖茶自動(dòng)化加工生產(chǎn)線據(jù)此工藝展開，殺青標(biāo)準(zhǔn)為葉子去盡青氣，有清香味，葉態(tài)干軟，葉緣起白泡，手揉搓無水分滲出，有粘手感，固定做青時(shí)的毛茶品質(zhì)?？紤]規(guī)?；庸さ男枰?，采用燃油滾筒式殺青機(jī)組，輔以食品級(jí)皮帶分配系統(tǒng)及入料出料輸送機(jī)，溫度在100～800℃之間自由調(diào)節(jié)，每個(gè)滾筒內(nèi)置溫度探頭，通過PLC控制模塊，采用觸摸屏操控，精確顯示溫度、時(shí)間數(shù)據(jù)，固定品質(zhì)生產(chǎn)。

生產(chǎn)時(shí)，將做青結(jié)束的茶青放置于殺青機(jī)組提升機(jī)料斗中，機(jī)器自動(dòng)分配適宜茶青量到殺青滾筒內(nèi)，自動(dòng)反復(fù)翻炒，到達(dá)設(shè)置的時(shí)間后，自動(dòng)出茶并將出茶信號(hào)傳輸?shù)饺嗄頇C(jī)組，等待揉捻。

2 揉捻

完成殺青工藝后，茶青需趁熱置于揉捻機(jī)上進(jìn)行揉茶。在機(jī)械力的作用下，茶青搓卷成條，茶葉細(xì)胞組織被充分破壞，茶汁溢出，使葉內(nèi)多酚氧化酶與多酚類化合物接觸，借助空氣中氧氣的作用，促進(jìn)發(fā)酵。揉出的茶汁凝于葉表，在茶葉沖泡時(shí)，可溶性物質(zhì)溶于茶湯，增加茶湯的濃度。

考慮到規(guī)?；庸ば枰?，揉捻機(jī)組由4臺(tái)65型變頻自動(dòng)揉捻機(jī)組連接組成，自動(dòng)分配系統(tǒng)選用2臺(tái)食品級(jí)皮帶輸送機(jī)，使用行程開關(guān)自動(dòng)定位；采用光電開關(guān)對(duì)茶青位置以及每個(gè)揉桶的裝青量進(jìn)行精準(zhǔn)定位；揉桶壓蓋設(shè)置0.01 kg級(jí)壓力感應(yīng)器，配備自動(dòng)感應(yīng)揉捻信號(hào)的出茶輸送機(jī)以及自動(dòng)進(jìn)茶輸送機(jī)。全程采用PLC自動(dòng)控制，觸摸屏操控，完成茶青揉捻的自動(dòng)化生產(chǎn)。

生產(chǎn)時(shí)，揉捻機(jī)組PLC接收到殺青機(jī)組完成殺青的信號(hào)后，自動(dòng)啟動(dòng)揉捻機(jī)組，自動(dòng)分配系統(tǒng)將殺青后的茶青定量輸送到各個(gè)揉桶內(nèi)。根據(jù)工藝的不同，預(yù)先設(shè)置不同的揉捻速度與揉捻壓力，根據(jù)工藝參數(shù)的設(shè)置，揉捻壓蓋自動(dòng)加壓、揉桶自動(dòng)揉捻，揉茶完成后，出茶輸送機(jī)將茶青輸送到解塊系統(tǒng)。

解塊機(jī)采用304#不銹鋼軸梯次分配，三相電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，打散揉捻后結(jié)成的茶團(tuán)而不傷茶條。啟停控制連接到揉捻系統(tǒng)PLC，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟停。

3 干燥

干燥分初火干燥及復(fù)火干燥。初火干燥后需要將毛茶冷卻才能進(jìn)行復(fù)火干燥，以防止長(zhǎng)時(shí)間高溫而使茶葉烤焦，喪失茶香。冷卻可使茶葉轉(zhuǎn)色，有油潤(rùn)之感。初火溫度一般控制在150～180℃，時(shí)間為10～15 min，復(fù)火溫度一般為110℃左右，時(shí)間為30 min左右，以干茶散發(fā)獨(dú)有的花果香、焦糖香為理想之茶。干燥工藝是利用高溫破壞酶的活性，使毛茶停止發(fā)酵，固定茶葉品質(zhì)；蒸發(fā)水分使干毛茶含水量降低到6%左右，以緊縮茶條，防止霉變，便于貯運(yùn)，以及進(jìn)一步增加茶葉香氣，提高品質(zhì)。

為達(dá)到巖茶干燥工藝要求，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，生產(chǎn)線使用2臺(tái)40 m2干燥機(jī)，全部采用不銹鋼制作，與茶葉直接接觸部分使用304#不銹鋼材料，安全衛(wèi)生。干燥機(jī)采用翻板式設(shè)計(jì)，上下共5層，以節(jié)省空間；為保證熱空氣通行，全部翻板采用密集沖孔工藝；干燥機(jī)上下設(shè)置熱空氣進(jìn)氣口和廢氣出氣口，用不銹鋼管道連接，耐熱風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)熱風(fēng)流動(dòng)，使熱空氣得以在干燥機(jī)內(nèi)往復(fù)，與內(nèi)部茶青發(fā)生冷熱交換，達(dá)成干燥目的。進(jìn)氣口通過管道與熱風(fēng)爐連接，熱源為柴油燃燒機(jī)。燃燒機(jī)在熱風(fēng)爐中加熱空氣，杜絕油煙污染，清潔無異味。熱風(fēng)爐整體由加厚碳鋼制成，配備空氣導(dǎo)流槽內(nèi)膽，熱能損失小，換熱效率高。廢氣通過耐熱風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)排出，因只是冷熱空氣發(fā)生換熱作用，排出的廢氣無污染。

揉捻后的茶條經(jīng)提升機(jī)輸送到干燥機(jī)鏈板中，與熱空氣持續(xù)換熱，達(dá)到初火效果。初火行程完成后，干燥機(jī)鏈板將茶葉傳輸?shù)嚼鋮s輸送機(jī)上，進(jìn)行初火后的冷卻。

冷卻輸送機(jī)采用不銹鋼絲編織成的細(xì)網(wǎng)做輸送鏈，上下各置數(shù)臺(tái)風(fēng)機(jī)送風(fēng)冷卻。根據(jù)茶葉種類的不同，通過變頻控制，設(shè)置不同的輸送速度，以實(shí)現(xiàn)不同的冷卻工藝。

冷卻后的茶葉經(jīng)輸送機(jī)送入復(fù)火干燥機(jī)，繼續(xù)換熱。復(fù)火干燥機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置更低，即低溫慢烘。巖茶經(jīng)過低溫慢烘，促進(jìn)了茶葉內(nèi)含物的轉(zhuǎn)化，加強(qiáng)氨基酸和糖的相互作用形成焦糖香［3］，進(jìn)一步提高了巖茶的香氣，達(dá)到增進(jìn)湯色、提高耐泡程度的效果。

復(fù)火后的茶葉經(jīng)冷卻后即為毛茶，經(jīng)過挑揀、分篩、焙火、色選、包裝等一系列工藝制成成品巖茶。

4 信息化技術(shù)

在巖茶連續(xù)化加工生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，加裝智能監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)茶葉連續(xù)化加工生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，利用現(xiàn)代的信息互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立服務(wù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)采集茶葉加工中的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，通過大數(shù)據(jù)分析，得出最優(yōu)的加工工藝參數(shù)，實(shí)施方案見圖2。

在巖茶自動(dòng)化加工生產(chǎn)線殺青、揉捻、干燥三個(gè)工藝中融合傳感器監(jiān)測(cè)、環(huán)境調(diào)控及設(shè)備故障診斷的智能控制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)茶葉加工過程控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控和無線終端實(shí)時(shí)顯示。應(yīng)用嵌入式、無線通信、多傳感器多通道數(shù)據(jù)采集、信息融合以及自動(dòng)化控制等技術(shù)，綜合制作端、控制終端、服務(wù)平臺(tái)的智能化加工信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)茶葉加工過程的可視可控，實(shí)時(shí)顯示，提升茶企品牌影響力。

以高清網(wǎng)絡(luò)智能球機(jī)錄制工序場(chǎng)地全景，以高清攝像槍監(jiān)控設(shè)備實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，設(shè)置包括溫度、濕度、轉(zhuǎn)速、壓力、光照等傳感器組的采集器，通過建立各工序的DCS分布式智能化控制系統(tǒng)，分別記錄加工工藝和數(shù)據(jù)，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將所有收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街锌厥矣?jì)算機(jī)，利用中控終端將所有收集到的數(shù)據(jù)與以往不同環(huán)境、茶況、制茶時(shí)間、工況、最終茶葉品質(zhì)進(jìn)行比對(duì)，得到最優(yōu)制茶數(shù)據(jù)。監(jiān)控?cái)z像通過網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)傳輸?shù)斤@示屏實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)應(yīng)用VNC虛擬網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)建立了遠(yuǎn)程電腦端和手機(jī)端的同步控制系統(tǒng)，最終做到集制茶、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、分析于一體的茶葉自動(dòng)化加工生產(chǎn)線。

圖2 巖茶自動(dòng)化加工生產(chǎn)線自動(dòng)控制及信息化系統(tǒng)

5 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的廣東巖茶自動(dòng)化加工生產(chǎn)線，將標(biāo)準(zhǔn)化的殺青、揉捻、干燥工藝采用機(jī)械化連續(xù)生產(chǎn)，通過大數(shù)據(jù)分析優(yōu)化，降低人工因素對(duì)茶葉品質(zhì)的影響，節(jié)省生產(chǎn)成本，穩(wěn)定成品茶質(zhì)。茶葉加工機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化的升級(jí)，對(duì)推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展具有重要意義。