張銘銘，范起業(yè)，李文萃，王家鵬，唐小林

（中華全國供銷合作總社杭州茶葉研究院，浙江省茶資源跨界應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州 310016）

綠茶在我國茶葉生產(chǎn)中占有絕對(duì)的主導(dǎo)地位[1]，按照外形可劃分為扁形、針形、條形、卷曲形、顆粒形、朵形和束朵形等幾類。其中，扁形茶是指茶葉在加工過程中受到垂直力的壓迫，芽葉折疊成扁片形，色綠似墨玉，栗香濃郁，滋味鮮醇，湯色黃綠、清澈明亮，葉底嫩綠明亮的一類茶葉[2]。該類茶是我國綠茶中的主導(dǎo)產(chǎn)品，全國19個(gè)產(chǎn)茶省均有生產(chǎn)[3]。其成形的工藝特點(diǎn)是邊加熱邊做形，有的是在殺青過程中加入做形功能，有的則是在干燥過程中著重塑形[4]。

“高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)”是現(xiàn)代茶葉加工技術(shù)的最終目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)工藝裝備成套化和加工連續(xù)化、標(biāo)準(zhǔn)化是當(dāng)今茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。2006年，我國成功研制出第一條名優(yōu)茶生產(chǎn)線；隨后，2008年的蒙頂甘露自動(dòng)化生產(chǎn)線、2010年的炒青綠茶自動(dòng)化生產(chǎn)線、2011年的普洱茶自動(dòng)化生產(chǎn)線、2012年的紅毛茶自動(dòng)清潔生產(chǎn)線、2013年的香茶自動(dòng)化生產(chǎn)線、2015年紅綠茶兼制型的全自動(dòng)生產(chǎn)線和2017的藏茶清潔化生產(chǎn)線等多條生產(chǎn)線相繼被開發(fā)和利用[5]。

目前，我國的扁形茶加工多數(shù)處于半手工半機(jī)械階段，制茶機(jī)械的連續(xù)化、自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化水平較低[6]。雖然扁形茶類的高檔茶葉自動(dòng)化生產(chǎn)線及其應(yīng)用相對(duì)較多，但中高檔茶葉標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)線的研究卻較少[5]。當(dāng)前市場上的中高檔扁形茶仍存在著茶條較松、不夠緊直、質(zhì)量不穩(wěn)定等品質(zhì)問題，生產(chǎn)線也仍然存在工藝不科學(xué)、品質(zhì)不理想、選型不合理、流程不通暢等問題[7]。為改善和解決這一現(xiàn)實(shí)問題，亟需研建一條扁形綠茶標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)線。

本文以國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目課題（綠茶標(biāo)準(zhǔn)化加工技術(shù)研究和裝備開發(fā)）為依托，開展了扁形綠茶生產(chǎn)線的相關(guān)研究，旨在為中高檔扁形綠茶標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供參考，滿足提質(zhì)增效的產(chǎn)業(yè)化需求。

1 材料與方法

1.1 鮮葉原料

2020年11月10日上午，鮮葉采摘于浙江紹興市，品種以迎霜為主，嫩度等級(jí)以一芽二葉為主。

1.2 茶葉機(jī)械

做茶的關(guān)鍵設(shè)備有：6CL-60-13D型全自動(dòng)茶葉理?xiàng)l機(jī)；6CCB-983型扁形名茶連續(xù)炒制機(jī)；6CL-60-5D型全自動(dòng)脫毫機(jī)；6CCB-980型扁形茶自動(dòng)炒制機(jī)。輔助設(shè)備有：6CZD型振動(dòng)輸送機(jī)；6CTZ型波邊提升機(jī)（帶儲(chǔ)料斗）；6CSC-70190型自動(dòng)分配小車；小車機(jī)架（6、12、13 m）；6CWS型茶葉輸送機(jī)；XL-01型動(dòng)力柜。以上設(shè)備均產(chǎn)自杭州千島湖豐凱實(shí)業(yè)有限公司。

1.3 工藝設(shè)計(jì)

該條生產(chǎn)線以中高檔扁形茶為研究對(duì)象，本著提高生產(chǎn)效率和保證目標(biāo)品質(zhì)的原則，以龍井茶的加工工序?yàn)樵瓦M(jìn)行工序簡化。依據(jù)扁形茶成形原理和基本工藝，設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)線的加工流程。具體工藝：

設(shè)計(jì)原理及適度指標(biāo)描述如下。

1.3.1 攤青

該工序是扁形茶綠茶品質(zhì)形成的基礎(chǔ)。攤青過程中，茶鮮葉適度失水，葉質(zhì)柔軟，便于后續(xù)造型；細(xì)胞膜透性增加，酶促水解反應(yīng)引發(fā)一系列的內(nèi)質(zhì)變化，如多酚類部分氧化苦味降低、蛋白質(zhì)水解鮮味增加、香氣前體物質(zhì)形成等，為扁形綠茶的清香和“甘醇鮮美”的滋味特征奠定基礎(chǔ)[8]。當(dāng)葉面開始萎軟，葉質(zhì)由硬變軟；葉色由鮮綠變暗綠；青氣部分散失，清香顯露時(shí)表明攤放適度，此時(shí)含水率一般在70%左右。

1.3.2 理?xiàng)l殺青（青鍋）

該工序是形成綠茶品質(zhì)特征的重要工序，也是扁形茶初步塑形的基礎(chǔ)工序。高溫作用下，酶活性鈍化保證了綠茶“綠葉清湯”的基本品質(zhì)[9]，葉子失水變軟，進(jìn)一步揮發(fā)青氣，內(nèi)含物質(zhì)向著利于茶葉品質(zhì)的方向轉(zhuǎn)化。當(dāng)葉色暗綠，手捏軟綿，稍有彈性，折梗不斷，青草氣消失，略帶茶香時(shí)為殺青適度，此時(shí)含水率一般在55%左右。該道工序?qū)τ诒庑尾瓒?，是高溫受熱的青鍋過程，也是茶條收緊聚攏的做形過程，將殺青和初步整形合二為一[10]，提高了生產(chǎn)效率。

1.3.3 炒制做形

該工序是扁形茶成形的關(guān)鍵步驟。茶葉在U型炒鍋中經(jīng)過軟性炒茶板和條形翻葉裝置的協(xié)調(diào)作用，逐漸失水。通過逐步減小炒茶板與鍋面的間隙、降低相連炒鍋的鍋溫，使得茶葉從以理?xiàng)l為主到理?xiàng)l和壓制翻炒做形結(jié)合，再過渡到以理?xiàng)l為輔，炒茶做形為主，從而達(dá)到扁形茶特有的扁、平、直、光的外形要求[11]。當(dāng)茶葉成扁平形，色澤均度相對(duì)一致，茶香顯露時(shí)為適度，此時(shí)含水率一般在20%~30%。

1.3.4 脫毫

該工序保留了龍井茶的傳統(tǒng)工序，以脫去茶葉毫毛來保證茶葉外形的光滑度以及湯色的清澈明亮度。茶葉在槽壁的摩擦作用下完成了脫毫，同時(shí)也是茶葉緩慢回潮的過程，利于下步工序的進(jìn)行。當(dāng)茶葉表面基本脫去毫毛，茶條不斷碎，稍有回軟時(shí)為適度，此時(shí)含水率變化不大，一般在20%~30%。

1.3.5 輝干

該工序是鞏固做形的最后一道工序，直接影響茶葉的品質(zhì)[12]。茶葉在進(jìn)一步失水的過程中固定品質(zhì)，繼續(xù)整形，提升香氣，改善滋味。一般茶葉含水率在7%以下便可達(dá)到貯藏要求，但扁形茶與空氣的接觸面積較大，含水率控制較低，最好炒至含水率5%左右。

2 結(jié)果與分析

2.1 生產(chǎn)線的設(shè)備組成和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

不同加工設(shè)備和數(shù)量的組合構(gòu)成不同類型和規(guī)模大小的茶葉加工生產(chǎn)線[11]。依據(jù)上述扁形綠茶加工原理和工藝流程配置了以下關(guān)鍵的加工裝備和相關(guān)輔助設(shè)備，結(jié)合紹興花塢茶廠的場地空間大小，設(shè)計(jì)了以下生產(chǎn)線，分布格局見圖1，設(shè)備詳細(xì)信息見表1。

表1 生產(chǎn)線成套設(shè)備信息Table 1 Information of complete equipment of production line

圖1 扁形綠茶加工生產(chǎn)線平面布局圖Fig.1 Processing line layout of flat green tea

2.1.1 扁形綠茶關(guān)鍵加工裝備說明

全自動(dòng)茶葉理?xiàng)l機(jī)使攤青葉直接與U形槽壁接觸，茶葉受熱變軟，外形具有可塑性，并且隨著U形槽做橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過程中受到槽壁兩側(cè)的徑向推力，而逐漸順著莖梗軸向收縮，慢慢變直。該設(shè)備分為殺青、理?xiàng)l和出茶三步，可通過調(diào)節(jié)設(shè)備的投葉量、溫度、時(shí)間和振動(dòng)速度來控制殺青葉的質(zhì)量。

983扁形名茶連續(xù)炒制機(jī)由三個(gè)炒鍋連續(xù)連接而成，通過軟性炒茶板和翻葉條的協(xié)同作用，可起到“理、壓、炒、磨”的做形效果。該設(shè)備可調(diào)節(jié)鍋溫、炒制時(shí)間和壓茶力度，以此來控制茶葉成形效果。一般三鍋的溫度逐漸降低，壓力值逐漸提升，具體參數(shù)需要依據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。

全自動(dòng)脫毫機(jī)使茶葉在一定頻率的振動(dòng)搖擺中，逐漸脫去表面茶毫。同時(shí)茶葉在U型槽內(nèi)壁碰撞下快速翻滾，逐步理直形狀，利于達(dá)到扁形茶的外形要求。高溫和較長時(shí)間會(huì)過度失水，往復(fù)振動(dòng)過程也易斷碎，可通過控制溫度和時(shí)間來控制碎茶率。為減少斷碎率，一般低溫、較短時(shí)間為宜。

980扁形茶自動(dòng)炒制機(jī)主要工作部件是軟性炒茶板和條形翻葉裝置，與炒制做形設(shè)備不同的是僅有一個(gè)炒鍋，可在茶葉干燥過程中采用徑向擠壓的方式使葉片進(jìn)一步收攏整形，達(dá)到“平直緊結(jié)”的程度。同樣可通過設(shè)定投葉量、溫度、時(shí)間（轉(zhuǎn)數(shù)）和壓力值等相關(guān)程序來把握出茶質(zhì)量。

2.1.2 扁形綠茶生產(chǎn)線設(shè)計(jì)說明

該生產(chǎn)線由28臺(tái)關(guān)鍵加工裝備和茶葉輸送機(jī)、提升機(jī)、小車等相關(guān)輔助設(shè)備組建而成。整體控制構(gòu)架由4個(gè)主要功能模塊（青鍋→炒制做形→脫毫→輝鍋）組成，共涉及3個(gè)PLC控制臺(tái)，生產(chǎn)線的自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 生產(chǎn)線控制流程圖Fig.2 Flow chart of production line control

該條生產(chǎn)線配備了新研發(fā)的扁形茶炒制做形裝置（983扁形名茶連續(xù)炒制機(jī)），再配合其他加工設(shè)備，通過輔助設(shè)備運(yùn)輸物料，較好地控制了茶葉流量和品質(zhì)。生產(chǎn)線設(shè)備布置緊湊，連接簡潔，占地空間小，便于大面積推廣使用。生產(chǎn)線應(yīng)用人機(jī)交互技術(shù)，使設(shè)備參數(shù)可調(diào)、茶葉品質(zhì)易控，各地茶企還可根據(jù)當(dāng)?shù)厥袌鲂枨?，因地因時(shí)適當(dāng)增減不同加工模塊，加工出符合當(dāng)?shù)靥厣焚|(zhì)的茶葉。此外，生產(chǎn)線產(chǎn)能調(diào)節(jié)量大，還可與后續(xù)精制設(shè)備連接使用。

2.2 生產(chǎn)線的實(shí)際應(yīng)用及效果評(píng)價(jià)

針對(duì)一芽二葉嫩度等級(jí)的原料開展工藝參數(shù)研究，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐參數(shù)，多次優(yōu)化實(shí)驗(yàn)后得出一系列工藝參數(shù)（見表2），并據(jù)此進(jìn)行了生產(chǎn)線的加工實(shí)驗(yàn)。經(jīng)專家的實(shí)地測試和現(xiàn)場考評(píng)，一致認(rèn)為：該條生產(chǎn)線設(shè)備連接緊湊，布局科學(xué)，操作簡便，運(yùn)行平穩(wěn)，能實(shí)現(xiàn)了扁形綠茶清潔化、連續(xù)化加工。生產(chǎn)線的成品茶外形扁平挺直、較光滑、勻整，色澤綠翠；湯色綠、明亮；香高；滋味鮮醇；葉底芽葉成朵、勻齊，綠亮，品質(zhì)符合扁形綠茶產(chǎn)品要求。此外，該條生產(chǎn)線大大提升了生產(chǎn)效率，產(chǎn)量穩(wěn)步提升，經(jīng)測試干茶日產(chǎn)能達(dá)307.20 kg。按照茶葉干物質(zhì)恒重的原理，以殺青環(huán)節(jié)的產(chǎn)能為標(biāo)準(zhǔn)，一天16個(gè)工時(shí)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估算，折合日產(chǎn)能即為307.20 kg干茶。

表2 各生產(chǎn)模塊加工裝備的技術(shù)參數(shù)Table 2 Technical parameters of processing equipment for each production module

綜上，該條生產(chǎn)線可提高茶葉產(chǎn)量，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，這在一定程度上也將提升經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)茶農(nóng)及茶產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步增收。

3 討論

該條生產(chǎn)線存在升級(jí)改進(jìn)空間，比如增設(shè)智能攤青模塊使溫濕度可調(diào)，將有利于實(shí)現(xiàn)茶葉整個(gè)工序流程的自動(dòng)化生產(chǎn)，引入自動(dòng)除塵裝置、余熱回收技術(shù)將有利于提高生產(chǎn)線的清潔化、節(jié)能化水平[13]。還可升級(jí)人機(jī)界面的智能化控制功能，比如可根據(jù)不同鮮葉原料品種、老嫩度、采摘季節(jié)、含水率等具體條件，智能化地設(shè)置各種加工工藝方案，并在生產(chǎn)結(jié)束后形成文本報(bào)表、打印輸出供后續(xù)做茶參考。以上兩點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)將有利于該條扁形綠茶生產(chǎn)線達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，更好地服務(wù)于茶產(chǎn)業(yè)。

隨著茶葉加工機(jī)械化進(jìn)程的推進(jìn)和先進(jìn)裝備的普及，相信未來茶葉加工生產(chǎn)線的研究將更加細(xì)致化：實(shí)現(xiàn)由大宗茶類、名優(yōu)茶類、六大茶類等大類研究轉(zhuǎn)向某一地方茶葉品類等小眾茶類研究的轉(zhuǎn)變，這將有利于提升我國茶葉整體產(chǎn)量和總體品質(zhì)水平。此外，科技創(chuàng)新時(shí)代背景下生產(chǎn)線的未來發(fā)展，將不僅考慮通過制茶工藝與設(shè)備緊密協(xié)同來達(dá)到連續(xù)化、清潔化、標(biāo)準(zhǔn)化的要求，更能在依賴專家參數(shù)系統(tǒng)的自動(dòng)化生產(chǎn)水平上更進(jìn)一步，真正達(dá)到智能化生產(chǎn)。

4 結(jié)論

針對(duì)中高檔扁形綠茶的加工與品質(zhì)特點(diǎn)，科學(xué)選配設(shè)備、優(yōu)化工藝流程及關(guān)鍵技術(shù)，將制茶原理（茶理）與機(jī)械原理（機(jī)理）有機(jī)結(jié)合，研制出一條生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線實(shí)際投產(chǎn)應(yīng)用表明：在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)穩(wěn)定了扁形茶的品質(zhì)，日產(chǎn)量可突破300 kg，這對(duì)提升扁形綠茶加工工藝技術(shù)和裝備水平具有良好的示范意義。