王敦炳

（福鼎潤(rùn)古今白茶有限公司，福建 福鼎 355200）

白茶主產(chǎn)于福建省，是中國(guó)的傳統(tǒng)名茶。白茶主要特點(diǎn)是外形芽毫完整、毫香清鮮、湯色黃綠清澈且滋味清淡回甘[1]。白茶不炒不揉的工藝特點(diǎn)使散茶外形疏松，占用體積大，不利于包裝、貯藏和運(yùn)輸[2]。近年來(lái)，參照黑茶磚茶和普洱茶的壓餅工藝，白茶行業(yè)創(chuàng)制出了白茶壓餅工藝[3]，使白茶經(jīng)緊壓后減小體積，方便陳放與攜帶。白茶壓餅工藝是以白茶散茶為原料，經(jīng)過(guò)汽蒸、壓制、長(zhǎng)時(shí)低溫烘干而成[4]，制成的白茶餅與散茶相比，滋味濃醇、香氣轉(zhuǎn)變，品質(zhì)特點(diǎn)與散茶不同，受到市場(chǎng)歡迎。

將等級(jí)不同的白茶毛茶作為原料，采用白茶壓餅工藝制成緊壓茶餅，被稱為白茶緊壓餅（又稱為緊壓白茶）。而依據(jù)白茶原料等級(jí)的不同，可以分為白毫銀針餅、白牡丹餅、貢眉餅、新工藝白茶餅[5]。白茶壓餅工藝中汽蒸的濕熱作用，以熱傳導(dǎo)和水動(dòng)力為基礎(chǔ)，其中濕熱工藝中的溫度和相對(duì)濕度因素又起主要作用，是制茶過(guò)程中僅次于酶促作用的主要推動(dòng)力，可促使白茶內(nèi)含成分發(fā)生豐富深刻的非酶性氧化、分解反應(yīng)，即白茶壓餅工藝是一個(gè)復(fù)雜的生化過(guò)程，濕熱作用促使茶葉內(nèi)含物質(zhì)發(fā)生緩慢溫和的非酶促氧化反應(yīng)，相關(guān)動(dòng)力的催化使得白茶緊壓餅獨(dú)有品質(zhì)特征形成。經(jīng)過(guò)白茶壓餅工藝后，其水浸出物、茶多酚、可溶性蛋白質(zhì)和黃酮類含量顯著增加，而氨基酸、可溶性糖和茶多糖則顯著減少。由于茶多酚和黃酮類含量的增加，處理組的抗氧化功能性成分含量隨即增加[6]。

1 現(xiàn)有緊壓茶壓制過(guò)程中存在的問(wèn)題

隨著緊壓白茶（白茶緊壓餅）需求量增大，對(duì)白茶餅壓制機(jī)的要求也越來(lái)越苛刻。由于之前沒(méi)有針對(duì)白茶行業(yè)專用的壓制機(jī)，只能借鑒使用類似的普洱茶壓餅機(jī)。以普洱茶壓餅機(jī)為例，隨著普洱茶產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，普洱茶壓餅機(jī)械生產(chǎn)廠家眾多，生產(chǎn)的機(jī)械品種及類型也紛繁多樣，為普洱茶生產(chǎn)走向機(jī)械化、現(xiàn)代化奠定了基礎(chǔ)，并起了積極的推動(dòng)作用[7]。但茶葉壓餅機(jī)械目前還存在著許多問(wèn)題有待解決：

1.1 企業(yè)創(chuàng)新意識(shí)不夠，創(chuàng)新條件缺乏，產(chǎn)品更新?lián)Q代慢

企業(yè)缺乏制造茶葉機(jī)械的專業(yè)人才，很多機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)并非以生產(chǎn)茶葉機(jī)械為主，沒(méi)有意識(shí)到產(chǎn)品創(chuàng)新的重要性和必要性。另一方面，許多企業(yè)資金薄弱，很少有關(guān)于茶葉加工機(jī)械的專題研究，導(dǎo)致了市場(chǎng)上茶葉壓餅機(jī)品牌繁多，但都大同小異，沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的技術(shù)改進(jìn)，產(chǎn)品更新?lián)Q代很慢。

1.2 械價(jià)格貴，耗能高

目前市場(chǎng)上的茶葉壓餅機(jī)通常只是單純達(dá)到壓制茶餅的目的，在節(jié)能降耗上并沒(méi)有過(guò)多考慮。多數(shù)企業(yè)對(duì)于茶葉壓餅機(jī)到底需要多大壓力并沒(méi)有通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定，大多為粗放預(yù)估。有些壓餅機(jī)的額定壓力值遠(yuǎn)超出制茶標(biāo)準(zhǔn)壓力的需求，導(dǎo)致制造成本增加和使用過(guò)程中生產(chǎn)能耗增加，產(chǎn)生不必要的能源浪費(fèi)。

1.3 現(xiàn)有壓餅機(jī)生產(chǎn)的茶餅質(zhì)量穩(wěn)定性差

由于當(dāng)前的茶葉壓餅機(jī)僅僅只是用于壓制茶餅的一個(gè)工序，設(shè)備通常都是獨(dú)立的小型機(jī)械，不成體系，前后工序仍然由人工完成，在蒸汽濕熱、壓制前裝模等工序中產(chǎn)品質(zhì)量受人為影響較大，加工的茶葉質(zhì)量取決于操作者的經(jīng)驗(yàn)，不能穩(wěn)定地保證加工質(zhì)量。

1.4 單臺(tái)壓餅機(jī)的人力成本高，生產(chǎn)效率低

由于現(xiàn)有技術(shù)中的壓制機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，壓制機(jī)中通常只有一個(gè)壓餅驅(qū)動(dòng)油缸帶動(dòng)上模向下運(yùn)動(dòng)靠近下模進(jìn)行成型壓制，茶餅壓制后脫模時(shí)只是上模向上移動(dòng)與下模分開，上模分開后需要人工將下模中的茶餅取走，然后將蒸潤(rùn)的茶葉放置在下模中繼續(xù)壓制。由于脫模后下模容易被上模粘住跟隨帶起或者仍然保留卡在上模下方的固定位置，而上下模之間空間狹窄，不利于添加茶葉和取走壓制好的茶餅。即現(xiàn)有的壓餅機(jī)只能簡(jiǎn)單完成壓餅成型工序，茶餅生產(chǎn)中其他的工序（茶葉蒸潤(rùn)、上下料等）仍然需要人工配合完成，在生產(chǎn)過(guò)程中所需人力較多，生產(chǎn)效率低。

2 緊壓茶壓制機(jī)的研發(fā)

針對(duì)現(xiàn)有緊壓茶壓制工藝及緊壓茶壓制機(jī)存在的問(wèn)題，福鼎潤(rùn)古今白茶有限公司研發(fā)人員結(jié)合幾十年白茶制茶技藝及白茶行業(yè)專用設(shè)備開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)不斷的摸索和實(shí)踐，對(duì)傳統(tǒng)的各自獨(dú)立操作使用的白茶蒸汽蒸潤(rùn)和壓制成型機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化融合改造，研發(fā)出適合白茶行業(yè)使用的緊壓茶壓制機(jī)，緊壓茶壓制機(jī)中設(shè)置配套相連的蒸汽自動(dòng)輸送潤(rùn)茶裝置可實(shí)現(xiàn)茶葉的連續(xù)蒸潤(rùn)、連續(xù)壓制。

2.1 蒸汽自動(dòng)輸送潤(rùn)茶裝置的研發(fā)

現(xiàn)有技術(shù)中通常是將茶葉置于蒸鍋中蒸軟，或者將蒸汽管道通入一堆茶葉中蒸潤(rùn)，蒸潤(rùn)時(shí)蒸汽管道一直在向茶葉堆輸出蒸汽，這種方式容易導(dǎo)致蒸汽損耗多、蒸汽管道出口附近的茶葉變得水分太多，而茶葉堆外圍的茶葉又不夠濕潤(rùn)，不利于批量生產(chǎn)時(shí)保持茶葉濕度均勻性，而且現(xiàn)有的蒸鍋難以跟緊壓茶壓制機(jī)自動(dòng)連接實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。為解決茶葉壓制前的蒸潤(rùn)問(wèn)題，研發(fā)出一種蒸汽自動(dòng)輸送潤(rùn)茶裝置，能夠均勻可控地輸送蒸汽對(duì)茶葉進(jìn)行潤(rùn)濕，潤(rùn)濕后的茶葉能夠連續(xù)自動(dòng)輸送至緊壓茶壓制機(jī)處，有利于提高緊壓白茶產(chǎn)品質(zhì)量，并降低能耗。

蒸汽自動(dòng)輸送潤(rùn)茶裝置參見圖1-2所示，包括工作臺(tái)10，工作臺(tái)10中嵌入安裝有兩套蒸汽輸出筒20，每套蒸汽輸出筒20上方的工作臺(tái)10上放置能夠移除取放的蒸汽潤(rùn)茶桶30，蒸汽輸出筒20的筒體中設(shè)有便于蒸汽均勻輸出的可拆卸式出氣嘴201，以便于清洗更換，保證蒸汽均勻輸出效果。工作臺(tái)10上設(shè)有檢測(cè)蒸汽潤(rùn)茶桶30是否放置到位的檢測(cè)傳感器40，蒸汽輸出筒20的下側(cè)設(shè)有蒸汽輸入管50，蒸汽輸入管50上連接有電磁閥60，檢測(cè)傳感器40和電磁閥60與設(shè)于工作臺(tái)10箱體中的控制器70相連，控制器70中設(shè)有定時(shí)控制程序，檢測(cè)傳感器40為接近開關(guān)或光電開關(guān)。蒸汽輸入管50上連接有與電磁閥60并聯(lián)設(shè)置的手動(dòng)閥80。蒸汽輸出筒20的底部設(shè)有放水閥90，工作臺(tái)10底部設(shè)有接水盤100。蒸汽輸出筒20中的積水排放到接水盤100中收集處理。

圖2 蒸汽自動(dòng)輸送潤(rùn)茶裝置中蒸汽輸出筒、蒸汽潤(rùn)茶桶及蒸汽輸入管部分的具體結(jié)構(gòu)圖

蒸汽自動(dòng)輸送潤(rùn)茶裝置工作時(shí)，在蒸汽潤(rùn)茶桶30中放入茶葉后再將其放置于工作臺(tái)10上的蒸汽輸出筒20上方，檢測(cè)傳感器40檢測(cè)到蒸汽潤(rùn)茶桶30放到位后，輸入信號(hào)至控制器70，控制器70控制電磁閥60打開，蒸汽輸入管50中的蒸汽經(jīng)可拆卸式出氣嘴201輸出，對(duì)蒸汽潤(rùn)茶桶30中的茶葉進(jìn)行自動(dòng)蒸潤(rùn)，蒸汽輸出的時(shí)間由控制器70設(shè)定，設(shè)定時(shí)間到后控制器70控制電磁閥60關(guān)閉，取走已潤(rùn)濕的蒸汽潤(rùn)茶桶30中茶葉，再放入茶葉循環(huán)工作。

茶葉蒸潤(rùn)好后，將蒸汽潤(rùn)茶桶30移至緊壓茶壓制機(jī)工作臺(tái)，再將已蒸潤(rùn)好白茶散葉分散放入模具的模穴中，便可開始進(jìn)行茶餅自動(dòng)壓制。蒸汽潤(rùn)茶桶30在蒸汽自動(dòng)輸送潤(rùn)茶裝置和緊壓茶壓制機(jī)工作臺(tái)之間設(shè)置自動(dòng)循環(huán)輸送帶進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)輸，能夠進(jìn)一步節(jié)約人力，提高生產(chǎn)效率。而且緊壓茶壓制機(jī)工作臺(tái)上預(yù)留后續(xù)進(jìn)一步自動(dòng)化改造的空間。

2.2 緊壓茶壓制機(jī)的研發(fā)

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的壓制機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、茶葉成型壓制效果不好、生產(chǎn)效率低等問(wèn)題，我司研發(fā)出一種緊壓茶壓制機(jī)，其中設(shè)置四個(gè)自動(dòng)成型工位，每個(gè)成型工位中設(shè)置獨(dú)立的下模整體水平推出機(jī)構(gòu)、壓餅?zāi)＞唔敵鰴C(jī)構(gòu)和防粘模機(jī)構(gòu)，方便在下模中添加茶葉和取走壓制好的茶餅，多工位同時(shí)生產(chǎn)效率高，成型壓制效果好。

緊壓茶壓制機(jī)的具體結(jié)構(gòu)參見圖3-4所示，包括工作臺(tái)1、支架2、上模3和壓餅驅(qū)動(dòng)油缸4，支架2設(shè)于工作臺(tái)1上，支架2中設(shè)置四套壓餅驅(qū)動(dòng)油缸4，四套壓餅驅(qū)動(dòng)油缸4的下端分別連接上模3，每套壓餅驅(qū)動(dòng)油缸4的輸出端與上模3之間設(shè)有成型高度調(diào)節(jié)板11，利用成型高度調(diào)節(jié)板11便于調(diào)節(jié)上模3與成型下模8之間的壓餅成型高度。工作臺(tái)1上設(shè)有四套下模水平滑臺(tái)5，下模水平滑臺(tái)5的兩側(cè)設(shè)有滑動(dòng)導(dǎo)向裝置51保證水平推動(dòng)順滑可靠；每套下模水平滑臺(tái)5的后端獨(dú)立連接有平推油缸6，每套下模水平滑臺(tái)5上設(shè)有下模定位框7，下模定位框7中放置成型下模8，下模定位框7與成型下模8的外形相匹配，成型下模8根據(jù)需要壓制的茶餅形狀及規(guī)格大小制作，成型下模8中設(shè)置多個(gè)成型模穴。每個(gè)平推油缸6推動(dòng)下模水平滑臺(tái)5及成型下模8在成型壓餅位置和取放操作位置往復(fù)移動(dòng)，取放操作位置下方的工作臺(tái)1底部設(shè)有下模頂出機(jī)構(gòu)9，下模頂出機(jī)構(gòu)9中設(shè)有往復(fù)升降的頂桿91，脫模時(shí)頂桿91上升穿過(guò)下模水平滑臺(tái)5將成型下模8從下模定位框7中頂起。

圖3 緊壓茶壓制機(jī)的主視圖

圖4 緊壓茶壓制機(jī)去除防護(hù)罩后的立體圖

下模定位框7中設(shè)有防粘模機(jī)構(gòu)71，防粘模機(jī)構(gòu)71在上模3上升脫模時(shí)向成型下模8施加力防止成型下模8在脫模時(shí)被上模3上升帶起。防粘模機(jī)構(gòu)71包括電磁鐵或真空吸盤，也可以是其他類似的間歇施力裝置。下模頂出機(jī)構(gòu)9中包括帶動(dòng)頂桿91升降的升降油缸92。頂桿91最少為一個(gè)，也可設(shè)置多個(gè)頂桿91同時(shí)固定在一個(gè)升降油缸92的輸出端，便于頂起成型下模8。下模水平滑臺(tái)5及防粘模機(jī)構(gòu)71中設(shè)有避讓頂桿91的過(guò)孔。

支架2上設(shè)有防護(hù)罩21，防護(hù)罩21的正面設(shè)置操作觸摸屏和控制按鈕。升降油缸92、壓餅驅(qū)動(dòng)油缸4和平推油缸6都設(shè)有位置檢測(cè)傳感器與控制器相連，控制器再與操作觸摸屏和控制按鈕相連。根據(jù)需要，升降油缸92和平推油缸6也可以用驅(qū)動(dòng)力足夠的氣缸替代。

緊壓茶壓制機(jī)工作時(shí)，由平推油缸6伸出將下模水平滑臺(tái)5及下模定位框7推到取放操作位置，由人工將成型下模8放置在下模定位框7中，再將蒸潤(rùn)的茶葉放置在成型下模8上，平推油缸6縮回將下模水平滑臺(tái)5及成型下模8推到成型壓餅位置，壓餅驅(qū)動(dòng)油缸4帶動(dòng)上模3下降進(jìn)行自動(dòng)壓制，自動(dòng)壓制結(jié)束后上模3上升脫模，防粘模機(jī)構(gòu)71在上模3上升脫模時(shí)向成型下模8施加力防止成型下模8在脫模時(shí)被上模3上升帶起；脫模結(jié)束后平推油缸6再伸出將下模水平滑臺(tái)5及成型下模8推到取放操作位置，由升降油缸92帶動(dòng)頂桿91從下模水平滑臺(tái)5及防粘模機(jī)構(gòu)71中穿出，將成型下模8從下模定位框7中頂起便于取出成型下模8及壓好的茶餅；緊壓茶壓制機(jī)中的四個(gè)壓制工位能夠獨(dú)立工作，便于往復(fù)循環(huán)連續(xù)工作。

3 緊壓茶壓制機(jī)的效果驗(yàn)證

福鼎潤(rùn)古今白茶有限公司研制出的緊壓茶壓制機(jī)及配套使用的蒸汽自動(dòng)輸送潤(rùn)茶裝置已經(jīng)在我司實(shí)際生產(chǎn)中使用。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，在蒸汽自動(dòng)輸送潤(rùn)茶裝置中設(shè)置檢測(cè)傳感器和自動(dòng)控制的電磁閥，能夠均勻穩(wěn)定地輸送蒸汽對(duì)茶葉進(jìn)行蒸潤(rùn)，蒸汽潤(rùn)濕工藝中的溫度和相對(duì)濕度能夠更好控制，有利于提高白茶產(chǎn)品質(zhì)量；同時(shí)能夠減少蒸汽浪費(fèi)，降低能耗、節(jié)約成本。

經(jīng)過(guò)蒸汽自動(dòng)輸送潤(rùn)茶裝置蒸潤(rùn)后的茶葉及時(shí)輸送到壓制機(jī)中進(jìn)行壓制，避免熱量和水汽散發(fā)，對(duì)茶葉成型過(guò)程中的具有更好濕熱作用，更加有利于保證茶葉壓制成型品質(zhì)。多工位的自動(dòng)成型緊壓茶壓制機(jī)工作順暢，便于多工位同時(shí)操作，生產(chǎn)效率高。緊壓茶壓制機(jī)中的下模頂出機(jī)構(gòu)和防粘模機(jī)構(gòu)配合使用，防止成型下模在脫模時(shí)被上模上升帶起，避免損壞壓好的茶餅，便于將成型下模及壓好的茶餅取出，操作方便省力，經(jīng)實(shí)際使用驗(yàn)證，效果良好。

經(jīng)過(guò)蒸汽自動(dòng)輸送潤(rùn)茶裝置自動(dòng)蒸潤(rùn)和緊壓茶壓制機(jī)自動(dòng)壓制出來(lái)的緊壓茶成型質(zhì)量好，表面整潔光滑。自動(dòng)壓制出的小塊茶餅沖泡后茶葉散開快，葉片完整性好，且沖泡或煮制后色澤、滋味、湯色等質(zhì)量好。自動(dòng)壓制出的大塊茶磚、茶餅也能很好地滿足工藝質(zhì)量要求，保證緊壓茶品質(zhì)。

4 結(jié)論與探討

隨著白茶行業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，緊壓茶壓制機(jī)領(lǐng)域?qū)υO(shè)備自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高，設(shè)計(jì)出更加高效實(shí)用、穩(wěn)定性良好的緊壓茶壓制機(jī)對(duì)白茶加工尤為重要。緊壓茶壓制機(jī)不僅適合壓制白茶，也適合壓制綠茶、普洱茶、黑茶等，既可以壓制小塊的茶餅，也適合壓制大塊茶磚，適用范圍廣。自動(dòng)成型壓制速度快，能夠大大提高生產(chǎn)效率。

接下來(lái)，還可進(jìn)一步提高緊壓茶壓制機(jī)和配套設(shè)置的蒸汽自動(dòng)輸送潤(rùn)茶裝置的自動(dòng)化集成度，例如可以在蒸汽自動(dòng)輸送潤(rùn)茶裝置前再設(shè)置茶葉自動(dòng)裝桶裝置（如自動(dòng)輸送帶和振動(dòng)輸送料斗），能夠?qū)⒉枞~自動(dòng)裝入蒸汽潤(rùn)茶桶中；在蒸汽自動(dòng)輸送潤(rùn)茶裝置、緊壓茶壓制機(jī)工作臺(tái)和循環(huán)輸送帶之間設(shè)置自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手或機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)蒸汽潤(rùn)茶桶的自動(dòng)循環(huán)搬運(yùn)輸送、蒸汽潤(rùn)茶桶中茶葉自動(dòng)倒出等。緊壓茶壓制機(jī)工作臺(tái)中還可以進(jìn)一步增加將蒸潤(rùn)好的茶葉自動(dòng)裝入成型下模模穴中的茶葉自動(dòng)裝模裝置，成型出料位置增加茶餅自動(dòng)下料收集裝置、以及茶餅自動(dòng)下料收集裝置配合連接的視覺(jué)檢測(cè)裝置，視覺(jué)檢測(cè)裝置能夠針對(duì)壓好的茶餅進(jìn)行智能化的視覺(jué)檢測(cè)，剔除不合格的緊壓茶茶餅。

進(jìn)一步不斷完善設(shè)計(jì)，形成白茶緊壓茶全自動(dòng)加工生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)各作業(yè)工序無(wú)縫自動(dòng)連接，相比分散獨(dú)立運(yùn)行的單機(jī)設(shè)備在產(chǎn)能、效率、質(zhì)量衛(wèi)生等方面都能夠進(jìn)一步提高，同時(shí)能夠大大降低操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且生產(chǎn)車間設(shè)備、工序、流程布置也能夠更加規(guī)范、整潔有序，便于車間實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理。當(dāng)然在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要避免投入造價(jià)過(guò)高的大型設(shè)備，需根據(jù)國(guó)內(nèi)茶葉加工行業(yè)實(shí)際需求分段研究、分段驗(yàn)證、逐步完善。確保生產(chǎn)加工的白茶緊壓茶能夠符合嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，讓白茶緊壓茶滿足全球消費(fèi)者需求。