广东岩茶自动化加工生产线设计开发

刘庚强，胡光华，李浩权，刘清化

（1.广东弘科农业机械研究开发有限公司，广州 510630；2.广东省现代农业装备研究所，广州 510630）

0 引言

广东作为全国最大的茶叶集散地和消费大省，茶叶种类齐全，品种繁多，各个茶类都有特定的消费群体。广东地处热带和亚热带，高温多湿，雨量充沛，土壤肥沃，地理环境得天独厚，适宜茶树生长。以大红袍为代表的武夷岩茶是中国十大名茶之一，被誉为茶中贵族、茶中极品，深受市场欢迎。广东丹霞地貌众多，以韶关仁化县、惠州白盆珠为代表的丹霞山区域［1］，适宜岩茶品种种植。开发广东岩茶自动化加工生产线，对提高广东茶叶加工企业的竞争力具有重要的意义。

传统岩茶的制作有13道工序，包括晒青、晾青、做青、杀青、揉捻、复炒、复揉、毛火、扇簸、摊放、拣剔、足火、燉火等［2］，做工复杂。现结合岩茶的传统加工工艺特点，开发了广东岩茶自动化加工生产线，将杀青及之后的多道加工工序采用机械连续化自动加工生产线完成，分别为：杀青—揉捻—解块—初火—冷却—复火—冷却7道工序，再辅以大数据软件分析技术，推进制茶工艺自动化、机械化、信息化进程，见图1。

图1 岩茶自动化加工生产线效果图

1 杀青

杀青的原理是利用高温火力，破坏酶的活性，中止发酵，并通过热化学作用，进一步破坏叶绿素，使部分多酚类化合物受热加速自动氧化。岩茶自动化加工生产线据此工艺展开，杀青标准为叶子去尽青气，有清香味，叶态干软，叶缘起白泡，手揉搓无水分渗出，有粘手感，固定做青时的毛茶品质。考虑规模化加工的需要，采用燃油滚筒式杀青机组，辅以食品级皮带分配系统及入料出料输送机，温度在100～800℃之间自由调节，每个滚筒内置温度探头，通过PLC控制模块，采用触摸屏操控，精确显示温度、时间数据，固定品质生产。

生产时，将做青结束的茶青放置于杀青机组提升机料斗中，机器自动分配适宜茶青量到杀青滚筒内，自动反复翻炒，到达设置的时间后，自动出茶并将出茶信号传输到揉捻机组，等待揉捻。

2 揉捻

完成杀青工艺后，茶青需趁热置于揉捻机上进行揉茶。在机械力的作用下，茶青搓卷成条，茶叶细胞组织被充分破坏，茶汁溢出，使叶内多酚氧化酶与多酚类化合物接触，借助空气中氧气的作用，促进发酵。揉出的茶汁凝于叶表，在茶叶冲泡时，可溶性物质溶于茶汤，增加茶汤的浓度。

考虑到规模化加工需要，揉捻机组由4台65型变频自动揉捻机组连接组成，自动分配系统选用2台食品级皮带输送机，使用行程开关自动定位；采用光电开关对茶青位置以及每个揉桶的装青量进行精准定位；揉桶压盖设置0.01 kg级压力感应器，配备自动感应揉捻信号的出茶输送机以及自动进茶输送机。全程采用PLC自动控制，触摸屏操控，完成茶青揉捻的自动化生产。

生产时，揉捻机组PLC接收到杀青机组完成杀青的信号后，自动启动揉捻机组，自动分配系统将杀青后的茶青定量输送到各个揉桶内。根据工艺的不同，预先设置不同的揉捻速度与揉捻压力，根据工艺参数的设置，揉捻压盖自动加压、揉桶自动揉捻，揉茶完成后，出茶输送机将茶青输送到解块系统。

解块机采用304#不锈钢轴梯次分配，三相电动机驱动，打散揉捻后结成的茶团而不伤茶条。启停控制连接到揉捻系统PLC，实现自动启停。

3 干燥

干燥分初火干燥及复火干燥。初火干燥后需要将毛茶冷却才能进行复火干燥，以防止长时间高温而使茶叶烤焦，丧失茶香。冷却可使茶叶转色，有油润之感。初火温度一般控制在150～180℃，时间为10～15 min，复火温度一般为110℃左右，时间为30 min左右，以干茶散发独有的花果香、焦糖香为理想之茶。干燥工艺是利用高温破坏酶的活性，使毛茶停止发酵，固定茶叶品质；蒸发水分使干毛茶含水量降低到6%左右，以紧缩茶条，防止霉变，便于贮运，以及进一步增加茶叶香气，提高品质。

为达到岩茶干燥工艺要求，实现规模化生产，生产线使用2台40 m2干燥机，全部采用不锈钢制作，与茶叶直接接触部分使用304#不锈钢材料，安全卫生。干燥机采用翻板式设计，上下共5层，以节省空间；为保证热空气通行，全部翻板采用密集冲孔工艺；干燥机上下设置热空气进气口和废气出气口，用不锈钢管道连接，耐热风机驱动热风流动，使热空气得以在干燥机内往复，与内部茶青发生冷热交换，达成干燥目的。进气口通过管道与热风炉连接，热源为柴油燃烧机。燃烧机在热风炉中加热空气，杜绝油烟污染，清洁无异味。热风炉整体由加厚碳钢制成，配备空气导流槽内胆，热能损失小，换热效率高。废气通过耐热风机驱动排出，因只是冷热空气发生换热作用，排出的废气无污染。

揉捻后的茶条经提升机输送到干燥机链板中，与热空气持续换热，达到初火效果。初火行程完成后，干燥机链板将茶叶传输到冷却输送机上，进行初火后的冷却。

冷却输送机采用不锈钢丝编织成的细网做输送链，上下各置数台风机送风冷却。根据茶叶种类的不同，通过变频控制，设置不同的输送速度，以实现不同的冷却工艺。

冷却后的茶叶经输送机送入复火干燥机，继续换热。复火干燥机转速设置更低，即低温慢烘。岩茶经过低温慢烘，促进了茶叶内含物的转化，加强氨基酸和糖的相互作用形成焦糖香［3］，进一步提高了岩茶的香气，达到增进汤色、提高耐泡程度的效果。

复火后的茶叶经冷却后即为毛茶，经过挑拣、分筛、焙火、色选、包装等一系列工艺制成成品岩茶。

4 信息化技术

在岩茶连续化加工生产线的基础上，加装智能监控系统，对茶叶连续化加工生产线进行技术升级，利用现代的信息互联网技术，建立服务平台，实时采集茶叶加工中的关键技术参数，通过大数据分析，得出最优的加工工艺参数，实施方案见图2。

在岩茶自动化加工生产线杀青、揉捻、干燥三个工艺中融合传感器监测、环境调控及设备故障诊断的智能控制平台，实现茶叶加工过程控制、远程监控和无线终端实时显示。应用嵌入式、无线通信、多传感器多通道数据采集、信息融合以及自动化控制等技术，综合制作端、控制终端、服务平台的智能化加工信息系统，实现茶叶加工过程的可视可控，实时显示，提升茶企品牌影响力。

以高清网络智能球机录制工序场地全景，以高清摄像枪监控设备实时动态，设置包括温度、湿度、转速、压力、光照等传感器组的采集器，通过建立各工序的DCS分布式智能化控制系统，分别记录加工工艺和数据，同时通过网络交换机将所有收集到的数据传输到中控室计算机，利用中控终端将所有收集到的数据与以往不同环境、茶况、制茶时间、工况、最终茶叶品质进行比对，得到最优制茶数据。监控摄像通过网络硬盘录像机传输到显示屏实现实时监控。同时应用VNC虚拟网络控制技术建立了远程电脑端和手机端的同步控制系统，最终做到集制茶、数据采集、监控、分析于一体的茶叶自动化加工生产线。

图2 岩茶自动化加工生产线自动控制及信息化系统

5 结语

本文设计的广东岩茶自动化加工生产线，将标准化的杀青、揉捻、干燥工艺采用机械化连续生产，通过大数据分析优化，降低人工因素对茶叶品质的影响，节省生产成本，稳定成品茶质。茶叶加工机械化、自动化、信息化的升级，对推进农业现代化进程、促进国民经济绿色发展具有重要意义。