茶叶滚筒匀堆机制茶出现茶叶分层问题及其优化措施*

黄剑虹，徐 伟，戴惠亮，李建马，程 梅

（浙江上洋机械股份有限公司，浙江 衢州 324000）

浙江茗皇天然食品开发股份有限公司新增了一条精制茶生产线（以下简称茗皇公司），该生产线最主要的工艺目的是实现精制茶的整理和拼配，保证成品茶的级别和数量，确保茶品质的一致性，以增加经济效益。茗皇公司主要毛茶原料有长炒青、蒸青片茶、绿片茶、等级红茶等。在核心工艺拼配匀堆基础上结合筛分、除杂、色选、包装等工艺实现整线自动化生产。接到该生产线设计任务后，项目组结合上洋机械多年来在精制茶加工设备的经验及客户的实际需求，进行生产线工艺布局和设备选型，重点在匀堆拼配工艺上进行论证、研究和设备验证，对滚筒匀堆机滚筒结构进行改进升级[1-10]，着重解决了传统滚筒匀堆机容易出现茶叶分层现象的问题。

1 方案论证

着重对毛茶匀堆工艺进行分析，市场上最常见的精制茶匀堆机主要有带式匀堆机、箱式匀堆机和滚筒匀堆机，这些匀堆机有各自的使用场景和特点。带式匀堆机自动化程度好，产量高，上料也是按配比顺序进行，出茶时匀叶器把茶叶有序拨下来，结合出料输送进行混合，占用车间场地大，造价成本高；箱式匀堆机体积大，成本高，分层布料，需要严格按筛号茶顺序上料，水平布料，一层一层交错布料；滚筒匀堆机体积小，占用车间场地小，进料口、出料口混合使用，自由更换，自动化程度高，适用多品种原料茶的批量生产。

茗皇公司的毛茶原料通常为：绿片、蒸青片茶3～6 种筛号，炒青茶5～10 种筛号，红茶7～12 种筛号。生产线产能要求处理精制茶300 kg/h以上，结合车间场地限制和进出料配置要求，决定采用滚筒匀堆机，机型为6CSY-270滚筒式匀堆机，标准最大容茶量5 t。

结合整线工艺进行生产线布置，滚筒匀堆机采用斜平输上料，大容量提升机出料，以满足滚筒匀堆机瞬间大流量的出料要求。精制生产线布置图如图1所示，滚筒匀堆机模块布置图如图2 所示。

图1 精制生产线布置图

图2 滚筒匀堆机模块布置图

2 匀堆机介绍

浙江上洋机械股份有限公司生产制造的6CSY-270滚筒式匀堆机主要技术参数如表1所示。

表1 6CSY-270 滚筒式匀堆机技术参数

滚筒匀堆机主要结构包括筒体、机架、进出料门、传动机构等。筒体是整机的核心部件，决定了整机性能及茶叶拼配质量，筒体内部设置螺旋导茶板、翻叶板、挡料板等机构，筒体做回转运动的同时实现茶叶在滚筒内部的径向翻滚和轴向推动，茶叶的径向翻滚直接影响匀堆效果，茶叶必须被抛起合适的高度和角度。高度应适中，太高会增加碎茶率，太低则影响混合效果。茶叶轴向推动为对称逆向运动，可以保证茶叶在滚筒内轴向来回混合，避免茶叶推向一端。两种运动的效果都与转速、导叶筋高度和角度、挡茶板位置与尺寸等有关，所以滚筒的转速必须结合导叶筋、滚筒直径、茶叶原料及拼配时间等参数进行设定，有研究人员总结出滚筒最优转速的经验公式为。其中：C为经验系数，一般取C=15 r2/cm；g为重力加速度；d平均为茶叶平均颗粒直径（cm）；R为筒体内部直径（cm）。

套入上述公式，6CSY-270 滚筒匀堆机最优转速为0.3 r/min。但是在实际使用时，最优转速必须结合实际的工艺要求进行调整。另外，影响茶叶匀堆效果的因素还有原料茶的物理特性，如大小、形状、干度、粒度、表面粗糙度等。

3 匀堆机应用试验

经过半年多时间的生产建设，茗皇公司自动化精制生产线于2022 年2 月投入使用。项目组对匀堆机组使用情况进行跟踪、参数测定，并对做茶情况总结分析。做茶试验情况如下：当毛茶原料为炒青、绿片茶时匀堆机能较好地完成匀堆拼配工艺，成品茶基本能达到质量要求。但在做红茶时，茶叶出现分层现象，即成品茶出现茶叶规格不规整、型号不统一的现象，具体表现为：刚开始出茶的茶叶中茶末过多，越迟出来的茶叶茶末越少，大号茶越多，这导致茶叶匀堆达不到品质要求。针对茶叶分层问题，项目组进行原因分析，认为主要原因是红茶原料规格型号差距大，细茶末过细，大号粗茶较多，在滚筒匀堆过程中，茶末随着滚筒的翻转逐渐汇集在滚圆底部，贴牢滚筒内壁，粗茶往茶叶顶部集中，在出茶口打开时细末多的那部分茶先导出。导致上述情况的原因有：滚筒翻叶筋高度不够，滚筒中心附近茶叶不能有效翻转；滚筒转速过慢，茶叶贴着滚筒内壁抛起高度不够，导致部分茶叶一直贴着内壁；匀堆时间过长；出茶口出茶时开启得太小，导致出茶时茶叶夹堆，流动性差的粗茶不能出或出得慢，导致刚开始出的茶叶细末过多；一次匀堆的茶叶量太大。

4 处理方案

针对出现的茶叶分层现象，对6CSY-270 滚筒式匀堆机进行改进设计，主要改进措施为：1）将翻叶筋高度由原先的30 cm 增加到36 cm，长度与角度不变；2）减小挡茶板尺寸，缩小为原先2/3，挡茶板位置下移10 cm；3）将滚筒转速提高到0.5 r/min，以增大茶叶垂直落差；4）更改出茶门控制开关限位座位置，将原先1/5、1/3开启角度改成1/4、1/2开启角度，保证出茶时，出茶门开启足够大，并且在出料过程中滚筒正转反转各一次，同时加大后续输送机的输送量，确保后续设备不会出现堵茶情况；5）匀堆时控制好匀堆时间，在做红碎茶时，将原先25 min 匀堆时间调整为15 min；6）减少一次匀堆的茶叶量，将原先一次3 000 kg减少为一次2 500 kg。

改进后再次进行做茶试验，以红茶12 种筛号茶为原料，2 500 kg进行匀堆试验，匀堆后控制出茶门开启大小和时间，出茶分三个时间段，前1/3 茶叶开启1/4出茶，再转动一圈，开启1/2出茶门出茶，随后翻转一圈，最后1/3 茶叶出茶门全开启，同时控制出料输送机输送速度，保证出料均匀；间隔均匀时间取茶样10 份，与标准茶样进行对比，进行评级审定，成品茶基本达到了标准茶样的各类标准。

改进前与改进后，滚筒匀堆机出料口放料时间在1/4 时间点取样对比，改进前茶样细末多，如图3所示，大号茶少，碎茶多；改进后茶样细末较少，如图4 所示，颗粒较均匀，与标准茶样对比近似度达90%，达到成品茶品质要求，标准茶样如图5所示。

图3 改进前取样

图4 改进后取样

图5 标准茶样

5 结论

原料不同、工艺要求不同，滚筒匀堆机在实际使用时需适当调整自身设计参数和使用操作工序，尤其在原料茶筛号过多、规格不整齐的情况下，需要对匀堆机滚筒进行改进设计，以适用不同工况下的使用要求。滚筒匀堆机虽然有理论上的最优转速、匀堆时间等参数，但在实际生产中，每个茶企，每种毛茶原料及不同地区，都需要通过实际工况来进行参数调整。尤其是在滚筒翻叶筋、挡茶板等结构的设计上，一定要在理论计算基础上进行反复试验、总结，找到适合每个茶企、每条生产线的最优做茶工艺数据和滚筒内部结构参数。滚筒匀堆机经过理论研究，结构参数的改进，结合当地做茶工艺，在精制茶拼配工艺上取得了良好的应用。