清洁智能化技术在白茶生产加工中的应用

张钦部

（福鼎市柴头山生态农业发展有限公司，福建 福鼎 355200）

白茶是我国六大名茶之一，传统制作不炒不揉，自然萎凋，有嫩香毫香味，含有多种氨基酸和营养物质[1]。白茶清凉降火，滋味甘醇爽口，有多种医疗保健功效，因此受到广大消费者的青睐。多年陈放的白茶，解毒功效好，因此民间有“一年茶，三年药，七年宝”的说法。从生产加工的角度来说，白茶是我国最早的茶叶品种之一，上古时期直接从茶树上采摘鲜叶晒干，体现了原生态的特色。《煮泉小品》也指出：“茶以火作者为次，生晒者为上，亦近自然，且断烟火气耳。”这说明在早期制茶工艺中就非常注重白茶的清洁化生产和天然性。尽管白茶制作工艺简单，但是加工过程控制难度较大，受到环境、场地和气候等方面的因素影响，给品控工作带来了较大的困难[2]。另一方面，当前白茶的产量仍然较低，这主要是生产占地面积较大和工艺技术水平有待提高等原因所导致的。要提升白茶的品质，就要应用清洁智能化技术，确保生产环境和技术高度清洁无污染，发展清洁化生产线优化各类控制指标，从采摘到销售所有环节实现全程数字化管理，在尽量贴近传统工艺的基础上，保持白茶在外形和内质上的状态，实现工厂化生产的升级转型。

1 传统白茶生产加工的问题和技术难点

1.1 白茶产量较低

白茶产区主要集中在福鼎、政和两地，产量占一度占全国的90%以上，其他地区尽管有所引进，但是种植面积仍然较小，2017年仅占全国总产量的0.97%，远远低于绿茶等品种。而且花色品种单一，受限于产区，新品种培育的步伐较慢。近几年来，虽然产量有所扩大，但是也不足3%，仍然不满足大规模连续性加工的需求。

1.2 人工劳动较多

日光萎凋虽然气味清香，叶张服贴，不过由于萎凋时间较长，人工劳动较多，不适合大规模生产[3]。因此在实际生产中一般将日光萎凋和室内萎凋结合起来，即采用复式萎凋方式，但是该方法也需要反复搬运和晾晒，不仅耗费劳动力较多，而且一旦遭遇风雨天气就会造成很大损失。

1.3 茶叶品质较差

加温萎凋方式也存在一定的问题，传统加温萎凋为解决空间不足的问题，使用萎凋链或者水筛进行弥补，但是这导致了加温不均匀和不通风等问题[4]。加温时间不足影响白茶品质，使用热风加温也容易造成叶张皱缩，色泽青绿等问题，一般在几天后容易发生枯黄现象，茶味苦涩。因此就会出现成品茶色泽花杂等问题，采用煤炭进行加温可能带来茶品质污染等问题。此外，干燥温度的增加会降低醇类、酯类的含量，低温和高湿对茶叶品质造成的影响。

1.4 卫生质量不达标

传统方式下加工白茶，茶叶条形不规整，产品质量参差不齐，也容易混入非茶类物质。无论是室外露天摊晒，还是室内手工摊收，都会因为接触蚊虫、灰尘或者操作不当造成污染，卫生条件明显不达标。在茶叶精制过程中，由于手工分拣较多，也容易造成二次污染。比如茶叶掉落到地面上，人手频繁接触茶叶，设备没有及时进行清洁等问题，都会造成污染。

1.5 生产流动性差

白茶外形保持伸展形态，体积远高于其它茶类，这就提高了存储、包装和运输成本。有些生产新工艺中加入了轻揉捻工序，这影响了白茶的传统口味。外形松大、比重轻还造成了加工过程中流动性差，给连续加工带来了困难，经常需要人工辅助[5]。而采用人工挑拣等方式进行辅助也容易造成断碎率高、损耗率大，茶品不均匀等问题。

1.6 智能化程度较低

目前白茶生产线智能化程度较低，有些技术问题还难以解决，比如白茶原料中含有较多草毛，如何高效剔除这些异物不需人工分拣也是技术难点。传统加工方式过程不可控不仅是因为受到环境和气候的影响较大，另一个问题在于对于温度、湿度、萎凋程度等参数指标主要依赖人工经验，施工工序标准化和规范化程度也相对较低，这也造成了品质的不稳定[6]。此外，在茶尘、噪声控制技术等方面也需要进行改进。

2 白茶清洁智能化生产线的建设

2.1 建设总体方案

应用清洁智能化技术，以节能、卫生、安全、高效和提高白茶品质为目的。最大限度上保留传统萎凋方式，同时要提升智能化和自动化水平[7]。整个加工过程不落地，全自动由机器操作，满足对头茶、条茶、粉末茶的筛分要求，确保清洁程度大大提高。为降低人工劳动强度，提升白茶生产加工效率，改善茶叶品质，在完善各个工序，配置拼配机、圆筛机、风选机、色选机、除杂机、捡剔台等设备。在受到气候影响时，应用人工光源进行萎凋，本文选择LED冷光源和红外线热光源结合，在没有日光时，采用灯光照明和加温方式进行萎凋。生产线内安装各类传感器设备，精准测量室内温湿度、通风、叶温等各项指标，数据直接经过系统导出，并且生成温湿度变化等指标曲线，实现数据化管理。不断进行光照强度、光照时长和相关环境参数控制的实验，获取最优的加工数据，为清洁智能化生产线的优化提供指导。如有造型必要，可以对萎凋叶进行蒸汽杀青，随后对软叶进行造型，这样有利于保留白茶的色香味。对于高品质白茶，还可以通过粉碎、提取、净化、浓缩和干燥等工艺进行深加工，制成速溶茶粉。

2.2 萎凋房建设

使用透光材料建设日光萎凋室，除了能够保证节能环保和清洁生产之外，还具备透光、保温、防雨、避风等功能。屋顶和墙壁加装可调节太阳能板等设备，可以根据日光强度和角度进行调节，配合储能设备，在夜间进行加温操作。朝向为南北设置，满足晾晒流水线的较长设置，在太阳东升西落时能够均匀照射。让阳光散射状分布在室内，白茶晾晒时间也可以根据太阳光照进行调节，在夜间能够阻止红外光透出。房间下部开设有排湿装置，将蒸发水分和高压高热气体排出。自动晾晒装置包括动力系统、传动链、搁置架等结构，通过链条带动不同搁置架上下运行，实现循环萎凋的目的。在萎凋过程中，根据光照强度调整转速，确保所有茶叶晾晒的时间均匀。没有阳光时使用太阳能储能设备和交流电装置进行灯光萎凋，其温度和日照温度相当，让萎凋时间接近日光萎凋和自然萎凋。为满足加温需要，也可辅助热风系统进行温度调节。

2.3 精制生产线配置

白茶通过拼配机进料，生产线采用传送带输送茶叶，经过交错布置的下料板进入圆筛机。经过多重圆筛之后从出料圆口排出，然后经过振动筛进入到风选箱内，利用吹风从后端排出，在风力作用下，白茶和杂质分离。符合要求的茶叶从一个出口进入到色选机，其它茶叶和杂质经过其它出口待处理。色选机根据白茶的颜色进行选择，分选后进入除杂机，通过静电除杂的方式进行处理，吸附杂物。为提升茶叶质量，进入第二台风选机进行二次风选，而后传送到捡剔台，进行最后分拣。分拣之后将白茶平铺在传送带上，使用装箱振实机进行包装入库存储。对于第一次的半成品，再进入精制系统进行筛选，直到茶叶品质满足要求。这一过程能够实现白茶生产的标准化和规范化，除了清灰、除石、除梗之外，还应该剔除毛发等杂物，确保白茶条形、色泽一致。拼配机能够避免人工接触污染、粉尘量大等问题，减少加工的断碎与损耗率，提升拼配的均匀度。圆筛机能够避免白茶因为外形不一而发生断裂，运动平衡，整形能力好。静电除杂机大大地降低了人工分拣的工作量，而且剔除效率高，避免了污染现象发生。选择风选机的时候要避免产生粉尘，提升设备的密封性，同时智能调节风速，避免生产中的损耗。

2.4 白茶加工的技术问题解决

（1）流动性问题的解决，在所有下料和输送环节进行加宽加高设计，以适应白茶的体积；输送带要便于拆装，同时具备自动刮出茶末的功能；风选机也要选择大容量的，满足白茶风选的需要；抬升底盘增大落差，同时使用匀推机进行加高。（2）针对拼配不均匀的问题，改进“柜式匀堆”技术，以“横铺竖切”技术进行代替，搭载机械耙手在开堆进行竖向拨动。此过程采用智能控制方式，自动调节行程、步进幅度，这不但能降低开堆过程中的断碎率和损耗率，清洁度也大大提升。（3）异物剔除问题的解决，既要提高效率，又要剔除干净，在实际加工中困难较大，因此要对设备进行改进，比如对双排式风选机进行改进，设置三个出口，一个出口出白茶，一个出砂石等重物，一个出草毛等轻物。（4）智能化水平不高问题的解决，大量应用各类智能化技术，逐渐探索机器代替人工技术手段，从自动称量、打包到视频监控，减少人工依赖。比如在萎凋生产线中，自动监测温湿度，一旦温湿度超出范围，就开启风机等设备进行自动智能化调节，确保环境的恒定性。采用GPS等技术，实现自动送箱、自动定位等功能，在智能仪表上进行显示。在数据采集后，自动上传到服务器，根据日常数据生成曲线，更好地发挥大数据的作用，为优化参数提供参考依据。设置异常检测和警报装置，比如局部温度过高，设备故障或者堵料等故障发生，系统要自动停机，并且发出警报等待相关人员检修。更先进的设备可以根据故障信息自己显示故障码，方便操作人员维护。系统采用远程控制方案，操作人员能够在系统内实施在线控制，通过鼠标键盘或者触屏就可以实现操作，并且对各个设备的运行状态实现实时监测。对生产数据进行实时采集，重要参数以图形化的方式显示，一但发生故障，能够立刻传输到管理人员的移动端或者PC端。（5）清洁技术，除了生产车间做好清洁之外，还要对各个机器设备进行密封处理，确保在运行过程中不会有茶粉尘散落。在茶叶投放装置的源头就进行除尘处理，做好粉尘收集工作，严格将浓度控制在1mg/m3之内。车间内也可以安装除尘设备，最大限度上降低污染。对机器设备采用分区隔断降噪处理，最大程度上降低噪音。还可尽量使用电机设备代替振动机，驱动转盘进行筛分，减小噪声。

3 清洁智能化生产线的应用效果和参数控制

3.1 不同加工方式下的白茶品质分析

萎凋是白茶最重要的工序，决定了白茶的品质和口味，受到萎凋时间、温湿度、芽叶含水量等多种因素的影响。萎凋过程中，芽、叶不同部位失水速度不同，从而形成了白茶的特殊形态。白茶萎凋主要有以下三种：自然萎凋方式品质最好，设备简单，成本较低，但是受到气候制约，萎凋时间长，产量较低。加温萎凋和复式萎凋缩短了萎凋时间，而且环境可控，但是由于萎凋时间不足，品质不如自然萎凋好，不过较为稳定。相比之下，复式萎凋比加温萎凋更节能，品质更佳。当前连续化复式萎凋也被广泛采用，但是该模式下环境不稳定，夜间温度低会导致萎凋不足，白茶略带青味。为提升白茶的品质，在清洁化生产中，就要不断提升智能化水平，使之尽量模拟自然萎凋的环境。

生产中主要采用四种萎凋模式进行对比，在时长上，连续化复式萎凋时长为32h，其它三种为24h。可以发现，传统加温模式水浸出物含量显著高于生产线加工，水筛加温萎凋黄酮含量显著高于其它三组，香气清高、滋味醇厚，但是外形较差；萎凋帘加温萎凋茶多酚含量最高，外形自然，但香气淡薄，这可能是萎凋不均所致。连续化加温萎凋组茶多酚保留率最低，咖啡碱含量变化较小，氨基酸含量显著高于其它三组，茶汤亮度值最大，连续化复式萎凋外形欠匀整，咖啡碱含量显著降低，香气滋味均带青，这是由于萎凋不足所致。

总体来说，采用清洁智能化生产方式茶叶品质更好，生产效率更高，特别是经过机器生产线精制之后，茶叶分离出的异物明显增加。而传统加温方式不仅效率较低，杂质较多，而且香气不高，滋味偏淡。在清洁智能化生产线下，白茶成茶率高达98%，劳动力使用减少50%，生产效率提高到3倍，转色均匀，外形较好，在成本方面和加温萎凋相比也能够下降15%左右，而且对环境控制的能力越来越高。

3.2 生产中各种参数的控制

在生产加工中，可以发现，叶温越高，萎凋越快，因此要通过智能化手段合理控制温度，避免快速萎凋。因为萎凋时间短会造成茶汤苦涩，这主要是由于多酚类物质转化不充分，萎凋时间长茶汤滋味淡薄，这是由于物质消耗过多所导致的。可以通过智能化控制手段将萎凋温度、相对湿度和时间分别控制在22℃，70%和60h左右。将叶温控制在30℃，萎凋叶减重率在10%到30%左右。

醇醛脂类及芳香族化合物是白茶香气的主要成分，部分是鲜叶原有，部分是加工中转化而成。不同品种、原料和加工方式下，白茶的香气存在差异，高质量的原料品级让白茶富有嫩香味，新品种和新工艺对茶叶花香影响巨大，不同的原料品种也与加工中产生的香气变化密不可分。因此在加工中要不断尝试引入新品种，创新加工工艺，生产出富有特色香味的白茶。

白茶成茶是一个缓慢氧化的过程，其原理主要是通过茶多酚等物质的氧化反映，实现蛋白质、多糖的降解以及色香物质的转化，比如白茶陈化中主要发生酶促、氧化等一系列反应，在生产中要通过智能化监测手段深入研究其发生规律，比如茶叶的陈化以含水量控制在6%，温度在5℃为宜。

4 结语

在白茶加工中，要以清洁智能化生产为目标，不断推动技术创新，精确控制白茶生产的参数，减少人工成本和费用投入，实现机械化、智能化、连续化和清洁化生产。除了提升产业品质和卫生质量，降低成本投入，减少人工劳动，提高生产效率之外，考虑到连续化生产能耗较高，因此本文提出了以日光萎凋和自然萎凋结合，采用太阳能等新能源提供部分电力，采用灯光代替加温，通过智能控温等手段进行控制的方法，以实现节能的目的。