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扁形茶叶炒制

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全国《首台扁型茶炒制机》收藏于中国龙井茶博物馆

5月24日上午,在回山镇柘前村村民丁岁放家里,一台绑着红绸布的老式扁型茶炒制机被众人合力抬上了车,即将捐赠给位于中国茶市内的中国龙井茶博物馆。

作为茶叶大县,一到采茶季,新昌每个村落几乎都会传出“隆隆”的炒茶声。由机器代替手工,让新昌大佛龙井的茶产量有了质的飞跃。而这首台扁型茶炒制机正是由丁岁放发明的。今年75岁的丁岁放是回山镇小有名气的木匠,爱思考,动手能力强。因为看到许多茶农采茶、炒茶、卖茶的过程非常辛苦,他便想着做一台机器,让炒茶叶不再那么难。木匠师傅倒腾起茶机,很多人并不看好,但丁岁放还是想试一试。于是,从1996年起,他正式开启了茶机发明之旅。由于自己不会炒茶,丁岁放就拿着手表和笔记本四处奔走,观察炒茶高手一分钟内要抓几次、压几次、抖几次……把这些龙井茶炒制手法的运用规律掌握清楚。他先用铁皮在预先做好的木头模子里敲了个弧形的炒锅,又用木块包上布,制成了一个炒板,还用竹片做了一个翻叶板,再用木料做好框架,装上电动机,在铁与木头接触的地方填上石棉以隔热,用炭供热能,以电供动能。当炒板转至锅的底部时,用脚踩一下踏板,炒板能贴紧锅底将茶叶压扁……就这样,经过半年的摸索,全国第一台原始的扁形茶炒制机诞生了。而当时,新昌茶业正处于起步阶段,采摘和炒制是发展中的一个瓶颈,扁型茶炒制机的诞生,大大减轻了茶农的劳动强度,为我县茶业产业化发展提供了坚实的技术支撑。

了解到丁岁放的事迹后,县名茶协会积极与其开展对接,希望可以将这首台扁型茶炒制机收录进中国龙井茶博物馆。“新昌名茶经历了三十年的发展,这其中,不少乡土文化、乡土农民和科技工作者起到了关健性作用。”县名茶协会常务副会长、秘书长陈霞讲道:县委县政府高度重视茶产业发展,新建了一所面积达4000多平方米的中国龙井茶博物馆,也叫“寻茶记生活馆”,专门收录我县在茶产业发展历程中蕴含文化的各种载体。而全国首台扁型茶炒制机的“进驻”,也将进一步丰富茶博馆展品,让更多人了解新昌茶产业发展史上的点滴故事。

收到县名茶协会的邀请、知道自己发明的茶机即将收录进新昌茶博馆,丁岁放觉得很有意义并欣然接受。他拿出2004年国家知识产权局颁发的实用新型专利证书,只见证书上实用新型名称一栏写着:名茶炒制机。简简单单的五个字,却开启了我县茶产业“机器换人”的新篇章,茶机制造业也因此开始了大放光彩的发展之路……

来源:今日新昌数字报,信息贵在分享,如涉及版权问题请联系删除


工艺装备,我国绿茶做形装备的研究进展

绿茶是非发酵茶,较多地保留了鲜叶的天然物质,含有茶多酚、叶绿素、咖啡碱、氨基酸、维生素等多种营养成分,特别是多酚类化合物含量高,具有较好的保健功能。2019年中国绿茶产量达到177万吨,占全国茶叶产量的63%。中国绿茶市场人均消费量也呈上升走势,2018年人均消费量首次超过1 kg/人,达到1.03 kg/人,2019年达到1.05 kg/人。绿茶是中国茶叶中出口规模最大的茶类,2019年绿茶出口量占茶叶出口总量的83%。

绿茶机械化制作工艺一般经杀青、揉捻、做形、烘焙等工序,杀青、揉捻和烘焙一般可以由通用装备来完成,但做形装备则为专用装备,对外形不同的绿茶应由不同的做形装备完成。文章综述了芽(条)形、片形、颗粒形等典型绿茶做形装备研究现状及存在的问题,并对绿茶做形装备的发展趋势进行了分析。

01

芽(针、条)形绿茶做形装备研究

▲ 安吉白茶(条形绿茶)

茶叶理条机是芽(针、条)形绿茶做形关键设备,最早出现于安徽宣城地区,利用曲柄滑块机构驱动U形槽锅实现直线往复运动,具有结构简单、使用稳定、维护方便等优点,深受我国茶农喜爱,在茶叶加工生产线中已广泛应用。茶叶在往复运动的U形槽锅中被抛起与槽锅壁产生碰撞,在动摩擦、挤压力的作用下使茶叶产生形变;在加热装置热作用下茶叶叶片水分减少并软化收缩,同时配合机械力的作用进行做形;加热过程产生热化学作用会引起茶叶内质成分的变化,有利于茶叶色、香、味等重要特征的形成,U形槽锅作为理条机重要组成部件,其槽锅形状及设计参数直接影响到理条质量。

国内众多专家学者对理条机关键结构参数及创新设计展开研究,程玉明等曾对理条机的槽锅展开设计研究,U形槽宽加深为115 mm、U形槽深增加到100~110 mm、采用两边圆弧曲率半径差为5 mm的不对称结构、槽锅底部增加三条导叶筋,以增强理条叶与锅壁的撞击力,加强筋对理条叶产生的搓擦效果,同时增强了茶叶的翻动特性和透气性,提高理条做形质量;赵祖光对茶叶理条机往复运动的导轨进行改进,将双圆柱形滑轨副改为一圆一平滑轨,通过对比试验得出新设计的滑轨副可以提高机器寿命,在一定程度上提高了制茶品质。

茶叶理条机的驱动机构为曲柄滑块机构,当设计的最小传动角过小,会造成机构传动卡滞、冲击及振动现象,同时影响茶叶成形率。传统的设计方法过程较繁,且一般较难获得最大传动角,安徽农业大学茶机课题组运用蚁群算法对茶叶理条机的关键结构参数进行了优化设计,选取最小传动角及成条率为目标函数,以理条机的关键结构参数为设计变量,根据茶叶理条机作业时具体结构要求为约束条件,建立了茶叶理条机多元非线性优化设计数学模型,运用蚁群算法和Matlab语言,编制了基于蚁群算法的优化设计求解程序,结果为,曲柄长度a为59.1 mm,连杆长度b为341.5 mm,偏心距e为57.5 mm,滑块行程H为120 mm,辅助角β为8.26°,极位夹角θ为3.5°,最小传动角γmin为70.1°。优化后的最小传动角由50°增大到70.1°,使传动更加平稳,振动减轻,噪音降低;槽锅的卡滞现象消失,理条机的成条率也有所增加,理条机优化前后的参数如表1所示。

曲柄滑块机构属非对称结构,理条机作业时连杆的惯性力难以平衡,造成振动噪音较大。为了以最小的成本降低理条机的振动噪音,在不改变理条机传动机构及主体结构的基础上,安徽农业大学茶机课题组对理条机进行了减振方面的创新设计,传统理条机存在单机不对称,整机分为上下两层,每层包括由各自的曲柄连杆机构组成的两个相同的振动单元,每个振动单元的曲柄转动中心和连杆在连接板的铰接点位于同一水平线上,能够保证四个连杆的任意时间的惯性力均对称,以减小机器振动;为了平衡传统理条机连杆产生的惯性力,设计了一种适用于茶叶连续化、清洁化生产线的具有低振动、低噪音的茶叶连续理条机,通过对称布置的、形状和重量相同的四个平衡重以平衡理条机的惯性力,可以对一阶及二阶惯性力进行有效平衡,提高了减振效果;以行星齿轮传动机构取代曲柄滑块机构,与后者相比,行星齿轮组具有良好的对称性,创新机构具有更好的传动平稳性及较低的振动、噪音;张小福设计了一种理条机的气动驱动装置,利用气动驱动振动、噪音较小的特点及易于电控的特点,以高速气缸通过电磁阀换向驱动往复式茶叶理条机,以红外线陶瓷发热板为加热元件,具有热效率高,传动平稳的优点。

随着各种名优茶生产线的建立,连续多级式理条机被广泛引用。陈根生等根据芽形名优绿茶品质要求及工艺需求,在理条环节采用三级连续理条机组,通过试验研究确定了三个理条机组的振动频率及理条温度,成条率可达80%以上,茶叶加工生产线中的理条机组各单机原理与现有的理条机相似,但由于每一级理条机的槽锅的倾角、U形槽宽度与槽深等均可依工艺要求确定而不相同,故每一级的理条时间、温度等工艺参数都可最大限度适应该阶段的茶叶加工工艺要求。

近年来浙江川崎茶业机械有限公司生产的60K-S系列精揉机、宁波姚江源机械有限公司的6CRJ系列精揉机等可用于恩施玉露、雨花茶、古丈毛尖、安化松针、信阳毛尖等针芽形名优绿茶的做形工序。盘式揉捻机在进行揉捻作业时,对揉捻叶只有机械力的作用,并且揉捻过程系在封闭的揉桶内进行。而精揉机除了对茶叶有机械力的作用外,还有热的作用,更有利于茶叶成形,并能减小破碎率。同时精揉机为开放式结构,透气性好,能有效地控制茶叶水分,保证茶叶叶底嫩绿明亮,故加工出的成品茶,条索紧细圆直,锋苗挺秀,香气清高。

▲ 川崎精揉机在雨花茶中的应用

(南京盛峰茶业有限公司供图)

02

片形绿茶做形装备研究

▲ 龙井茶(片形绿茶)

长板式扁形茶炒制机是名优扁形绿茶(龙井茶)做形的关键设备之一,于1999年研制成功,经改进和优化后投入实际加工生产中。将计算机控制技术应用到扁形茶炒制机中,通过计算机系统将茶农生产经验转化为计算机语言,降低了对操作者的技术要求,提高了茶叶加工的科技水平。2000年左右,浙江新昌茶区开始应用长板式扁形茶炒制机进行龙井茶做形,因为该机在一定程度上具有磨光作用,能较好地适应龙井茶的做形工艺需求。随着长板式扁形茶炒制机的推广使用,扁形茶的炒制作业实现了机械化,并能与多功能电热理条机配合使用,发挥各自性能优点,提高成茶品质和工作效率。

随着设计水平的不断创新,长板式单锅扁形茶炒制机自动化程度获得显著提高。机器在工作时,使用者可通过人机对话设置各加工参数,储存在电脑内的数据直接对整个炒茶过程进行自动控制,无需人为干预,从而实现茶叶加工过程全程自动化;夏建仁等对龙井茶机械化加工工艺进行了研究,将全自动和半自动的两台长板式龙井茶炒制机组合进行扁茶做形,优化了扁形茶机械加工工艺,提高了扁形茶做形品质。

由于茶叶需求日益提高,扁形茶单机加工机械虽能满足龙井(扁形)茶做形要求,却无法实现连续化生产,为满足龙井(扁形)茶半连续化及连续化、智能化生产方式,国内众多企业、高校开展研究并取得一定进展。为满足上述需求,杭州千岛湖丰凯实业有限公司进行了如表2所示的创新设计,即将3台或4台长板式龙井(扁形)茶炒制机前后串联,作业时,第一台炒制机主要负责杀青工序,第二台负责继续杀青和初步做形工序,第三台主要负责继续做形工序,第四台主要负责磨光工序。通过这四个工序,龙井(扁形)茶炒制的全过程得以完成,目前该装备已应用于龙井茶生产线中。

▲ “丰凯牌”6CCB-983D型三锅连续扁茶炒制机

扁形绿茶具有代表性的产品类型有西湖龙井(有梗)及六安瓜片。两者虽都是扁形,但在外形上具有较大差别。前者为较平的片形,后者则为形如瓜子、略带弯曲。上述长板式扁形茶炒制机只能用于龙井茶做形,不能用于六安瓜片。

六安瓜片的做形一般是用理条机,但容易使条形过直、卷曲欠缺,在多年的制茶实践中,通常在理条机的U形槽锅中放置加压棒来完成做形工序,在U形槽锅的带动下,槽锅内的茶叶沿U形槽产生翻滚、抛起、与槽锅壁产生碰撞,同时U形槽锅内的加压棒在槽锅内做以槽锅宽度为直径的似圆周运动,对槽锅内的茶叶产生冲击压力作用,最终成形,但加压棒的释放及回收还是要靠人工完成,这不仅加大了劳动强度,也不利于茶叶清洁化生产,且无法实现自动化,另外茶叶加工质量要受到工人技术经验的制约,无法达到标准化生产要求,影响成茶品质。

安徽农业大学茶机课题组设计了一种具有自动加压功能做形装备用于六安瓜片的做形工序,降低了劳动强度,实现了六安瓜片连续化、清洁化生产。所设计的气动式自动加压茶叶理条机如图1所示,是一种机、电、气一体化的茶叶自动化加工设备,由气缸、活塞杆、吊环支架和吊环组成,实现了做形工序的自动加压,该设备于2007年应用在六安瓜片生产线至今,效果良好。

03

颗粒形及卷曲形绿茶做形装备研究

▲ 贵州绿宝石(颗粒形绿茶)

不同颗粒形绿茶机制加工工艺虽然不同,但主要由杀青、揉捻、做形和烘焙等关键工序组成,而做形工序对颗粒形绿茶形成独特卷曲外形起着关键作用,双锅曲毫炒干机是颗粒形绿茶做形的关键设备,茶叶在高温炒锅内受炒手板推压力、茶叶间摩擦力、茶叶与炒锅内壁摩擦力、茶叶自身重力等多个方向的作用力下,逐渐向内收紧成圆球颗粒状,以完成做形工序。

20世纪80年代,84型珠茶炒干机研制成功并在全国珠茶生产区推广使用,因其茶灶的设计会造成环境和茶叶的污染,不符合我国茶叶无公害化生产的理念,需对茶灶进行结构改进,浙江省上虞市改进的新茶灶应用时间虽短、整体不够完善,但对茶叶清洁化生产具有重要意义。

6CCGQ-50型双锅曲毫炒干机作为名优茶加工做形的重要机型之一,关键在于炒茶温度、炒板摆速与摆幅等,随着计算机技术的发展,计算控制理念逐渐应用于茶叶加工领域,实现自动化加工,降低茶农的技术要求,提高经济效益,可进行大规模批量生产加工,浙江红五环制茶装备股份有限公司研制生产的6CCQ-60型炒干机采用单片机技术实现炒茶温度、时间、炒板摆幅等参数的自动控制,提高了炒茶机械的智能化水平。

▲ “春江牌”6CCQ-50型双锅曲毫机

做形工序中所应用的双锅曲毫机,主要利用曲柄摇杆机构来模拟人工炒茶作业。曲柄为主动件,带动摇杆左右摆动,摇杆驱动与其同轴安装的炒板在炒锅内不断摆动,以实现颗粒型绿茶做形。

由于曲柄摇杆机构结构不紧凑,占用空间较大;曲柄摇杆机构在运动过程中的加速度及速度均有较大变化,导致茶叶受热不均匀、振动噪音较大。加之上述机构的传统设计以经验为主,运动性能不佳,易造成运动卡滞及较大振动,影响成品茶品质。

安徽农业大学茶机课题组对上述机构的关键参数进行了优化设计。以最小传动角最大化为目标函数,建立双锅炒茶机的优化设计数学模型,运用Matlab编制基于蚁群算法的优化程序进行优化计算及验证又通过3因素3水平正交试验,探究贵州珠茶初烘叶含水率、第一次造形时间、第二次造形炒板的摆动频率对珠茶成形匀度和碎茶率的影响,获得的最佳参数组合分别为:初烘叶含水率50%、第一次造形时间50 min、第二次造形炒板的摆动频率2.58 Hz;李为宁等用Solidworks建立了双锅曲毫机的3D虚拟样机,基于离散元法建立茶叶颗粒及接触力学模型,运用EDEM软件对做形过程进行了仿真计算,以成形率最大化和碎茶率最小化为目标函数,对炒板关键设计参数进行了优化仿真设计,同时运用2因素3水平试验进行验证,获得了弧形炒板的最优摆速及摆幅;郑红发等以6CCGQ-50型双锅曲毫炒干机为试验对象,开展螺形茶造型技术研究,得到了曲毫的关键技术参数为投叶量6 kg/锅、曲毫温度180 ℃、炒制时间75 min,上述优化结果如表3所示。

传统的珠茶炒干机仍为单机生产,作业中需人工操作,以完成上料、出料及并锅环节,难以适应连续化生产需求。安徽农业大学茶机课题组设计出一种基于自动供料的珠茶连续化做形控制系统以及控制方法,该系统自动化程度高,基于程控的自动称重系统可进行自动定量加料,设计的基于双摇杆机构可实现槽锅支架翻转自动下茶,PLC控制并锅环节可进行复炒,实现珠茶做形的连续化生产。

一些曲毫类卷曲形绿茶做形(如碧螺春),可用揉捻机进行初步揉捻成条,然后采用6CB-180型碧螺春整形机,6CCQ-50G型曲毫炒干机,6CL-30型名茶搓螺机,6SCG-50CDT型双锅曲毫机,6CRQ-60型瓶式曲毫机等完成做形。般温度设定在60~80 ℃,在热及机械力的同时作用下完成做形工序,同时要求透气,保持茶叶色泽翠绿。上述时间一般为20~30 min,炒至茶条卷曲,含水量为10%左右,可出茶摊凉。

04

茶叶加工温度控制系统研究

温度是绿茶做形工序中的关键参数,对茶叶的成型和品质提升有着重要的意义。理条是使茶叶在一定温度下受热的作用使叶片软化,温度的控制精度直接影响成条率,李文萃等研究了香茶机械化、连续化加工滚炒温度、次数对其成茶品质的影响。赵瑶等根据针形茶做形要求,研制CJL-5型针形茶自动控温整形操作台,采用远红外加热方式并实现自动控温。范起业等研究了不同杀青温度对香茶品质的影响,发现80型电磁滚筒杀青机杀青,在投叶量为130 kg/h时,滚筒三段式加热元件温度为290 ℃-280 ℃-265 ℃时,可获最佳的成茶品质。

传统茶叶理条机理条温度控制波动较大,为了防止茶叶在理条过程中出现色泽变黄、变暗或产生焦味的现象,需要精确控制理条温度,提高茶叶的加工质量。傅杰设计了茶叶理条工艺参数模糊决策控制器及模糊PID温度控制器,并利用Matlab/simulink对上述控制系统进行了仿真计算,以解决茶叶理条机温度控制精度不高的问题;近年来模糊控制相关算法已成功应用于工程控制中,王小勇等通过模糊算法进行理条机温度控制,运用Matlab对温度控制系统进行仿真试验,使得理条机的主副加热部件具有较高的稳定性,稳态精度高,抗干扰能力强,提高了理条的成茶品质;任桂英等通过PLC和相关控制元件组成控制系统,对温度、频率等参数进行设计,提高了茶叶理条过程的自动化,便于用户简单操作;乌兰等通过IPSO对模糊PID控制器进行参数优化,使得控制系统可根据烘干机热风炉的实时温度,自动调节排烟量,保证烘干机温度的恒定。

根据茶叶物料烘焙时具有迟滞、大惯性和非线性的特点,采用传统PID控制时温度控制精度不高,超调量较大,鲁棒性差,李兵等设计了一种基于模糊 PID控制原理设计的温度控制器,用于六安瓜片茶烘焙,具有较好的动态及静态性能,温度控制精度高、超调小,当叶温设置为80 ℃时,能得到较好的烘焙品质;安徽农业大学茶机课题组设计了一种基于动态矩阵控制的茶叶烘干机,烘干机采用多层隧道式,采用上加热方式,加热元件为电加热远红外辐射板,运用DMC-PID串级温度控制系统(如图2),前级的DMC算法提高温度控制系统的动态响应能力与鲁棒性;后级PID算法提高系统的抗干扰性能。

传统PID控制、FUZZY-PID及DMC-PID控制技术现已应用于茶叶温度控制系统中,上述三种温度控制系统的温度响应曲线如图3所示,常规PID温控精度低且超调量为15%,FUZZY-PID温控的超调量为10.5%,而采用DMC-PID串级温控的超调量为5.9%,可提高温度控制精度及成茶品质。

05

发展趋势

绿茶做形装备是形成各种绿茶独特品质的关键,也是模拟人工炒茶的关键环节,其发展趋势从最初的单机作业逐渐向连续化、智能化方向发展。成熟的工业自动化控制及传感器技术正逐步辐射至茶机设计领域,更多地应用了传感器技术和机、电、气一体化等先进技术;做形装备的传动机构也从简单的平面机构向空间机构发展,传动机构结构更加紧凑、传动效率更高、运行振动噪音更小、同时产生了多种创新机构。通过运用现代智能算法进行了关键机构的最优化设计,相关机构的优化设计水平得以提高。

今后,茶叶做形机械将以食品工程、机械电子、自动化技术及人工智能多学科交叉为特点,同时做形生产线的标准化、系列化、通用化及智能化水平也将日益提高。

来源:中国茶叶加工

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中国茶叶加工40年

近年来,随着高新技术不断应用到茶叶加工中,我国茶叶加工的机械化、自动化水平较本世纪初已有显著提升,一批可实现自动化、省力化作业的茶叶加工新装备研制成功,制茶新技术、新工艺不断涌现,茶叶新产品更加丰富和多元化。

一、茶叶加工关键共性技术研究进展

1

摊放和萎凋新技术

1)摊放新技术

绿茶的基本加工过程为:鲜叶杀青揉捻干燥,20世纪80年代,摊放未作为必需工序。近年来众多研究表明:摊放有利于减轻茶汤苦涩味、增强茶汤的鲜爽味等,因此现已将摊放作为茶叶初制的必需工序,广泛应用于各类绿茶和黄茶的生产,且鲜叶摊放至含水率68%70%时可获得较佳的成茶品质。为解决传统室内摊放劳动强度大、占用生产场地大、环境因子难以控制等问题,成功研制了鲜叶摊凉贮叶槽、自动化摊放贮青机、空气处理机组摊青室等新装置并投入生产。

2)萎凋新技术

萎凋是红茶、乌龙茶和白茶的第一道工序,不同茶类萎凋的程度不同,白茶最重,红茶次之,乌龙茶相对最轻。传统萎凋方式包括日光萎凋、室内自然萎凋、萎凋槽萎凋等,都存在劳动强度大、可控性差等缺陷,为此遮阳萎凋、人工光照萎凋、设施复式萎凋、人工调温调湿萎凋、链板式萎凋等一批新装置相继问世,控光萎凋克服了日光萎凋光质和光强不可控的弊端,人工调温调湿萎凋解决了自然萎凋对环境参数的不可控性,链板式萎凋通过温湿度调控、自动化翻拌基本实现了萎凋作业的自动化与连续化。

此外,新型萎凋技术如人工控光萎凋技术、冷冻萎凋技术等得到了深入研究和广泛应用。试验结果表明,紫外光、红外光萎凋处理样品品质优于日光晒青;冰冻萎凋叶细胞损伤率显著增加,发酵时间明显缩短,且叶片茶黄素、茶红素含量大量增加。


红茶生产线自动化萎凋工序


2

杀青新技术


杀青是绿茶、乌龙茶、黄茶和黑茶加工的关键工序。传统杀青设备有锅式杀青、滚筒杀青等,热源为柴、煤、气、电等,由于传统杀青设备存在杀青不匀、热效率低、温度波动大、热稳定性差等问题,为此开发了蒸汽、汽热、电磁加热等新型热源的杀青设备,显著提高了设备热效率,升温迅速且参数可控性提高。

1)电磁内热杀青

电磁内热杀青主要采用磁场感应涡流原理,使导磁物自行发热,使热能尽可能消耗于滚筒,热能利用率可达50%60%,温度浮动范围可控制在±3℃之内;为满足“高温杀青,先高后低”的杀青原理,首创三段杀青温度调控。目前该技术已实现产业化应用。

2)远红外-微波组合杀青

为克服微波、蒸汽等杀青技术所制成茶香气不高的缺点,远红外技术得到应用。远红外线以射线形式进入叶肉组织,使叶子内外均匀受热,杀青高效节能、连续性好,产品香气高,且不会出现高温爆点和焦边,茶叶内含物质最大限度地保留。目前该技术尚处于实验室中试阶段。

3)蒸汽-热风组合杀青

该技术融合了蒸汽杀青穿透力强、耗时短等特点以及热风杀青产品香高味醇的优势,所制成茶色泽翠绿鲜活、香气高爽、滋味醇厚;此外,雨水叶可通过提高热风温度控制杀青叶含水量达到适宜水平,保证杀青叶柔软、嫩绿、色泽鲜活、无焦芽或青草气。


3

做形(揉捻)新技术


1揉捻新技术

传统揉捻机需手动上叶和手动加压,无法连续化。PLC 控制的自动化茶叶揉捻机组的研制成功,实现了多台揉捻机的协作联动、自动上料、自动称量和自动分配,真正达到了揉捻工序的连续化、自动化作业。

2做形新技术

做形机械化是特色名优茶(如扁形茶、针形茶等) 外形塑造的关键进展。1998年,安徽宣城第一台多功能机研制成功,集杀青、理条、做形、初烘于一体,替代了传统的手工做形;2002年发明了专用单锅式扁形茶炒制机,所制成茶外观色泽明显更好;2006年以来,研制出多锅式、连续化自动式等更先进的设备。南京雨花茶、黄山毛峰等针芽形茶理条机和精揉机也逐步实现了连续化作业,倾斜理条角度、滚动导轨技术、高速气缸驱动等新技术的应用,使连续化理条技术进一步完善。颗粒形乌龙茶做形设备也由单机包揉设备——速包机和平板包揉机,发展成由压揉机和输送带组成的连续化造型生产线。


4

发酵(渥堆)新技术


1)发酵新技术

传统的室内自然发酵方式无法调控环境温湿度等参数,所制成茶品质不稳定,且需手动翻叶,劳动强度大。为此,研制成功的新型发酵设备如滚筒连续发酵机和发酵塔实现了发酵叶自动翻拌,减轻了劳动强度;增氧控湿发酵机等实现了对发酵环境温度、相对湿度、通气状况等参数的调控,并实现了连续化加工,已在大中型茶叶生产企业得到应用。此外,电子鼻技术、氧化还原电位技术、电荷耦合(CCD 色泽检测技术等新技术亦应用于红茶发酵适度的快速判断。

2)渥堆新技术

传统的室内自然渥堆技术环境参数不可控,且采用人工翻拌,劳动强度大,为此研制出了一系列新型渥堆技术。普洱茶渥堆翻堆机基本实现了翻堆工序中的翻堆、铲料、输送、解块等功能,达到渥堆作业对翻堆操作及时高效机械化的要求;渥堆过程的工序自动检测与控制系统可对普洱茶发酵过程中的温度、湿度、pH值等相关参数进行实时采集、存储及自动控制,增加了各个批次普洱茶发酵品质的稳定性。


5

做青新技术


做青是乌龙茶品质形成的最关键工序,由摇青和摊凉交替组合进行。空调做青是目前在生产上应用最广、反响最好的做青工艺,并形成了较为系统的温湿光调控技术,使乌龙茶加工摆脱了天气制约,大大提高了生产效率;武夷岩茶做青智能调控系统,集振动摇青、做青环境调控为一体的振动做青设备等一批新装备也已研制成功。


6

干燥新技术


干燥是各茶类的最后一道工序,除了去除水分达到足干便于贮藏以外,还对茶叶色香味的形成起重要作用,近年来微波技术、远红外技术、低温真空技术等已逐步在茶叶干燥提香中广泛应用。微波干燥具有成茶色泽翠绿、均匀,远红外干燥可有效提升绿茶香气,色泽、口感等品质也有改善,生产效率显著提高,并适合连续化加工;低温真空干燥技术干燥效率和香气风味均有明显改善。此外,电磁干燥、红外耦合干燥等新能源组合式干燥技术研究亦开始起步。


二、六大茶类新产品和加工新装备研究进展


1

绿茶新产品和加工新装备


近年来,以茶叶消费市场和产业需求为导向,在绿茶摊放工序中融入摇青工艺,制得花香型绿茶。电磁内热杀青、微波-远红外杀青等节能型设备得到了广泛应用;整形机、精揉机、长板式龙井茶炒制机等一系列名优绿茶加工机械得到快速发展和推广。绿茶生产线作业日趋广泛,针芽形、扁形名优绿茶及大宗炒青绿茶均不同程度地实现了清洁化、连续化加工,部分工序可全自动控制,目前该系列生产线已在浙江、江苏、四川、湖北等地广泛推广应用。

 

2

红茶新产品和加工新装备

 

新品种、新技术和新设备等不断应用到红茶加工中,金观音、金萱、黄观音等乌龙茶品种,以及晒青、做青等加工工艺被用于制作花香型、高香型红茶;精揉机、曲毫机、扁形茶炒制机等设备被用于加工扁形红茶、卷曲形红茶等;光补偿连续萎凋机、低氧冷揉捻设备、可视化连续发酵机等一批可控化程度极高的新设备用来组建现代红茶生产线。条形、针形红茶自动清洁化生产线等已在生产上大量应用。

 

3

乌龙茶新产品和加工新装备


开发出可自动控制的水筛摇青机、振动摇青机、智能化做青机等,单机的生产力和产品的稳定性大幅度提高;微波干燥、远红外干燥、茶叶色选拣梗机等设备也应用到乌龙茶生产中。乌龙茶初制自动化生产设备,采用冷热风吹干、红外晒青,并与热风微波杀青装置、自动成型装置及自动烘干装置结合使用,实现乌龙茶生产的全程自动化、连续化生产。

 

4

黑茶新产品和加工新装备

 

传统的黑茶加工劳动强度大、工艺可控性差、生产周期长,成茶风味品质极不稳定。温湿度自动监测预警系统、普洱茶发酵自动检测与控制系统等新设施被用于黑茶加工,但这些研究仅处于起步阶段,适用于机械化、清洁化、规模化大生产的渥堆智能控制系统尚待开发。


5

白茶新产品和加工新装备


由于传统白茶条形松散,在包装、储藏、运输等方面有诸多不便,现已开发出白茶饼、白茶砖等新产品。为改进白茶萎凋工艺和减轻气候条件的影响,研制出温湿度可控的白茶萎凋室、变频连续化萎凋机等新设备,为实现白茶工厂化加工、品质的稳定性和可控性等提供了技术支撑。


6

黄茶新产品和加工新装备



为获得具有特殊风味的新型黄茶产品,尖波黄、川茶系列等一批叶绿素含量低、酚氨比值低的品种被筛选出来加工黄茶。蒸汽杀青因受热连续、杀青时间短且环境相对密闭,可满足黄茶加工“多闷少抛”的技术要求,促进叶绿素湿热降解,而得到广泛应用。鹿苑茶、蒙顶黄芽等黄茶企业相继提出了机械化加工技术。


三、现阶段茶叶加工存在的问题


总体上看,改革开放以来,我国茶叶加工技术得到了多层次、多方位的快速发展,逐步实现了清洁化和机械化加工,逐步向连续化和自动化作业方向发展。然而,由于基础底子薄、规模化程度低等条件制约,茶叶加工仍面临劳动力紧缺、作业能耗高、生产成本持续增加、特色新产品开发相对滞后、质量安全水平不稳定等诸多问题。

此外,我国的茶叶加工仍与其他产茶国特别是日本和印度存在较大的差距,如日本的蒸青绿茶生产线自动化和清洁化水平高,每天可加工5 t鲜叶,且仅需2人操作。我国的茶叶加工生产线整体性较差,标准化和自动化程度低,影响产品的稳定性;制茶工序关键参数的挖掘、采集和分析能力不足,且加工技术的智能化、定向化调控尚较欠缺,在自动化和清洁化方面仍与印度、肯尼亚等红茶生产国存在较大的差距;不同领域研究进展不一,一些新技术和新产品虽已开发成功,但还处于小试验阶段,离大规模产业化应用还有一定的距离。



四、未来茶叶加工的研究方向


纵观近年来茶叶加工的发展和茶叶消费的发展趋势,未来我国茶叶加工研究发展的方向为传统茶类品质、加工技术水平和生产效率的提高,高附加值、多用途的茶叶新产品的开发,研究重点应为以下几方面:

首先,茶叶产品趋向优质化、多样化、方便化,依靠技术创新,促进茶产品多样化,更好地满足消费者的需求,利用工艺创新生产色、香、味、形等方面有特色的新产品,如花香茶、果味茶、奶香茶,以及各种功能茶等。

第二,加工主体根据自身特色呈现不同发展模式,其中大众茶产品加工将由小作坊式、小厂房式向规模化、机械化、品控化方向发展,更加注重以产量和品质稳定取胜。小众茶产品向多元化、特色化方向发展,定向化生产茶产品。

第三,茶叶生产趋向标准化、省力化、低碳化,逐渐向定向化、信息化和自动化作业展,生产过程可实现现场数据实时检测的远程/终端专家决策,并形成信息化、智能化生产管理,实现车间无人化作业。

第四,学科融合、基础研究和应用研究协作将更为紧密,通过跨学科、多层次等紧密合作,在基础研究、应用基础研究和应用技术研究等领域开展联合创新,逐步提出典型风味品质的定向调控技术,逐步实现茶产品的电子设备智能化评价。

内容详见:《中国茶叶加工40年》,中国茶叶,2019418):1-5,作者:江用文,袁海波,滑金杰。图片来自网络

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