二款新型茶鲜叶分级机工艺优化试验

2016-01-12高士伟龚自明叶飞张强郑鹏程崔清梅王胜鹏王雪萍滕靖戴居会梁金波

湖北农业科学 2015年24期

高士伟　龚自明　叶飞　张强　郑鹏程　崔清梅　王胜鹏　王雪萍　滕靖　戴居会　梁金波

摘要：针对绿峰6CFJ-70鲜叶分级机、恩施振动分级机二款新型茶叶加工机械，以手采混合鲜叶为试验材料，通过感官判别比较分析分级效果和分级率，确定二者最佳设备参数及筛网搭配。结果显示，绿峰6CFJ-70鲜叶分级机设置电机频率H=36 r/min、筛网搭配组合为20 mm+10 mm能较好地将1芽1叶与1芽2～3叶分开。恩施振动分级机振动电机与水平线倾角调整为35°、电机频率H=28.7 r/min、筛孔搭配组合为25 mm+15 mm能较好地将1芽1叶、1芽2叶、1芽3叶分开。该试验为下一步筛选适合机采鲜叶分级设备奠定了基础。

关键词：茶鲜叶；分级机；工艺优化

中图分类号：TS272.3 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）24-6272-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.24.045

Abstract： For the two kinds of new processing machinery lvfeng 6CFJ-70 fresh tea leaves classifier and Enshi vibration fresh tea leaves classifier， using hand mixed fresh tea leaves as the research material， the optimal parameters and screen of the equipments were determined by sensory discrimination， classification effect and classification ratio. The results showed that， it could better separate one bud and the first tea leaf from the one bud and 2～3 tea leaves with the condition of motor frequency （H） at 36 r/min and screen collocation combination as 20 mm+10 mm for lvfeng 6CFJ-70 fresh tea leaves classifier； but for Enshi vibration fresh tea leaves classifier， the optical parameters were vibration motor with the horizontal angle at 35°， the motor frequency （H） at 28.7 r/min， screen collocation combination as 25 mm+15 mm. The conclusion of this study is to lay the foundation for the selection of fresh leaves classification equipment next stop.

Key words： fresh tea leaves； classifiers； process optimization

茶鲜叶机械采摘是解决名优茶原料成本高、采工荒等问题的有效途径之一[1-7]。现阶段，由于茶树品种、种植规格、管理水平及采茶机械等因素的限制，致使机采鲜叶存在参差不齐、老嫩不均、鱼目混珠等实际问题[1-6]，造成鲜叶无法直接加工的尴尬局面。因此，如何对机采鲜叶进行有效的分级就显得非常必要。袁海波等[1]、张兰兰等[6]研究表明，生产上的鲜叶分级需要适宜的分级设备，而传统的分级设备难以将机采鲜叶进行有效的分离，无法满足加工的要求[1，6]；骆耀平等[8]研制了鲜叶原料分级机MCF-Ⅰ、改良型MCF-Ⅰ和MCF-Ⅱ；杨拥军等[9]创新传统分级设备，研发出了新型螺旋导向式鲜叶分级机；鲁成银等[10]、尹军峰等[11]、张强等[12]以及李宗生[13]突破传统滚筛分级原理，研制出了鲜叶振动分级机，如6CFJ-70鲜叶分级机已在实际生产中得到应用，其筛面与水平面形成斜度，通过支撑板运动时筛网同步运动，使筛网上面的部分茶鲜叶在运动过程中通过筛孔掉落到下一层，实现茶鲜叶大小分级的目的[10]。而恩施振动分级机根据先分层、再透筛的筛分原理，通过振动电机带动筛面运动，首先使鲜叶具有较大的抛掷强度和运动速度，呈现出具有“活性”的松散状态，鲜叶按比重大小分层并向前输送，将下层与筛面接触的小于筛孔的原料进行有效的透筛，以此实现鲜叶按照嫩度和大小进行分级、输送的目标[12]。国家茶产业技术体系名特茶加工研究站与恩施综合试验站团队，通过引进和自行研发设备，开展了茶鲜叶机械采摘后前期分级优化试验，以期为茶鲜叶机采新型分级设备优化提供参考，为下一步筛选合适机采鲜叶分级设备奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 茶鲜叶大小分级设备参试的茶鲜叶分级机械分别为①绿峰6CFJ-70鲜叶分级机（浙江绿峰机械有限公司），配备筛网为圆孔，直径规格分别为30、20、10 mm；② 恩施振动分级机（专利号ZL 2012203 76563.7），配备筛网为圆孔，直径规格分别为30、25、20、15 mm。

1.1.2 茶鲜叶原料鲜叶原料采自恩施州农业科学院试验茶园，以人工采摘茶鲜叶为试样，将鲜叶分为1芽1叶、1芽2叶和1芽3叶3个等级；然后按照一定比例将其混合。其中6CFJ-70鲜叶分级机工艺优化试验采用的茶鲜叶原料组成为：1芽1叶27.9%、1芽2叶46.1%、1芽3叶23.3%、单片2.7%。恩施振动分级机工艺优化试验采用的茶鲜叶原料组成为：1芽1叶23.7%、1芽2叶33.9%、1芽3叶39.6%、单片2.8%。

1.2 方法

1.2.1 6CFJ-70鲜叶分级机鲜叶的机械组成 ① 设备工艺参数优化试验。投叶量1.0 kg，筛网搭配为30 mm+10 mm，电机频率（H）分别设置为34、35、36、37、38 r/min，记录鲜叶在筛网上的运行情况，测定运行时间，称量30 mm筛上的叶重量，同时感官判别分级效果。② 筛网搭配优化试验。投叶量为2.5 kg，电机频率设置为绿峰6CFJ-70鲜叶分级机设备工艺参数优化试验得出的最佳参数，筛孔搭配组合（上筛+下筛）试验处理分别是处理1：30 mm+10 mm，处理2：20 mm+10 mm，各处理从上至下筛网出口的鲜叶分别记为A1、A2、A3，称量各出口鲜叶的重量，测定运行时间，进行感官判别；按照文献[14]的要求调查各出口鲜叶的机械组成，重复3次，计算分级率并进行综合比较分析。

1.2.2 恩施振动分级机鲜叶的机械组成 ①设备工艺参数优化试验。在前期设置振动电动机位置、方向等预备试验基础上，投叶量4 kg。通过调节，分别设置15°、25°、35°、45°、55°振动电机的倾角，频率在0～300 r/min，以能顺利出叶为标准进行感官判别。②筛网搭配优化试验。投叶量10 kg，电机频率设置为恩施振动分级机设备工艺参数优化试验得到的最佳参数，筛孔搭配组合（上筛+下筛）试验处理分别是处理3：30 mm+25 mm，处理4：30 mm+20 mm，处理5：30 mm+15 mm，处理6：25 mm+20 mm，处理7：25 mm+15 mm，处理8：20 mm+15 mm，各处理从上至下筛网出口的鲜叶分别记为B1、B2、B3。称量各出口鲜叶的重量，测定运行时间，进行感官判别，按照文献[14]的要求调查各出口鲜叶的机械组成，重复3次，计算分级率并进行综合比较分析。

1.2.3 分级率计算方法茶鲜叶芽叶分级率=（W1×a%）÷W×100%，其中W1为分级后某出口鲜叶的重量，a%为分级后该出口某类芽叶的比率，W为该类芽叶各出口的总重量。

1.3 数据处理

试验所得数据采用Microsoft Office Excel 2003软件进行标准化处理并作图，应用SPSS 19.0统计分析软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 6CFJ-70鲜叶分级机工艺优化试验

2.1.1 6CFJ-70鲜叶分级机的设备参数优化试验设置的6CFJ-70鲜叶分级机设备参数优化试验结果见表1。从表1可见，随着电机频率的增加，鲜叶运行呈现出走动→抖起→跳起的历程；频率低时出现了挂叶现象，频率高则部分鲜叶被抖出来；运行时间呈现递减现象，最慢为105 s，最快仅48 s；筛上叶比率呈现递增现象，由27%增加至46%，说明透筛率越来越低。显而易见，当频率设置为34 r/min时，鲜叶在筛面上运行速度慢，且易出现挂叶现象，所以该参数可直接舍去；而当频率设置为37、38 r/min时，出叶快，且鲜叶易被抖出筛面，部分鲜叶来不及过筛即被抖至出口，故亦可直接舍去；只有当频率设置为35、36 r/min时，筛上叶的比率相同，但36 r/min的频率鲜叶运行时间较短、效率高，且出叶效果好。综合以上结果，认为6CFJ-70鲜叶分级机的适宜频率为36 r/min。

2.1.2 6CFJ-70鲜叶分级机筛网搭配优化为从混合鲜叶中获得加工名优绿茶的原料，即将1芽1叶与1芽2～3叶分开，有必要进行筛网搭配优化试验。在2.1.1试验的基础上，将6CFJ-70鲜叶分级机电机频率设置为36 r/min，得到的试验结果见表2。从表2可见，从各出口鲜叶所占比率来看，处理1、处理2均将鲜叶大致分为了2档，A1、A2之和分别占处理1的96%、处理2的98%以上，A3所占的比率小，且基本为碎片，可以舍去，不再进行分析讨论。分析表2可知，处理1与处理2的A1、A2鲜叶重量及比率均达到了极显著差异水平（P<0.01）。处理1以A2为主，占61.6%，A1、A2 重量比为1.0∶1.8；处理2以A1为主，占74.1%，A1、A2重量比为1.00∶0.32。而混合鲜叶原料中1芽2～3叶比率为69.4%、1芽1叶比率为27.9%；假设分级机能将1芽1叶与1芽2～3叶完全分开，则A1应以1芽2～3叶为主，A2以1芽1叶为主，二者之比即1.0∶0.4，由此可以看出，该结果与处理2接近，说明处理2分级效果比较接近理想效果。从分级所需时间来看，处理2需要的时间短，比处理1节省了26 s，经过计算，其效率亦提高了22%。感官判别显示，处理1的A2中1芽2～3叶偏多，说明上筛网的孔较大，部分较老原料被分筛到了下一个出口中，而处理2的A2以1芽1叶为主，适宜加工名优茶。处理2各出口鲜叶的机械组成情况见表3。由表3可以看出，处理2中A1鲜叶以1芽2叶为主，占该出口量的56%左右，A2以1芽1叶为主，占该出口量的77%左右。处理2各出口各芽叶的分类比较情况见图1。由图1可知，处理2中A1较大程度地保留了较粗老的1芽2～3叶原料；而A2以1芽1叶为主，夹杂部分较嫩的1芽2叶原料；1芽1叶、1芽2叶及1芽3叶原料的A1∶A2分别为9∶16、89∶11、99∶1，充分说明该处理能较好地将1芽1叶与1芽2～3叶分开，分级效果明显。

2.2 恩施振动分级机工艺优化试验

2.2.1 恩施振动分级机的设备参数优化试验设置的恩施振动分级机设备参数优化试验结果见表4。由表4可知，设备的电机频率与水平线倾角对于能否顺利出叶十分关键，当电机频率与水平线倾角调整为H=28.7 r/min、35°时，出叶顺利，效果最佳。

2.2.2 恩施振动分级机筛网搭配优化为将1芽1叶、1芽2叶、1芽3叶有效地从混合原料中分离出来，优化该设备筛网搭配十分必要。以2.2.1得到的最优电机频率与水平线倾角为参数，进行筛网搭配优化，得到的试验结果见表5。由表5可知，从各出口鲜叶所占比率来看，各处理均将鲜叶大致分为B1、B2、B3 3档；B1以处理8里最多，约有5.7 kg，占处理8鲜叶总重量的58%左右，并且与处理3、处理4、处理5、处理6、处理7之间达到了极显著差异水平（P<0.01）；其次，B1鲜叶重量大小依次是处理8、处理7、处理6、处理3、处理5、处理4，从中可以看出，上筛网孔越小，上筛保留的鲜叶就越多。B2以处理5最多，达到了6.3 kg，占处理5鲜叶总重量的62%左右，并且与处理3、处理4、处理6、处理7、处理8之间达到了极显著差异水平（P<0.01）；其次，B2鲜叶重量大小依次是处理5、处理7、处理4、处理8、处理6、处理3，说明上筛网孔越大、下筛网孔越小则B2保留的鲜叶就越多。B3以处理3最多，达5.22 kg，占处理3鲜叶总重量的56.15%，并且与处理4、处理5、处理6、处理7、处理8之间达到了极显著差异水平（P<0.01），其次，B3鲜叶重量大小依次是处理3、处理4、处理6、处理8、处理7、处理5，说明下筛网孔越大则B3的量越大。从各处理各出口鲜叶所占比例来看，处理3以B3为主，占56.15%，B3∶B2∶B1为1.0∶0.2∶0.6；处理4以B3为主，占46.44%，B3∶B2∶B1为1.0∶0.6∶0.5；处理5以B2为主，占61.65%，B3∶B2∶B1为1.0∶4.2∶1.6；处理6以B3为主，占42.87%，B3∶B2∶B1为1.0∶0.5∶0.8；处理7以B1、B2为主，二者分别占42.41%、40.42%，B3∶B2∶B1为1.0∶2.4∶2.5；处理8以B1为主，占57.92%，B3∶B2∶B1为1.0∶1.2∶3.0。假设分级机能将1芽1叶、1芽2叶、1芽3叶完全分离出来，则B1原料应以1芽3叶为主、B2以1芽2叶为主、B3以1芽1叶为主，B3∶B2∶B1理想比值即为1.0∶1.4∶1.7。由上述计算结果来看，处理7结果与理想效果最为接近。从分级所需时间来看，处理7需要的时间较短，与处理3、处理8、处理4之间无显著性差异（P>0.05），但与处理6、处理5之间达到了极显著差异水平（P<0.01）。同时在感官判别时，处理7的分级效果较好，上、中、下3档茶原料特征明显，B1以1芽2～3叶偏多，适宜加工大宗茶；B2以1芽1～2叶较嫩原料为主，适宜加工优质茶；B3以1芽1叶为主，适宜加工名优茶。

处理7各出口鲜叶的机械组成情况见表6。由表6可以看出，处理7中B1较大程度保留了较粗老的1芽2～3叶原料，二者占该出口85.80%，B2以1芽1～2叶为主，二者占该出口的78.75%，B3以1芽1叶为主，占该出口92.22%，与感官判断结果一致。同时，通过计算各类芽叶分级率，由图2可以得出：供试原料中44%的1芽2叶、91%的1芽3叶保留在B1中，48%的1芽1叶、55%的1芽2叶保留在B2，44%的1芽1叶被分离到B3，充分说明该处理分级效果好。

3 小结与讨论

试验结果显示，绿峰6CFJ-70鲜叶分级机设置电机频率H=36 r/min、筛网搭配组合为20 mm+10 mm的设备参数，能较好地将1芽1叶与1芽2～3叶分开；恩施振动分级机设置振动电机频率H=28.7 r/min、与水平线倾角调整为35°、筛孔搭配组合为25 mm+15 mm的设备参数，能较好地将1芽1叶、1芽2叶、1芽3叶分开。但由于试验原料为手采鲜叶，机采鲜叶原料是否具有同样的分级效果还需进一步验证。

然而，针对目前机采茶鲜叶质量现状，分级加工还有以下问题值得探讨。①机采鲜叶分级设备及方法的问题。张兰兰等[6]、杨娟等[15]认为滚筛+风选组合分级效果最优，常春等[16]设计的基于神经网络图像分析的智能鲜茶叶分选机分类正确率可达到90%，此外也可考虑振动筛分+风选组合分级、初加工过程中分级等分级方法，但哪种方法最适宜还有待比较研究。②机采鲜叶是否需要分级问题。是否所有机采鲜叶均需要分级加工呢？前期调研发现，部分企业并不赞同机采鲜叶分级加工，如生产眉茶，机采原料基本是1芽3叶以上，鲜叶分级并没有意义；生产炒青或名优绿茶时，机采原料为1芽2叶左右，若不分级直接加工成干茶后再进行风选、色选，亦能获得较好品质的商品茶。朱跃进等[7]利用机采原料初制毛峰茶后进行抖筛、圆筛、风选等精加工，即可包装销售。所以机采鲜叶是否分级还需要看原料质量如何以及加工什么产品，不能一概而论。

参考文献：

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