白茶清洁化智能化精制生产线工艺技术研究与应用

刘烽 王文灿 高谦

(云南省农业机械研究所，云南 昆明 650032)

前言

白茶是中国6大茶类之一，中国茶叶流通协会统计数据显示，2020年中国茶叶总产量为298.6万t,白茶产量占比2.47%，较2019年大幅增长56.3%。2020年全国白茶农业产值约75.2亿元，较2019年增加20.1亿元，增幅达36.41%[1]。

白茶是鲜叶采摘后，主要经过萎凋和烘干加工的茶，因此白茶外形松散，比重较轻，流动性差。在茶叶精加工阶段，可以去除制作环节中混入的杂质，也可以除去次茶，使得茶叶的洁净得到保证，提高茶叶的品质。同时，通过干燥茶叶，有助于白茶提香和香气释放，使得品质提升，从而延长储存时间。拼配过程可以使茶叶条索、颜色更均匀，口感各方面得到更好的提升，让各时期加工的茶叶规格一致，在保证质量稳定的同时发掘出茶叶最好的经济价值[2]。

茶叶精制过程中主要以人工挑拣杂质，配置单机设备以圆筛机、风选机为主，各个环节需要人工参与完成，这个过程很容易造成茶叶的二次污染，如在加工过程中茶叶掉落到地面受灰尘以及细菌的污染，在生产过程中人手频繁的触摸茶叶，加工机械清洁不到位或不及时，这些都可能造成茶叶的污染，使得白茶食品安全卫生及品质不能得到很好的保证，同时生产效率也不高，制约着白茶茶叶加工水平的提升，设计研发用于白茶清洁化、智能化加工设备有很重大的意义。白茶精制加工作为白茶生产过程中的重要环节，加工的品质稳定性、质量、卫生情况受到各加工企业的高度重视，规模化生产采用清洁化、智能化白茶生产线是白茶加工的发展趋势。

1 白茶精制加工工艺流程

1.1 白茶精制加工工艺流程

根据工艺要求，不同的茶叶精制和加工也不同，但多数茶类精制加工基本都包含筛分、风选、除杂和拼配等几个工序。白茶精制过程主要包括以下几个工序,对原料中杂质拣剔、匀堆拼配、烘干、包装入库。具体工艺流程如图1所示。

匀堆槽(精制)→平圆→风选→色选→静电→拣剔→匀堆槽(半成品)→烘干→入库

1.2 工艺基本参数

产量400kg·h-1；复焙时间30min；成品茶含水率小于7%。

2 白茶清洁化、智能化精制加工生产线设计方案

传统茶叶生产加工以单机加工为主，加工过程中需要人工辅助，生产效率低，人工投入大，产品质量不稳定，智能化和清洁水平不高，对茶叶加工规模化生产有较大的影响。

依据传统白茶精制生产工艺，设计福鼎白茶清洁化、智能化加工生产线，旨在提高茶叶生产稳定性、降低加工成本，提高经济效益，为推广白茶清洗和智能化加工技术提供参考。白茶清洁化、智能化加工生产线如图2所示，由拼配机组、圆筛机组、风选机组、色选机、除杂机组及人工检查台由输送设备组成，按照日处理白茶80担(4000kg·d-1)的产量配置生产线。根据白茶精制工艺要求，白茶精制流程分成2段。

2.1 白茶精制第1段工艺流程及设备配置

白茶精制第1段工艺流程包括工序如图1所示。

图1 白茶精制第1段工艺流程图

本生产生产线包括拼配机、圆筛机、风选机、色选机、静电除杂机和人工捡剔台见图2。

图2 生产线设备布置图

拼配机与圆筛机连接，色选机与静电除杂机连接，人工捡剔台设置在末尾；风选机为2台，第1台风选机放置在圆筛机与色选机中间，风选机进料端与圆筛机出料端连接，风选机出料端与色选机进料端连接，第2台风选机放置在静电除杂机与人工捡剔台之间，风选机进料端与静电除杂机出料端连接，风选机出料端与人工捡剔台进料端连接；其中拼配机包括水平输送带、混料输送带、原料输送带和混料装置，水平输送带水平设置，6个原料输送带设置在水平输送带两侧，混料输送带进料端设置在水平输送带尾部，混料输送带出料端与混料装置连接；混料装置内部交错设置有数块倾斜的下料板，下料板固定在混料装置内壁上；圆筛机包括筛盘和出料圆口，筛盘分为4层，从上至下平行设置，出料圆口为4个，每层筛盘尾部连接1个出料圆口，4个出料圆口等间距固定在圆筛机尾端，其中1个出料口位于第1风选机上料输送带的上方；风选机包括振动筛、风选箱、出料口和鼓风机，振动筛为前端低、后端高的倾斜状设置，振动筛前端设置在前方加工设备的出料端下方，风选箱进料口设置在振动筛后端下方，数个出料口等距设置在风选箱底部；鼓风机安装在风选箱底部，风向从风选箱前端吹向后端；第1台风选机的振动筛前端通过输送带与圆筛机的出料圆口连接；静电除杂机主要部件有送料板、静电辊筒、毛毡条和电机，送料板前端高、后端低倾斜设置，数个静电辊筒平行设置在送料板上，与送料板的送料方向垂直，每个工程静电辊筒上均设置有一块毛毡条，毛毡条覆盖在静电辊筒上表面，电机通过链条与静电辊筒连接，带动静电辊筒转动；人工捡剔台包括水平输送带和照明灯，水平输送带前端设置在静电除杂机的出料口下方，照明灯水平设置在水平输送带上方。

多种茶叶分别通过拼配机的原料输送带一层一层的平铺到水平输送带上，调节原料输送带的输送速度，实现不同茶叶的比例要求；通过混料输送带运送至混料装置内，经过交错布置的下料板一层一层的交错平铺完成混合后进入圆筛机，经过圆筛机内竖向设置的多层筛盘筛选，筛选后的茶叶分别从数个出料圆口中排出，根据所需的茶叶要求，将第1台风选机的输送设备移动到符合要求的出料圆口下方，该出料圆口排出的符合要求的茶叶通过输送机后经振动筛进入风选箱内，其他出料圆口中的茶叶则分别装箱，待后续处理；风选机的风选箱内，利用吹风将茶叶和杂物向风选箱后端吹送，在吹送过程中，茶叶和杂物因自身重量以及受风力吹送，进行风选操作，然后从风选箱的多个卸料口排出不同大小的茶叶，其中1个出料口的茶叶通过输送机进入色选机，其他风选出料口中的茶叶或杂质则分别收集，待后续处理；色选机选用美亚光电的多层色选机对茶叶根据颜色进行分选；分选后进入静电除杂机中，利用毛毡条摩擦静电辊筒产生的静电，吸附茶叶中包含的杂物；然后进入第2台风选机，再次经过风选除杂后其中1个茶叶规格符合要求出料口的茶叶通过输送机进入人工捡剔台；将茶叶均匀平铺在水平输送带上，对静电、风选、色选等机械设备没有剔除的非茶类物质进行最后的拣剔，拣剔过程中，还可以开启照明灯，提高拣剔效率，以确保茶叶的清洁卫生。

2.2 白茶精制第2段工艺流程

经过第1段加工的不同品种的白茶半成品，再次利用拼配机组按不同比例进行二次拼配，然后进行烘干至含水率6%～7%，最后包装入库存储。本阶段工艺流程与精制第1段设备共用。

2.3 白茶加工应用智能化的意义和具体过程

茶叶生产线智能化的实现有利于减少茶叶加工的二次污染，稳定成品茶品质，提高生产效率，使得茶叶加工过程标准化和统一化。本生产线智能化的实现，在自动模式下，plc控制程序基于预设的混合比，控制各上料输送机上料量，实现拼配比列的准确性，通过控制完成拼配工艺后，经输送机输送到圆筛机进行分级；正口茶输送至风选机进行清灰、除石、除梗。风选机正口茶经色选机提出黄片等后，通过静电除杂机提出茶叶中的毛发等对静电敏感的杂物，经静电除杂机处理后的茶叶在此经风选机清除茶末、茶毛后得到条形、色泽一致的茶叶；为保证品质，经人工再次复拣后得到半成品茶。不同的半成品经再次拼配后，再由烘干机进行烘干，完成白茶精制加工的全部生产工序，得到成品茶。

2.4 白茶清洁化、智能化加工生产线应用

依据白茶加工工艺要求为福建某白茶加工企业设计的白茶清洁化、智能化加工生产线的布置图如图3所示。

图3 白茶加工企业生产线布置图

3 白茶清洁化、智能化精制加工生产线关键设备设计与配置

白茶精制加工过程中实现清洁化、智能化主要由各关键设备的性能决定，因此生产线关键设备的设计尤为关键。

3.1 拼配机

茶叶拼配对提高茶叶经济效益，稳定茶叶质量起着重要作用。国内大部分白茶的拼配过程基本是在瓷砖槽或是金属槽上由人工完成,这种作业模式不仅工作量大，而且拼配不均匀，匀堆、开堆过程中人工踩压造成的断碎与损耗率也较高，存在人工接触污染、粉尘量大等产品卫生隐患[1]。按照白茶拼配的原理和要求，白茶清洁化、智能化精制加工生产线使用的拼配机，采用多台皮带输送机，将不同白茶原料输送至水平输送带，并一层一层平铺到水平输送机皮带上，然后经提升机将茶叶输送到混料箱中，在下落的过程中通过固定在混料箱内混料装置内部倾斜的下料板均匀混合，通过调节皮带输送机的输送速度(调节变频器)、厚度(调节均匀轮高度)实现拼配时不同茶叶的比例要求，皮带输送机上方均安装有机罩，同时在水平输送上方安装除尘罩，除尘罩通过风管与尘器相连，该工艺对降低茶叶原料在运输过程中的粉尘有一定的效果。本拼配机可以根据工艺需求增加或减少上料皮带送机的多少，灵活实现多种茶叶的拼配，且稳定性好，同时实现连续拼配，提升整个生产线的生产效率。整个过程减少了人工的参与，降低白茶在精制过程中的断碎和损耗，提高产品的清洁度。

图4 拼配机

3.2 圆筛机

白茶原料中茶叶形状的大小不一，且在加工过程中茶叶易断碎，为确保成品的茶叶外形大小基本一致，需要通过筛分机具进行筛分，通常选用平面圆筛机进行筛分。平面圆筛机是适用于筛分精制毛茶长短作业的设备，平面圆筛机由机架、传动机构和筛床组成。筛床作水平旋转运动，根据工艺需要筛床配有n(1～4)片筛网，可分出n+1个筛号茶[2]。因而运动时噪音小，运转平稳。本机为茶叶精制加工专用设备，主要将长短、大小不同规格的茶叶，依次通过各层筛面分成所需筛号茶，从而达到整形的目的。

图5 圆筛机

3.3 茶叶静电除杂机

通过初制的白茶原料中含有灰尘、编织物、砂石、动物毛发等杂质，严重影响了白茶的品质，仅仅依靠人工拣剔，难以剔除干净，且效率低。茶叶静电除杂机的原理是利用静电效应吸附茶叶中的粉尘、毛发、细小颗粒、塑料碎片等异物。机器有机架、床身、电机、投料口和出料口，床身上方安装羊毛毡和水平的塑料辊筒，羊毛毡与塑料辊筒摩擦接触产生静电，将白茶中的异物吸附到辊筒上。异物经过刮板收集，从侧边出杂槽口排出。能有效清除茶叶中粉尘、毛发、细小颗粒、塑料碎片等异物，除杂率超过95%，除杂过程一次完成，无需重复操作，有效地提高了工作效率，节约成本[3]。

图6 茶叶静电除杂机

3.4 风力分选机

在风选过程中，茶叶主要受到外部风力和自身重力2个作用。而风选机的基本原理是利用茶叶的重量、体积、形状差异和迎风面积大小的不同，以及在均匀空气流中行程不同而进行分离。本生产线采用正压原理，封闭式结构，研发新型的风选机，最大限度地降低了风的泄露，避免了传统风选机产生大量粉尘的弊端。每个风选机设置4个出口，实现茶叶的充分分级[3]。风选机包括振动筛、风选箱、出料口和鼓风机，振动筛为前端低、后端高的倾斜状设置，振动筛前端设置在前方加工设备的出料端下方，风选箱进料口设置在振动筛后端下方，数个出料口等距设置在风选箱底部；鼓风机安装在风选箱底部，风向从风选箱前端吹向后端。

图7 风力分选机

3.5 人工拣剔台

经匀料输送装置将茶叶均匀平铺在检查台上，对静电、风选、色选等机械设备没有剔除的非茶类物质进行最后的拣剔，确保茶叶的清洁卫生。

图8 人工拣剔台

4 生产线的工艺流程

白茶清洁化、智能化精制加工生产线符合茶厂对头茶、条茶、粉末茶的筛分要求，通过茶叶调配、筛选、选风、选色、除杂等工序，实现了拣剔、分离出茶叶中的粉尘、毛发、细小颗粒、塑料碎片等异物；且减少灰尘，有效地提高了分选效率，降低生产成本和损耗，有效地保证茶叶的食品安全和茶叶品质。该生产线已在福建品品香茶业有限公司投入生产，生产线的生产能力达到了500kg·h-1，去除茶叶的除杂率也超过95%，茶叶洁净程度有明显提升，劳动力使用量减少了60%，成效显著[3]。

白茶清洁化、智能化精制加工生产线，解决白茶加工中亟需解决的问题，对白茶产业的加工装备有了明显提升，加快白茶产业快速发展。