紧压茶压制机研发技术的探讨

王敦炳

（福鼎润古今白茶有限公司，福建 福鼎 355200）

白茶主产于福建省，是中国的传统名茶。白茶主要特点是外形芽毫完整、毫香清鲜、汤色黄绿清澈且滋味清淡回甘[1]。白茶不炒不揉的工艺特点使散茶外形疏松，占用体积大，不利于包装、贮藏和运输[2]。近年来，参照黑茶砖茶和普洱茶的压饼工艺，白茶行业创制出了白茶压饼工艺[3]，使白茶经紧压后减小体积，方便陈放与携带。白茶压饼工艺是以白茶散茶为原料，经过汽蒸、压制、长时低温烘干而成[4]，制成的白茶饼与散茶相比，滋味浓醇、香气转变，品质特点与散茶不同，受到市场欢迎。

将等级不同的白茶毛茶作为原料，采用白茶压饼工艺制成紧压茶饼，被称为白茶紧压饼（又称为紧压白茶）。而依据白茶原料等级的不同，可以分为白毫银针饼、白牡丹饼、贡眉饼、新工艺白茶饼[5]。白茶压饼工艺中汽蒸的湿热作用，以热传导和水动力为基础，其中湿热工艺中的温度和相对湿度因素又起主要作用，是制茶过程中仅次于酶促作用的主要推动力，可促使白茶内含成分发生丰富深刻的非酶性氧化、分解反应，即白茶压饼工艺是一个复杂的生化过程，湿热作用促使茶叶内含物质发生缓慢温和的非酶促氧化反应，相关动力的催化使得白茶紧压饼独有品质特征形成。经过白茶压饼工艺后，其水浸出物、茶多酚、可溶性蛋白质和黄酮类含量显著增加，而氨基酸、可溶性糖和茶多糖则显著减少。由于茶多酚和黄酮类含量的增加，处理组的抗氧化功能性成分含量随即增加[6]。

1 现有紧压茶压制过程中存在的问题

随着紧压白茶（白茶紧压饼）需求量增大，对白茶饼压制机的要求也越来越苛刻。由于之前没有针对白茶行业专用的压制机，只能借鉴使用类似的普洱茶压饼机。以普洱茶压饼机为例，随着普洱茶产业的大力发展，普洱茶压饼机械生产厂家众多，生产的机械品种及类型也纷繁多样，为普洱茶生产走向机械化、现代化奠定了基础，并起了积极的推动作用[7]。但茶叶压饼机械目前还存在着许多问题有待解决：

1.1 企业创新意识不够，创新条件缺乏，产品更新换代慢

企业缺乏制造茶叶机械的专业人才，很多机械生产企业并非以生产茶叶机械为主，没有意识到产品创新的重要性和必要性。另一方面，许多企业资金薄弱，很少有关于茶叶加工机械的专题研究，导致了市场上茶叶压饼机品牌繁多，但都大同小异，没有实质性的技术改进，产品更新换代很慢。

1.2 械价格贵，耗能高

目前市场上的茶叶压饼机通常只是单纯达到压制茶饼的目的，在节能降耗上并没有过多考虑。多数企业对于茶叶压饼机到底需要多大压力并没有通过试验测定，大多为粗放预估。有些压饼机的额定压力值远超出制茶标准压力的需求，导致制造成本增加和使用过程中生产能耗增加，产生不必要的能源浪费。

1.3 现有压饼机生产的茶饼质量稳定性差

由于当前的茶叶压饼机仅仅只是用于压制茶饼的一个工序，设备通常都是独立的小型机械，不成体系，前后工序仍然由人工完成，在蒸汽湿热、压制前装模等工序中产品质量受人为影响较大，加工的茶叶质量取决于操作者的经验，不能稳定地保证加工质量。

1.4 单台压饼机的人力成本高，生产效率低

由于现有技术中的压制机结构比较简单，压制机中通常只有一个压饼驱动油缸带动上模向下运动靠近下模进行成型压制，茶饼压制后脱模时只是上模向上移动与下模分开，上模分开后需要人工将下模中的茶饼取走，然后将蒸润的茶叶放置在下模中继续压制。由于脱模后下模容易被上模粘住跟随带起或者仍然保留卡在上模下方的固定位置，而上下模之间空间狭窄，不利于添加茶叶和取走压制好的茶饼。即现有的压饼机只能简单完成压饼成型工序，茶饼生产中其他的工序（茶叶蒸润、上下料等）仍然需要人工配合完成，在生产过程中所需人力较多，生产效率低。

2 紧压茶压制机的研发

针对现有紧压茶压制工艺及紧压茶压制机存在的问题，福鼎润古今白茶有限公司研发人员结合几十年白茶制茶技艺及白茶行业专用设备开发经验，经过不断的摸索和实践，对传统的各自独立操作使用的白茶蒸汽蒸润和压制成型机进行自动化融合改造，研发出适合白茶行业使用的紧压茶压制机，紧压茶压制机中设置配套相连的蒸汽自动输送润茶装置可实现茶叶的连续蒸润、连续压制。

2.1 蒸汽自动输送润茶装置的研发

现有技术中通常是将茶叶置于蒸锅中蒸软，或者将蒸汽管道通入一堆茶叶中蒸润，蒸润时蒸汽管道一直在向茶叶堆输出蒸汽，这种方式容易导致蒸汽损耗多、蒸汽管道出口附近的茶叶变得水分太多，而茶叶堆外围的茶叶又不够湿润，不利于批量生产时保持茶叶湿度均匀性，而且现有的蒸锅难以跟紧压茶压制机自动连接实现连续生产。为解决茶叶压制前的蒸润问题，研发出一种蒸汽自动输送润茶装置，能够均匀可控地输送蒸汽对茶叶进行润湿，润湿后的茶叶能够连续自动输送至紧压茶压制机处，有利于提高紧压白茶产品质量，并降低能耗。

蒸汽自动输送润茶装置参见图1-2所示，包括工作台10，工作台10中嵌入安装有两套蒸汽输出筒20，每套蒸汽输出筒20上方的工作台10上放置能够移除取放的蒸汽润茶桶30，蒸汽输出筒20的筒体中设有便于蒸汽均匀输出的可拆卸式出气嘴201，以便于清洗更换，保证蒸汽均匀输出效果。工作台10上设有检测蒸汽润茶桶30是否放置到位的检测传感器40，蒸汽输出筒20的下侧设有蒸汽输入管50，蒸汽输入管50上连接有电磁阀60，检测传感器40和电磁阀60与设于工作台10箱体中的控制器70相连，控制器70中设有定时控制程序，检测传感器40为接近开关或光电开关。蒸汽输入管50上连接有与电磁阀60并联设置的手动阀80。蒸汽输出筒20的底部设有放水阀90，工作台10底部设有接水盘100。蒸汽输出筒20中的积水排放到接水盘100中收集处理。

图2 蒸汽自动输送润茶装置中蒸汽输出筒、蒸汽润茶桶及蒸汽输入管部分的具体结构图

蒸汽自动输送润茶装置工作时，在蒸汽润茶桶30中放入茶叶后再将其放置于工作台10上的蒸汽输出筒20上方，检测传感器40检测到蒸汽润茶桶30放到位后，输入信号至控制器70，控制器70控制电磁阀60打开，蒸汽输入管50中的蒸汽经可拆卸式出气嘴201输出，对蒸汽润茶桶30中的茶叶进行自动蒸润，蒸汽输出的时间由控制器70设定，设定时间到后控制器70控制电磁阀60关闭，取走已润湿的蒸汽润茶桶30中茶叶，再放入茶叶循环工作。

茶叶蒸润好后，将蒸汽润茶桶30移至紧压茶压制机工作台，再将已蒸润好白茶散叶分散放入模具的模穴中，便可开始进行茶饼自动压制。蒸汽润茶桶30在蒸汽自动输送润茶装置和紧压茶压制机工作台之间设置自动循环输送带进行自动运输，能够进一步节约人力，提高生产效率。而且紧压茶压制机工作台上预留后续进一步自动化改造的空间。

2.2 紧压茶压制机的研发

为解决现有技术中的压制机结构比较简单、茶叶成型压制效果不好、生产效率低等问题，我司研发出一种紧压茶压制机，其中设置四个自动成型工位，每个成型工位中设置独立的下模整体水平推出机构、压饼模具顶出机构和防粘模机构，方便在下模中添加茶叶和取走压制好的茶饼，多工位同时生产效率高，成型压制效果好。

紧压茶压制机的具体结构参见图3-4所示，包括工作台1、支架2、上模3和压饼驱动油缸4，支架2设于工作台1上，支架2中设置四套压饼驱动油缸4，四套压饼驱动油缸4的下端分别连接上模3，每套压饼驱动油缸4的输出端与上模3之间设有成型高度调节板11，利用成型高度调节板11便于调节上模3与成型下模8之间的压饼成型高度。工作台1上设有四套下模水平滑台5，下模水平滑台5的两侧设有滑动导向装置51保证水平推动顺滑可靠；每套下模水平滑台5的后端独立连接有平推油缸6，每套下模水平滑台5上设有下模定位框7，下模定位框7中放置成型下模8，下模定位框7与成型下模8的外形相匹配，成型下模8根据需要压制的茶饼形状及规格大小制作，成型下模8中设置多个成型模穴。每个平推油缸6推动下模水平滑台5及成型下模8在成型压饼位置和取放操作位置往复移动，取放操作位置下方的工作台1底部设有下模顶出机构9，下模顶出机构9中设有往复升降的顶杆91，脱模时顶杆91上升穿过下模水平滑台5将成型下模8从下模定位框7中顶起。

图3 紧压茶压制机的主视图

图4 紧压茶压制机去除防护罩后的立体图

下模定位框7中设有防粘模机构71，防粘模机构71在上模3上升脱模时向成型下模8施加力防止成型下模8在脱模时被上模3上升带起。防粘模机构71包括电磁铁或真空吸盘，也可以是其他类似的间歇施力装置。下模顶出机构9中包括带动顶杆91升降的升降油缸92。顶杆91最少为一个，也可设置多个顶杆91同时固定在一个升降油缸92的输出端，便于顶起成型下模8。下模水平滑台5及防粘模机构71中设有避让顶杆91的过孔。

支架2上设有防护罩21，防护罩21的正面设置操作触摸屏和控制按钮。升降油缸92、压饼驱动油缸4和平推油缸6都设有位置检测传感器与控制器相连，控制器再与操作触摸屏和控制按钮相连。根据需要，升降油缸92和平推油缸6也可以用驱动力足够的气缸替代。

紧压茶压制机工作时，由平推油缸6伸出将下模水平滑台5及下模定位框7推到取放操作位置，由人工将成型下模8放置在下模定位框7中，再将蒸润的茶叶放置在成型下模8上，平推油缸6缩回将下模水平滑台5及成型下模8推到成型压饼位置，压饼驱动油缸4带动上模3下降进行自动压制，自动压制结束后上模3上升脱模，防粘模机构71在上模3上升脱模时向成型下模8施加力防止成型下模8在脱模时被上模3上升带起；脱模结束后平推油缸6再伸出将下模水平滑台5及成型下模8推到取放操作位置，由升降油缸92带动顶杆91从下模水平滑台5及防粘模机构71中穿出，将成型下模8从下模定位框7中顶起便于取出成型下模8及压好的茶饼；紧压茶压制机中的四个压制工位能够独立工作，便于往复循环连续工作。

3 紧压茶压制机的效果验证

福鼎润古今白茶有限公司研制出的紧压茶压制机及配套使用的蒸汽自动输送润茶装置已经在我司实际生产中使用。实际应用结果表明，在蒸汽自动输送润茶装置中设置检测传感器和自动控制的电磁阀，能够均匀稳定地输送蒸汽对茶叶进行蒸润，蒸汽润湿工艺中的温度和相对湿度能够更好控制，有利于提高白茶产品质量；同时能够减少蒸汽浪费，降低能耗、节约成本。

经过蒸汽自动输送润茶装置蒸润后的茶叶及时输送到压制机中进行压制，避免热量和水汽散发，对茶叶成型过程中的具有更好湿热作用，更加有利于保证茶叶压制成型品质。多工位的自动成型紧压茶压制机工作顺畅，便于多工位同时操作，生产效率高。紧压茶压制机中的下模顶出机构和防粘模机构配合使用，防止成型下模在脱模时被上模上升带起，避免损坏压好的茶饼，便于将成型下模及压好的茶饼取出，操作方便省力，经实际使用验证，效果良好。

经过蒸汽自动输送润茶装置自动蒸润和紧压茶压制机自动压制出来的紧压茶成型质量好，表面整洁光滑。自动压制出的小块茶饼冲泡后茶叶散开快，叶片完整性好，且冲泡或煮制后色泽、滋味、汤色等质量好。自动压制出的大块茶砖、茶饼也能很好地满足工艺质量要求，保证紧压茶品质。

4 结论与探讨

随着白茶行业规模的不断扩大，紧压茶压制机领域对设备自动化程度要求越来越高，设计出更加高效实用、稳定性良好的紧压茶压制机对白茶加工尤为重要。紧压茶压制机不仅适合压制白茶，也适合压制绿茶、普洱茶、黑茶等，既可以压制小块的茶饼，也适合压制大块茶砖，适用范围广。自动成型压制速度快，能够大大提高生产效率。

接下来，还可进一步提高紧压茶压制机和配套设置的蒸汽自动输送润茶装置的自动化集成度，例如可以在蒸汽自动输送润茶装置前再设置茶叶自动装桶装置（如自动输送带和振动输送料斗），能够将茶叶自动装入蒸汽润茶桶中；在蒸汽自动输送润茶装置、紧压茶压制机工作台和循环输送带之间设置自动搬运机械手或机器人，实现蒸汽润茶桶的自动循环搬运输送、蒸汽润茶桶中茶叶自动倒出等。紧压茶压制机工作台中还可以进一步增加将蒸润好的茶叶自动装入成型下模模穴中的茶叶自动装模装置，成型出料位置增加茶饼自动下料收集装置、以及茶饼自动下料收集装置配合连接的视觉检测装置，视觉检测装置能够针对压好的茶饼进行智能化的视觉检测，剔除不合格的紧压茶茶饼。

进一步不断完善设计，形成白茶紧压茶全自动加工生产线，实现各作业工序无缝自动连接，相比分散独立运行的单机设备在产能、效率、质量卫生等方面都能够进一步提高，同时能够大大降低操作工的劳动强度，而且生产车间设备、工序、流程布置也能够更加规范、整洁有序，便于车间实现现代化管理。当然在设计过程中需要避免投入造价过高的大型设备，需根据国内茶叶加工行业实际需求分段研究、分段验证、逐步完善。确保生产加工的白茶紧压茶能够符合严格的质量标准要求，让白茶紧压茶满足全球消费者需求。