多茶类茶叶初加工自动化生产线模块化设计

茶叶的种类不同，初制工艺存在一定差异，但萎凋和摊青、揉捻、干燥等工序设备可共用，而现有的茶叶初制自动化生产线仅能实现1～2种茶类的共线生产。为最大限度提高茶机设备的利用率，针对茶叶初加工工序多、作业量大的特点，根据国内外不同茶类初加工工艺，本研究设计出适用于多种茶叶初加工的连续化、自动化生产线，用以红茶、绿茶、乌龙茶、黑茶等茶叶的连续生产，为茶叶生产提供一定的装备支持与理论依据。

一、主要结构组成

该生产线是一种能够实现茶叶自动化、连续化、高效化加工的清洁生态型农业装备，是对现有茶叶生产加工方式集成创新的应用产品，系统结合乌龙茶、红茶、绿茶、黑茶等茶叶的传统制作工艺，按照模块化、可重构的拼接设计思路，应用机械－电路－PLC控制的方式组成整个多茶类茶叶初加工系统，系统主要包括自动萎凋/摊青、摇青、杀青、冷却回潮、揉捻、解块筛末、

发酵、渥堆、成型、炒干、烘干、输送、传感器、PLC控制等多个模块。

二、主要工艺流程

在实际的茶叶初加工中，该生产线可根据不同茶叶工艺、茶叶生产规模等进行匹配，主要工艺流程见图1。

三、主要功能及结构特点

1.全天候

利用自动匀青装置和温控、速控装置，结合风能或者红外线照射技术，能有效去除雨水青或鲜叶的表面水，无论晴天或者阴雨天，用该系统加工的茶叶品质依据《乌龙茶第2部分：铁观音》（GB/T30357.2—2013）标准均达到一级水平以上（含一级），符合乌龙茶晒青萎凋工艺要求，是一项改变乌龙茶“靠天做茶”生产局面的新技术。

2.自动化

项目整套PLC自动化控制技术和各种传感器

多茶类茶叶初加工自动化生产线模块化设计

陈加友1，江进福2，陈英勇2，郭光侯2

1.福建省安溪茶业职业技术学校，362435；

2.福建佳友茶叶机械智能科技股份有限公司，362400

摘要：我国茶叶种类多样，初加工工艺也各不相同，其中个别工序设备可共用，但现有的茶叶初加工自动化流水线只能实现1～2种茶叶初加工。为了进一步提高茶机设备的利用率，实现茶叶自动化、连续化、清洁化、高效化生产，本文结合现有的不同茶叶品种初加工技术及装备，优化了自动化流水线设计流程，研究能够实现3种及以上茶叶共线生产的茶叶初加工自动化生产线。

关键词：多茶类；初加工；自动化生产线；模块化设计

基金项目：福建省科技厅（2017C0016）、福建省泉州市高层次人才项目（2017G029）。

作者简介：陈加友，男，高级讲师，主要从事茶叶机械智能制造、节能改造等方面的教育科研工作，E-mail：404631701@。

进行加工条件的控制，可准确控制制茶工艺的均衡流畅和温度要求，具有自动化程度高、操作维护简便的优点。

3.清洁化

系统通过微机系统进行可视控制，实现茶叶加工全程不落地，有效解决茶叶加工生产过程产生的“二次污染”问题。

4.模块化，可重构

采用“机械+电路+PLC 控制”的可重构模块，运用模块化设计技术、自动化控制技术，将整个生产线进行模块化处理，整个生产线主要由计量模块、控制模块、输送模块、萎凋模块、能源模块、杀青模块、揉捻模块、烘干模块、成型模块、提香模块和包装模块等构成，能有效根据不同茶类、不同生产规模、不同工艺等茶叶生产要求进行匹配，使生产线更流畅，产量、成品率和制优率均明显提高。与传统的单机生产相比具有生产效率高、能耗低、自动化程度高、控制精度好、操作维护简便的优点。

四、主要工序模块介绍

1.萎凋/摊青模块

鲜叶萎凋/摊青的主要机理：一是随着水分的蒸发，茶叶表面细胞张力变小，叶、梗变软，芽叶韧性增加；二是水分的散失会引起茶梢内含物

质的化学变化，便于茶叶色、香、味品质的形成。该模块主要用于红茶、乌龙茶、白茶、绿茶等茶类的制作。

萎凋/摊青模块由鲜叶提升装置、匀料装置、自动萎凋机、热风辅热萎凋装置、翻堆输送机、出料输送机、温度传感器及PLC 控制系统等组成（图2），技术特点如下。

（1）鲜叶采摘完毕后由提升机与匀料航车的均匀布料，可根据鲜叶摊放的厚薄、鲜叶表面湿度、环境温度来设置单位面积内的鲜叶摊放量，保证批次鲜叶萎凋的均匀性。

（2）翻堆输送机可针对大叶种茶叶进行鲜叶翻堆，加快萎凋速度。

（3）针对高寒地区或者春茶茶季气温较低而导致萎凋耗时较长的问题，进行热风辅助萎凋。

（

4）同时采用模块式、可重构的拼接设计结构，可根据不同安装场地，不同批次茶青的处理

图1主要工艺流程图

注：红茶工艺（炒干）：萎凋—揉捻—解块筛末—发酵—初烘—炒干—复烘提香；红茶工艺（烘干）：萎凋—揉捻—解块筛末—发酵—初烘—复烘提香；绿茶工艺（炒干）：摊青—杀青—冷却回潮—揉捻—解块筛末—初烘—炒干；绿茶工艺（烘干）：摊青—杀青—冷却回潮—揉捻—解块筛末—烘干；乌龙茶工艺（条形）：摊青—做青—杀青—热揉—解块—初烘—复烘提香；黑茶工艺（条形）：萎凋—杀青—揉捻—解块—渥堆—初烘—复烘。

图2萎凋摊青模块

量进行个性化适配定制。

2.做青模块

做青是乌龙茶加工中最关键的工艺。做青模块由鲜叶提升机、连续做青机、热风管道、出料输送机、温度传感器、PLC 控制系统等组成（图3），技术特点如下。

（1）萎凋叶或摊青叶经提升机输送至连续做青机内，可根据做青强度设置做青桶转速、回转次数、做青间隔时间、热风温度等。

（2）做青机采用拼接组合的设计方式，可根据鲜叶配置合适数量的做青桶，进一步加大批次鲜叶的处理量。

3.杀青模块

茶叶杀青过程中，高温热风可破坏和钝化鲜叶中的氧化酶活性，抑制鲜叶中的茶多酚等的酶促氧化反应，散发水分，使茶叶变软，便于揉捻成型，同时促进香气物质的形成。主要用于绿茶、乌龙茶、黑茶等茶类的制作。

杀青模块由杀青提升机、滚筒式连续杀青机、杀青出料输送机、温度传感器、PLC 控制系统组成（图4），技术特点如下。

（1）滚筒式连续杀青机采用“前进后出”的连续杀青方式，筒径越大的杀青机每小时杀青量越大。

（2）现有的杀青机使用生物质颗粒、燃气、燃油等热值较高的燃料，通过对杀青温度的精准控制，配合杀青筒的连续翻转，达到均匀杀青的效果。

4.冷却回潮模块

冷却回潮是绿茶加工的重要工艺，茶叶经过高温杀青后梗、叶失水不一致，叶片较干，经过下一道揉捻工序时会产生大量碎茶，碎茶在后续干燥过程中因失水较快而烧焦，影响茶叶香气和口感。因此，绿茶杀青后需经过摊放冷却，待茶叶回潮变软后再投入下一道工序。

冷却回潮模块由提升机、冷却回潮机、出料输送机、PLC 控制系统组成（图5），技术特点如下。

（1）冷却回潮机底部设有风冷装置，通过冷风降低杀青叶温度，同时采用食品级聚酯网带输

送，透气效果较好。

（2）整机采用多层网带式结构，通过PLC 控制传输速率及风机强度，茶叶由上层网带掉落至下层网带，保证杀青叶均匀冷却。

5.

揉捻模块

揉捻的作用，一是使茶叶初步成型，二是使茶叶中的细胞破碎，茶汁流出。茶叶揉捻得越重，茶叶

图3做青模块

图4杀青模块

图5冷却回潮模块