祁紅初制自動化生產(chǎn)線及工藝技術(shù)特點

周世威，徐乾，孫西杰，陸國富

（安徽省祁門縣祁紅茶業(yè)有限公司，安徽祁門 245600）

1 祁紅自動化生產(chǎn)線的研制開發(fā)背景

隨著農(nóng)村城鎮(zhèn)化進程的加快，青壯年勞動力的轉(zhuǎn)移，農(nóng)村勞動力緊缺的矛盾日益突出，“祁紅”加工在半機械化基礎(chǔ)上向自動化、智能化轉(zhuǎn)變勢在必行。目前以手工和半機械化為主的祁紅生產(chǎn)加工已不能滿足市場需求，設(shè)備的簡陋、加工環(huán)境的不衛(wèi)生以及人工操作的隨意性對“祁紅”的品質(zhì)產(chǎn)生了較大的影響，從而也影響了“祁紅”的品牌形象，因此，“祁紅”自動化、智能化加工關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備的缺乏已經(jīng)成為制約“祁紅”產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸。只有盡快研究“祁紅”自動化、智能化加工關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出自動化、智能化加工關(guān)鍵設(shè)備，才能使“祁紅”產(chǎn)業(yè)早日復(fù)興，重現(xiàn)當(dāng)年輝煌[1]。

考慮到祁紅生產(chǎn)加工傳統(tǒng)制茶工藝中的萎凋、揉捻、發(fā)酵、烘干四個重要工序的特點，為了保證自動化、智能化生產(chǎn)的祁紅品質(zhì)不下降，并且最大程度地模擬傳統(tǒng)制茶工藝，縮小自動化、智能化生產(chǎn)的祁紅與傳統(tǒng)的半機械化生產(chǎn)的祁紅的品質(zhì)差距，在進行工藝及裝備設(shè)計時應(yīng)遵循以下原則：

（1）制茶工藝與茶葉機械相結(jié)合。既考慮傳統(tǒng)制茶工藝的要求，在自動化、智能化可實現(xiàn)的前提下，盡量實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝，以提高自動化、智能化生產(chǎn)的紅茶品質(zhì)，同時也要在保證品質(zhì)的前提下，對傳統(tǒng)工藝進行有利的改革與創(chuàng)新，以適應(yīng)祁紅自動化、智能化生產(chǎn)的要求。

（2）保持在制品傳統(tǒng)特性。自動化、智能化加工時各工序茶葉在制品的萎凋程度、發(fā)酵程度、發(fā)酵時溫度、濕度和含水率等關(guān)鍵參數(shù)與傳統(tǒng)工藝保持一致。

（3）改進現(xiàn)有設(shè)備。對“祁紅”生產(chǎn)加工的萎凋槽、發(fā)酵室等關(guān)鍵裝備加以改進設(shè)計，與祁紅生產(chǎn)加工特點相適應(yīng)，避免紅葉、焦葉或發(fā)酵過度、不勻等現(xiàn)象產(chǎn)生。

（4）充分借鑒多茶類加工技術(shù)和理念。連續(xù)萎凋技術(shù)使鮮葉在運動中完成萎凋，借鑒了烏龍茶做青技術(shù)；實行兩段式變溫發(fā)酵，其原理與傳統(tǒng)工藝一致。

通過對相關(guān)資料收集，課題組對祁紅生產(chǎn)加工的傳統(tǒng)制茶工藝進行分析，并考察了目前茶葉機械化生產(chǎn)加工的相關(guān)機械后，提出了“祁紅”自動化、智能化初加工關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計方案，并邀請茶機廠和茶葉加工等相關(guān)專家對項目設(shè)計方案進行論證及改進設(shè)計后，最終研制建立了一條祁紅初制自動化生產(chǎn)線。

2 祁紅的自動化生產(chǎn)線簡介

2.1 萎凋

祁紅自動化初制生產(chǎn)線采用祁紅萎凋機組進行萎凋。萎凋機組由兩臺萎凋機和兩臺平輸機組成并形成一個閉合回路，萎凋機由機體框架、供熱（干熱風(fēng)管道）裝置、萎凋腔室、輸送裝置和萎凋機組控制裝置五部分組成。

鮮葉由鮮葉輸送裝置送入萎凋機后，開啟送汽管道閥門、送風(fēng)機和萎凋機組電源，調(diào)節(jié)溫控和萎凋機組轉(zhuǎn)速，根據(jù)鮮葉等級在萎凋機組控制柜上設(shè)定各工藝參數(shù)。萎凋過程中，保持測量萎凋機組各段溫度的變化，并通過風(fēng)門適當(dāng)調(diào)節(jié)，確保萎凋機組內(nèi)各段溫度一致。一般掌握萎凋初期溫度可略高，后期略低。鮮葉在萎凋機組內(nèi)進行動態(tài)循環(huán)萎凋直至萎凋結(jié)束。

2.2 揉捻

祁紅自動化初制生產(chǎn)線采用祁紅揉捻機組（65型）進行揉捻。揉捻機組由揉捻機組控制裝置、自動稱量裝置、揉捻機（8臺）、解塊篩分機、揉捻機組平臺、出葉裝置（振動槽）、輸送裝置部件等組成。

揉捻開始前根據(jù)不同等級的鮮葉在揉捻機組控制裝置上設(shè)定相應(yīng)的揉捻參數(shù)，萎凋后的鮮葉經(jīng)稱量后下到揉捻機時，將萎凋葉按壓結(jié)實，確保葉面高度和揉桶齊平，然后啟動揉捻機。揉捻過程中注意觀察實際揉捻效果，根據(jù)揉捻效果對加壓、減壓及時間參數(shù)進行微調(diào)，并掌握好“嫩葉輕壓、老葉重壓”“輕萎凋輕壓、重萎凋重壓”的原則，逐漸增加壓力，不能一次壓死。揉捻結(jié)束后，務(wù)必把揉桶內(nèi)及振動槽上的揉捻葉清掃干凈，防止揉捻葉變質(zhì)。

2.3 發(fā)酵

祁紅自動化初制生產(chǎn)線采用祁紅發(fā)酵機組進行發(fā)酵。發(fā)酵機組由發(fā)酵機組控制裝置、超聲波加溫加濕裝置、發(fā)酵機1、發(fā)酵機2、輸送裝置部件等組成。

揉捻葉輸送至發(fā)酵機前60 min 啟動發(fā)酵機組控制裝置，并提前30 min 在發(fā)酵機組控制裝置上設(shè)定好1、2號發(fā)酵房內(nèi)濕度、溫度等相關(guān)參數(shù)。原料葉老嫩、原料葉整碎度、揉捻程度決定發(fā)酵時間，同時也與原料葉加工的季節(jié)、發(fā)酵室溫度、濕度有關(guān)。發(fā)酵時間根據(jù)鮮葉嫩度控制在60～200 min 之間，視發(fā)酵葉變化和氣溫變化情況，酌情延長或縮短。整個發(fā)酵過程分兩段進行，第一段為高溫短時發(fā)酵，在發(fā)酵機1 中進行；第二段低溫長時發(fā)酵，在發(fā)酵機2 中進行。

2.4 干燥

祁紅自動化初制生產(chǎn)線采用6CH-21型茶葉烘干機組進行干燥。烘干機組由3臺6CH-21型茶葉烘干機、蒸汽熱風(fēng)轉(zhuǎn)化器、1臺攤晾回潮機，2臺茶葉冷卻裝置組成，烘干機組由鍋爐高壓蒸汽供熱。

開機前，要全面檢查各臺烘干機及攤涼回潮機的傳動，轉(zhuǎn)速，保持機體的清潔。開啟第一臺烘干機，空機運轉(zhuǎn)2 min，然后開啟蒸汽熱風(fēng)轉(zhuǎn)化器，通過熱風(fēng)輸入管向烘干機內(nèi)輸入熱風(fēng)；開啟第一臺烘干機后，每間隔10 min 依次開啟第二臺烘干機、茶葉攤晾回潮機和第三臺烘干機。當(dāng)?shù)谝慌_烘干機進風(fēng)口熱風(fēng)溫度達預(yù)設(shè)溫度并穩(wěn)定4 min時，即可投葉進行干燥。

3 自動化生產(chǎn)線各工序運行及技術(shù)特點

3.1 萎凋工序運行及技術(shù)特點

3.1.1 工序運行

鮮葉經(jīng)自動上葉裝置分別投放到每組萎凋機組，萎凋機組中兩臺萎凋機的進葉端各有一臺葉耙裝置，可通過調(diào)節(jié)其高度達到控制鮮葉厚度；在鮮葉投放過程中，萎凋機組的傳輸裝置（萎凋機的網(wǎng)帶和平輸機的網(wǎng)帶）將鮮葉從第一臺萎凋機的底端緩緩帶至第二臺萎凋機的頂端并被設(shè)置在此的紅外感應(yīng)器感知，終止自動上葉程序，萎凋機組的循環(huán)運動停止。

鮮葉經(jīng)自動上葉裝置上滿萎凋機組后，通過萎凋機組控制柜設(shè)定萎凋溫度、網(wǎng)帶運行速度、開啟熱風(fēng)供應(yīng)并啟動循環(huán)萎凋程序，鮮葉將在萎凋機組中完成整個萎凋過程。在鮮葉循環(huán)萎凋過程中可根據(jù)鮮葉萎凋情況對萎凋溫度、風(fēng)門進行適當(dāng)調(diào)節(jié)，提高萎凋質(zhì)量。

3.1.2 技術(shù)特點

動態(tài)循環(huán)萎凋：此萎凋方式的設(shè)計保證了生產(chǎn)的連續(xù)化；鮮葉在運動中可以使葉表面空氣流動加快，縮短萎凋進程，提高生產(chǎn)效率；萎凋機進葉端口葉耙的設(shè)計保證了萎凋過程鮮葉的厚度均勻，避免了傳統(tǒng)萎凋中人工攤?cè)~的隨意性造成的攤?cè)~厚度不均勻的問題；萎凋機設(shè)計有利于鮮葉萎凋，機體框架呈楔形，頂部傾斜 30 °～45 °，機體框架內(nèi)通過隔板形成多個萎凋腔室，機體框架兩側(cè)的上部設(shè)有帶網(wǎng)孔的傳送帶，傳送帶穿過每個萎凋腔室，機體框架內(nèi)設(shè)有整體熱風(fēng)管道，整體熱風(fēng)管道穿過每個萎凋腔室并可進行調(diào)節(jié)，解決了紅茶萎凋中溫度不均，萎凋不均、萎凋葉有煙味的問題。萎調(diào)溫度一般控制在28～35℃，萎調(diào)時間為2～4 h。

溫度控制：每個萎凋機都設(shè)有溫控系統(tǒng)和溫度感應(yīng)系統(tǒng)，根據(jù)溫控系統(tǒng)可以方便的設(shè)置所需的萎凋溫度，通過溫度感應(yīng)系統(tǒng)可將萎凋過程的實時溫度顯示在萎凋機組控制柜上。根據(jù)顯示的溫度，可以方便、快捷的對萎凋溫度進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)控制，確保整個萎凋過程在適宜的萎凋溫度下進行，提高了萎凋質(zhì)量。

3.2 揉捻工序運行及技術(shù)特點

3.2.1 工序運行

萎凋結(jié)束后，啟動萎凋控制柜中的自動下葉程序放出萎凋葉，同時開啟揉捻機組1 的自動上葉程序，并根據(jù)萎凋葉老嫩、含水量等情況，設(shè)定揉捻的投葉量、揉捻時間、各加減壓階段的時間及相應(yīng)的桶臂下移距離。萎凋葉經(jīng)稱量后下到揉捻機，在揉捻機自動啟動前的時間間隔中將萎凋葉按壓結(jié)實，確保葉面高度和揉桶齊平。在揉捻過程中觀察實際揉捻效果，根據(jù)揉捻效果對加減壓時間、程度進行適當(dāng)微調(diào)。

初步揉捻后的葉子經(jīng)輸送帶進入解塊機，將揉捻中形成的結(jié)團狀茶葉解散；解塊后的初步揉捻葉送入揉捻機組2 進一步揉捻，揉捻機組2 的投葉量、揉捻時間、加減壓時間及程度等參數(shù)設(shè)定方式同揉捻機組1。

3.2.2 技術(shù)特點

自動上葉-稱量-下葉技術(shù)的應(yīng)用使得揉捻變得自動化和標(biāo)準(zhǔn)化，自動化上葉極大的減輕了工作強度、減少了工作量；標(biāo)準(zhǔn)化的稱量可以促使揉捻后的茶葉條索及細胞破碎率相對一致，為自動化生產(chǎn)的茶葉提供了穩(wěn)定的形狀和質(zhì)量保證。揉捻時遵循“輕-重-輕”的加減壓原則，空揉30 min，輕壓 10～15min，中壓 10～15 min，重壓 5～10 min，中壓 3～8 min。

3.3 發(fā)酵技工序運行及術(shù)特點

3.3.1 工序運行

揉捻結(jié)束前30 min 開啟發(fā)酵機組控制柜并設(shè)置好發(fā)酵機室的溫濕度。揉捻快結(jié)束時，開啟揉捻機組2 和發(fā)酵機1 之間的輸送裝置并開啟發(fā)酵機1 的網(wǎng)帶。揉捻結(jié)束后，揉捻葉經(jīng)輸送裝置送至發(fā)酵機1，揉捻葉在發(fā)酵機1 入口處的勻葉板作用下將均勻平鋪在發(fā)酵機1 的運動網(wǎng)帶上，至所有揉捻葉進入發(fā)酵機1后，關(guān)閉發(fā)酵機1 網(wǎng)帶，使揉捻葉在發(fā)酵機1 中進行第一階段的高溫短時發(fā)酵。第一階段發(fā)酵結(jié)束后，初步發(fā)酵葉經(jīng)輸送裝置進入發(fā)酵機2 進行低溫長時發(fā)酵。

3.3.2 技術(shù)特點

動態(tài)變溫發(fā)酵技術(shù)：發(fā)酵采用兩臺發(fā)酵機室，每臺發(fā)酵機室中設(shè)有一臺發(fā)酵機，發(fā)酵機的進葉口設(shè)有勻葉板，發(fā)酵機內(nèi)部為多層細孔狀網(wǎng)帶且發(fā)酵機為非密封式設(shè)計。揉捻葉進入發(fā)酵機室時經(jīng)勻葉板的作用，被均勻平鋪于發(fā)酵機的細孔狀網(wǎng)帶上，厚度6～8 cm，比傳統(tǒng)發(fā)酵盒中發(fā)酵葉厚度（10～20 cm）薄了許多，有利于發(fā)酵均勻；網(wǎng)帶為多孔狀且茶葉在網(wǎng)帶上運動翻轉(zhuǎn)，相較于傳統(tǒng)發(fā)酵盒發(fā)酵更有利于發(fā)酵葉全面的與空氣接觸，提高了發(fā)酵勻度和發(fā)酵質(zhì)量。

傳統(tǒng)發(fā)酵過程溫度始終保持前后相對一致，然而研究表明，紅茶發(fā)酵前期相對高溫，中后期較低溫的變溫發(fā)酵，對于提高紅茶品質(zhì)更為有利。動態(tài)變溫發(fā)酵將發(fā)酵過程分為高溫短時和低溫長時兩個階段，發(fā)酵機室1 設(shè)置為高溫環(huán)境，并通過發(fā)酵機室中的溫濕度控制系統(tǒng)保持溫度在30～34℃，濕度保持在 95%以上,發(fā)酵時間在30～40 min；發(fā)酵機室2 設(shè)置為低溫環(huán)境，并通過發(fā)酵機室中的溫濕度控制系統(tǒng)保持溫度在24～28℃，濕度保持在95%以上，發(fā)酵時間2～2.5 h。發(fā)酵適度時，發(fā)酵葉由青綠色轉(zhuǎn)為黃紅色；青草氣退去，顯現(xiàn)出花果香。先高溫短時有利于發(fā)酵初期茶黃素的大量積累而又不至于茶黃素過多的轉(zhuǎn)化為茶紅素，隨后的低溫長時發(fā)酵有利于茶黃素相對較慢的轉(zhuǎn)化為茶紅素并有利于發(fā)酵程度的控制，使得茶紅素和茶黃素含量水平都高且比例適當(dāng)，從而達到較好的發(fā)酵質(zhì)量，形成祁紅滋味濃醇香甜，湯色、葉底紅亮的優(yōu)良品質(zhì)特點[2]。

溫濕度控制：每個發(fā)酵機室設(shè)有溫濕度控制和感應(yīng)系統(tǒng)，溫濕度感應(yīng)系統(tǒng)可將發(fā)酵機室中的溫度和濕度數(shù)據(jù)傳送到發(fā)酵機控制柜上。通過顯示屏的溫濕度顯示，可以通過溫濕度控制系統(tǒng)對發(fā)酵的溫度、濕度進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)控制，保持發(fā)酵所需的溫濕度。

3.4 干燥工序運行及技術(shù)特點

3.4.1 工序運行

發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵葉經(jīng)輸送裝置進入毛火烘干機進行初烘，溫度為120℃，初烘后茶葉可達七成干。初步烘干的茶葉經(jīng)過冷卻風(fēng)機，輸送至回潮機并均勻平鋪于回潮機的運動鏈板上，回潮的時間大約為40～60 min，經(jīng)回潮機回軟的茶葉再輸送足火烘干機進行足干，溫度為110℃，足干后的茶葉經(jīng)冷風(fēng)機冷卻后裝袋入庫。

3.4.2 技術(shù)特點

回潮技術(shù)：在毛火烘干機和足火烘干機之間加了回潮機，回潮機的結(jié)構(gòu)與6CH-21型茶葉烘干機相似，只是缺少了其中的鼓風(fēng)裝置?；爻睓C的運用解決了傳統(tǒng)干燥工藝毛火、攤放回潮、足火不能連續(xù)化生產(chǎn)的問題；同時茶葉在回潮機中進行適度回潮攤涼可促進茶葉內(nèi)部水分向外部散發(fā)，提高了足火的烘干效果。

4 自動化生產(chǎn)的茶葉與傳統(tǒng)加工的茶葉品質(zhì)比較

為了檢驗祁紅初制自動化生產(chǎn)線的效果，采用半手工結(jié)合機械的傳統(tǒng)工藝方式加工祁紅毛峰1 級茶（樣品編號分別為1號、2號），并與自動化加工祁紅毛1 級茶 （樣品編號分別為3號、4號）進行感官和化學(xué)成分檢測比較（見表1、表2）。

傳統(tǒng)加工工藝為：萎調(diào)工序采用木質(zhì)萎調(diào)槽鼓熱風(fēng)的方式進行，溫度 20～28 ℃，6～8 h；揉捻采用65型揉捻機人工單機操作，采用“輕-重-輕”的加減壓原則，時間60～70 min；發(fā)酵使用發(fā)酵盒于發(fā)酵室中發(fā)酵，溫度22～28℃，濕度95%以上；干燥采用小型鏈板式干燥機進行單機操作，分毛火和足火兩次干燥，中間攤涼40～60 min 左右，毛火溫度120℃，足火110℃。

4.1 自動化工藝與傳統(tǒng)工藝方式的祁紅毛峰1 級茶感官品質(zhì)分析

從感官審評結(jié)果上看，傳統(tǒng)工藝加工的祁紅與自動化、智能化加工的祁紅在外形、湯色、香氣、滋味及葉底上基本上無差異。

表1 自動化工藝與傳統(tǒng)工藝紅茶感官品質(zhì)結(jié)果Table 1 The sensory evaluation of black tea produced by automatic process and conventional process

4.2 自動化工藝與傳統(tǒng)工藝方式的祁紅毛峰1 級茶化學(xué)成分分析

通過對四個紅茶茶樣中兒茶素、多酚類總量、咖啡堿、游離氨基酸、茶黃素和茶紅素等主要化學(xué)成分進行顯著性差異分析，自動化生產(chǎn)和傳統(tǒng)工藝制作的紅茶在茶多酚、咖啡堿、兒茶素總量、游離氨基酸、茶紅素、茶褐素含量上差異不顯著。自動化生產(chǎn)和傳統(tǒng)工藝制作的紅茶在茶黃素含量上存在顯著性差異，自動化工藝制作的紅茶茶黃素含量顯著大于傳統(tǒng)工藝制作的紅茶；這說明自動化生產(chǎn)線中采取的兩段式變溫發(fā)酵技術(shù)提高了茶黃素含量。

表2 自動化工藝與傳統(tǒng)工藝紅茶主要化學(xué)成分檢測結(jié)果（單位：%）Table 2 The chemical components of black tea by automatic process and conventional process(Unit:%)

5 總結(jié)

自動化生產(chǎn)線的建立在祁紅初加工上實現(xiàn)了自動化、連續(xù)化和清潔化的加工需求；自動化生產(chǎn)線加工出的產(chǎn)品在外形、湯色、香氣、滋味及葉底上與手工、半自動化加工的祁紅基本接近，個別茶黃素指標(biāo)優(yōu)于傳統(tǒng)加工，基本保持了祁紅傳統(tǒng)香高味醇的品質(zhì)風(fēng)格，達到了傳統(tǒng)祁紅的品質(zhì)要求。自動化生產(chǎn)線的建立實現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強度，提高了企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模，使企業(yè)具有了一定的示范帶頭作用，形成了一定的品牌影響力，推動了祁紅的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；實現(xiàn)了清潔化生產(chǎn)，極大的改善了生產(chǎn)的衛(wèi)生狀況，在一定程度上促進了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系的建立；提高了生產(chǎn)的集約化程度，降低了成本，增強了出口競爭優(yōu)勢。自動化生產(chǎn)線在充分考慮祁紅傳統(tǒng)品質(zhì)風(fēng)格特點的基礎(chǔ)上，進行了多渠道的技術(shù)創(chuàng)新，在實現(xiàn)自動化的同時，對傳統(tǒng)工藝進行有利的改革與創(chuàng)新，一定程度上提高了產(chǎn)品品質(zhì)。

[1]江永,李彬.祁紅的生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展對策[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,34(9):1984-1985.

[2]宛曉春.茶葉生物化學(xué) [M].第三版.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2003.