二款新型茶鮮葉分級機(jī)工藝優(yōu)化試驗(yàn)

高士偉　龔自明　葉飛　張強(qiáng)　鄭鵬程　崔清梅　王勝鵬　王雪萍　滕靖　戴居會　梁金波

摘要：針對綠峰6CFJ-70鮮葉分級機(jī)、恩施振動(dòng)分級機(jī)二款新型茶葉加工機(jī)械，以手采混合鮮葉為試驗(yàn)材料，通過感官判別比較分析分級效果和分級率，確定二者最佳設(shè)備參數(shù)及篩網(wǎng)搭配。結(jié)果顯示，綠峰6CFJ-70鮮葉分級機(jī)設(shè)置電機(jī)頻率H=36 r/min、篩網(wǎng)搭配組合為20 mm+10 mm能較好地將1芽1葉與1芽2～3葉分開。恩施振動(dòng)分級機(jī)振動(dòng)電機(jī)與水平線傾角調(diào)整為35°、電機(jī)頻率H=28.7 r/min、篩孔搭配組合為25 mm+15 mm能較好地將1芽1葉、1芽2葉、1芽3葉分開。該試驗(yàn)為下一步篩選適合機(jī)采鮮葉分級設(shè)備奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：茶鮮葉；分級機(jī)；工藝優(yōu)化

中圖分類號：TS272.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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

茶鮮葉機(jī)械采摘是解決名優(yōu)茶原料成本高、采工荒等問題的有效途徑之一[1-7]?，F(xiàn)階段，由于茶樹品種、種植規(guī)格、管理水平及采茶機(jī)械等因素的限制，致使機(jī)采鮮葉存在參差不齊、老嫩不均、魚目混珠等實(shí)際問題[1-6]，造成鮮葉無法直接加工的尷尬局面。因此，如何對機(jī)采鮮葉進(jìn)行有效的分級就顯得非常必要。袁海波等[1]、張?zhí)m蘭等[6]研究表明，生產(chǎn)上的鮮葉分級需要適宜的分級設(shè)備，而傳統(tǒng)的分級設(shè)備難以將機(jī)采鮮葉進(jìn)行有效的分離，無法滿足加工的要求[1，6]；駱耀平等[8]研制了鮮葉原料分級機(jī)MCF-Ⅰ、改良型MCF-Ⅰ和MCF-Ⅱ；楊擁軍等[9]創(chuàng)新傳統(tǒng)分級設(shè)備，研發(fā)出了新型螺旋導(dǎo)向式鮮葉分級機(jī)；魯成銀等[10]、尹軍峰等[11]、張強(qiáng)等[12]以及李宗生[13]突破傳統(tǒng)滾篩分級原理，研制出了鮮葉振動(dòng)分級機(jī)，如6CFJ-70鮮葉分級機(jī)已在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用，其篩面與水平面形成斜度，通過支撐板運(yùn)動(dòng)時(shí)篩網(wǎng)同步運(yùn)動(dòng)，使篩網(wǎng)上面的部分茶鮮葉在運(yùn)動(dòng)過程中通過篩孔掉落到下一層，實(shí)現(xiàn)茶鮮葉大小分級的目的[10]。而恩施振動(dòng)分級機(jī)根據(jù)先分層、再透篩的篩分原理，通過振動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)篩面運(yùn)動(dòng)，首先使鮮葉具有較大的拋擲強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)速度，呈現(xiàn)出具有“活性”的松散狀態(tài)，鮮葉按比重大小分層并向前輸送，將下層與篩面接觸的小于篩孔的原料進(jìn)行有效的透篩，以此實(shí)現(xiàn)鮮葉按照嫩度和大小進(jìn)行分級、輸送的目標(biāo)[12]。國家茶產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系名特茶加工研究站與恩施綜合試驗(yàn)站團(tuán)隊(duì)，通過引進(jìn)和自行研發(fā)設(shè)備，開展了茶鮮葉機(jī)械采摘后前期分級優(yōu)化試驗(yàn)，以期為茶鮮葉機(jī)采新型分級設(shè)備優(yōu)化提供參考，為下一步篩選合適機(jī)采鮮葉分級設(shè)備奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 茶鮮葉大小分級設(shè)備 參試的茶鮮葉分級機(jī)械分別為①綠峰6CFJ-70鮮葉分級機(jī)（浙江綠峰機(jī)械有限公司），配備篩網(wǎng)為圓孔，直徑規(guī)格分別為30、20、10 mm；② 恩施振動(dòng)分級機(jī)（專利號ZL 2012203 76563.7），配備篩網(wǎng)為圓孔，直徑規(guī)格分別為30、25、20、15 mm。

1.1.2 茶鮮葉原料 鮮葉原料采自恩施州農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)茶園，以人工采摘茶鮮葉為試樣，將鮮葉分為1芽1葉、1芽2葉和1芽3葉3個(gè)等級；然后按照一定比例將其混合。其中6CFJ-70鮮葉分級機(jī)工藝優(yōu)化試驗(yàn)采用的茶鮮葉原料組成為：1芽1葉27.9%、1芽2葉46.1%、1芽3葉23.3%、單片2.7%。恩施振動(dòng)分級機(jī)工藝優(yōu)化試驗(yàn)采用的茶鮮葉原料組成為：1芽1葉23.7%、1芽2葉33.9%、1芽3葉39.6%、單片2.8%。

1.2 方法

1.2.1 6CFJ-70鮮葉分級機(jī)鮮葉的機(jī)械組成 ① 設(shè)備工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)。投葉量1.0 kg，篩網(wǎng)搭配為30 mm+10 mm，電機(jī)頻率（H）分別設(shè)置為34、35、36、37、38 r/min，記錄鮮葉在篩網(wǎng)上的運(yùn)行情況，測定運(yùn)行時(shí)間，稱量30 mm篩上的葉重量，同時(shí)感官判別分級效果。② 篩網(wǎng)搭配優(yōu)化試驗(yàn)。投葉量為2.5 kg，電機(jī)頻率設(shè)置為綠峰6CFJ-70鮮葉分級機(jī)設(shè)備工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)得出的最佳參數(shù)，篩孔搭配組合（上篩+下篩）試驗(yàn)處理分別是處理1：30 mm+10 mm，處理2：20 mm+10 mm，各處理從上至下篩網(wǎng)出口的鮮葉分別記為A1、A2、A3，稱量各出口鮮葉的重量，測定運(yùn)行時(shí)間，進(jìn)行感官判別；按照文獻(xiàn)[14]的要求調(diào)查各出口鮮葉的機(jī)械組成，重復(fù)3次，計(jì)算分級率并進(jìn)行綜合比較分析。

1.2.2 恩施振動(dòng)分級機(jī)鮮葉的機(jī)械組成 ①設(shè)備工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)。在前期設(shè)置振動(dòng)電動(dòng)機(jī)位置、方向等預(yù)備試驗(yàn)基礎(chǔ)上，投葉量4 kg。通過調(diào)節(jié)，分別設(shè)置15°、25°、35°、45°、55°振動(dòng)電機(jī)的傾角，頻率在0～300 r/min，以能順利出葉為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行感官判別。②篩網(wǎng)搭配優(yōu)化試驗(yàn)。投葉量10 kg，電機(jī)頻率設(shè)置為恩施振動(dòng)分級機(jī)設(shè)備工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)得到的最佳參數(shù)，篩孔搭配組合（上篩+下篩）試驗(yàn)處理分別是處理3：30 mm+25 mm，處理4：30 mm+20 mm，處理5：30 mm+15 mm，處理6：25 mm+20 mm，處理7：25 mm+15 mm，處理8：20 mm+15 mm，各處理從上至下篩網(wǎng)出口的鮮葉分別記為B1、B2、B3。稱量各出口鮮葉的重量，測定運(yùn)行時(shí)間，進(jìn)行感官判別，按照文獻(xiàn)[14]的要求調(diào)查各出口鮮葉的機(jī)械組成，重復(fù)3次，計(jì)算分級率并進(jìn)行綜合比較分析。

1.2.3 分級率計(jì)算方法 茶鮮葉芽葉分級率=（W1×a%）÷W×100%，其中W1為分級后某出口鮮葉的重量，a%為分級后該出口某類芽葉的比率，W為該類芽葉各出口的總重量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel 2003軟件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理并作圖，應(yīng)用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 6CFJ-70鮮葉分級機(jī)工藝優(yōu)化試驗(yàn)

2.1.1 6CFJ-70鮮葉分級機(jī)的設(shè)備參數(shù)優(yōu)化 試驗(yàn)設(shè)置的6CFJ-70鮮葉分級機(jī)設(shè)備參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果見表1。從表1可見，隨著電機(jī)頻率的增加，鮮葉運(yùn)行呈現(xiàn)出走動(dòng)→抖起→跳起的歷程；頻率低時(shí)出現(xiàn)了掛葉現(xiàn)象，頻率高則部分鮮葉被抖出來；運(yùn)行時(shí)間呈現(xiàn)遞減現(xiàn)象，最慢為105 s，最快僅48 s；篩上葉比率呈現(xiàn)遞增現(xiàn)象，由27%增加至46%，說明透篩率越來越低。顯而易見，當(dāng)頻率設(shè)置為34 r/min時(shí)，鮮葉在篩面上運(yùn)行速度慢，且易出現(xiàn)掛葉現(xiàn)象，所以該參數(shù)可直接舍去；而當(dāng)頻率設(shè)置為37、38 r/min時(shí)，出葉快，且鮮葉易被抖出篩面，部分鮮葉來不及過篩即被抖至出口，故亦可直接舍去；只有當(dāng)頻率設(shè)置為35、36 r/min時(shí)，篩上葉的比率相同，但36 r/min的頻率鮮葉運(yùn)行時(shí)間較短、效率高，且出葉效果好。綜合以上結(jié)果，認(rèn)為6CFJ-70鮮葉分級機(jī)的適宜頻率為36 r/min。

2.1.2 6CFJ-70鮮葉分級機(jī)篩網(wǎng)搭配優(yōu)化 為從混合鮮葉中獲得加工名優(yōu)綠茶的原料，即將1芽1葉與1芽2～3葉分開，有必要進(jìn)行篩網(wǎng)搭配優(yōu)化試驗(yàn)。在2.1.1試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將6CFJ-70鮮葉分級機(jī)電機(jī)頻率設(shè)置為36 r/min，得到的試驗(yàn)結(jié)果見表2。從表2可見，從各出口鮮葉所占比率來看，處理1、處理2均將鮮葉大致分為了2檔，A1、A2之和分別占處理1的96%、處理2的98%以上，A3所占的比率小，且基本為碎片，可以舍去，不再進(jìn)行分析討論。分析表2可知，處理1與處理2的A1、A2鮮葉重量及比率均達(dá)到了極顯著差異水平（P<0.01）。處理1以A2為主，占61.6%，A1、A2 重量比為1.0∶1.8；處理2以A1為主，占74.1%，A1、A2重量比為1.00∶0.32。而混合鮮葉原料中1芽2～3葉比率為69.4%、1芽1葉比率為27.9%；假設(shè)分級機(jī)能將1芽1葉與1芽2～3葉完全分開，則A1應(yīng)以1芽2～3葉為主，A2以1芽1葉為主，二者之比即1.0∶0.4，由此可以看出，該結(jié)果與處理2接近，說明處理2分級效果比較接近理想效果。從分級所需時(shí)間來看，處理2需要的時(shí)間短，比處理1節(jié)省了26 s，經(jīng)過計(jì)算，其效率亦提高了22%。感官判別顯示，處理1的A2中1芽2～3葉偏多，說明上篩網(wǎng)的孔較大，部分較老原料被分篩到了下一個(gè)出口中，而處理2的A2以1芽1葉為主，適宜加工名優(yōu)茶。處理2各出口鮮葉的機(jī)械組成情況見表3。由表3可以看出，處理2中A1鮮葉以1芽2葉為主，占該出口量的56%左右，A2以1芽1葉為主，占該出口量的77%左右。處理2各出口各芽葉的分類比較情況見圖1。由圖1可知，處理2中A1較大程度地保留了較粗老的1芽2～3葉原料；而A2以1芽1葉為主，夾雜部分較嫩的1芽2葉原料；1芽1葉、1芽2葉及1芽3葉原料的A1∶A2分別為9∶16、89∶11、99∶1，充分說明該處理能較好地將1芽1葉與1芽2～3葉分開，分級效果明顯。

2.2 恩施振動(dòng)分級機(jī)工藝優(yōu)化試驗(yàn)

2.2.1 恩施振動(dòng)分級機(jī)的設(shè)備參數(shù)優(yōu)化 試驗(yàn)設(shè)置的恩施振動(dòng)分級機(jī)設(shè)備參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果見表4。由表4可知，設(shè)備的電機(jī)頻率與水平線傾角對于能否順利出葉十分關(guān)鍵，當(dāng)電機(jī)頻率與水平線傾角調(diào)整為H=28.7 r/min、35°時(shí)，出葉順利，效果最佳。

2.2.2 恩施振動(dòng)分級機(jī)篩網(wǎng)搭配優(yōu)化 為將1芽1葉、1芽2葉、1芽3葉有效地從混合原料中分離出來，優(yōu)化該設(shè)備篩網(wǎng)搭配十分必要。以2.2.1得到的最優(yōu)電機(jī)頻率與水平線傾角為參數(shù)，進(jìn)行篩網(wǎng)搭配優(yōu)化，得到的試驗(yàn)結(jié)果見表5。由表5可知，從各出口鮮葉所占比率來看，各處理均將鮮葉大致分為B1、B2、B3 3檔；B1以處理8里最多，約有5.7 kg，占處理8鮮葉總重量的58%左右，并且與處理3、處理4、處理5、處理6、處理7之間達(dá)到了極顯著差異水平（P<0.01）；其次，B1鮮葉重量大小依次是處理8、處理7、處理6、處理3、處理5、處理4，從中可以看出，上篩網(wǎng)孔越小，上篩保留的鮮葉就越多。B2以處理5最多，達(dá)到了6.3 kg，占處理5鮮葉總重量的62%左右，并且與處理3、處理4、處理6、處理7、處理8之間達(dá)到了極顯著差異水平（P<0.01）；其次，B2鮮葉重量大小依次是處理5、處理7、處理4、處理8、處理6、處理3，說明上篩網(wǎng)孔越大、下篩網(wǎng)孔越小則B2保留的鮮葉就越多。B3以處理3最多，達(dá)5.22 kg，占處理3鮮葉總重量的56.15%，并且與處理4、處理5、處理6、處理7、處理8之間達(dá)到了極顯著差異水平（P<0.01），其次，B3鮮葉重量大小依次是處理3、處理4、處理6、處理8、處理7、處理5，說明下篩網(wǎng)孔越大則B3的量越大。從各處理各出口鮮葉所占比例來看，處理3以B3為主，占56.15%，B3∶B2∶B1為1.0∶0.2∶0.6；處理4以B3為主，占46.44%，B3∶B2∶B1為1.0∶0.6∶0.5；處理5以B2為主，占61.65%，B3∶B2∶B1為1.0∶4.2∶1.6；處理6以B3為主，占42.87%，B3∶B2∶B1為1.0∶0.5∶0.8；處理7以B1、B2為主，二者分別占42.41%、40.42%，B3∶B2∶B1為1.0∶2.4∶2.5；處理8以B1為主，占57.92%，B3∶B2∶B1為1.0∶1.2∶3.0。假設(shè)分級機(jī)能將1芽1葉、1芽2葉、1芽3葉完全分離出來，則B1原料應(yīng)以1芽3葉為主、B2以1芽2葉為主、B3以1芽1葉為主，B3∶B2∶B1理想比值即為1.0∶1.4∶1.7。由上述計(jì)算結(jié)果來看，處理7結(jié)果與理想效果最為接近。從分級所需時(shí)間來看，處理7需要的時(shí)間較短，與處理3、處理8、處理4之間無顯著性差異（P>0.05），但與處理6、處理5之間達(dá)到了極顯著差異水平（P<0.01）。同時(shí)在感官判別時(shí)，處理7的分級效果較好，上、中、下3檔茶原料特征明顯，B1以1芽2～3葉偏多，適宜加工大宗茶；B2以1芽1～2葉較嫩原料為主，適宜加工優(yōu)質(zhì)茶；B3以1芽1葉為主，適宜加工名優(yōu)茶。

處理7各出口鮮葉的機(jī)械組成情況見表6。由表6可以看出，處理7中B1較大程度保留了較粗老的1芽2～3葉原料，二者占該出口85.80%，B2以1芽1～2葉為主，二者占該出口的78.75%，B3以1芽1葉為主，占該出口92.22%，與感官判斷結(jié)果一致。同時(shí)，通過計(jì)算各類芽葉分級率，由圖2可以得出：供試原料中44%的1芽2葉、91%的1芽3葉保留在B1中，48%的1芽1葉、55%的1芽2葉保留在B2，44%的1芽1葉被分離到B3，充分說明該處理分級效果好。

3 小結(jié)與討論

試驗(yàn)結(jié)果顯示，綠峰6CFJ-70鮮葉分級機(jī)設(shè)置電機(jī)頻率H=36 r/min、篩網(wǎng)搭配組合為20 mm+10 mm的設(shè)備參數(shù)，能較好地將1芽1葉與1芽2～3葉分開；恩施振動(dòng)分級機(jī)設(shè)置振動(dòng)電機(jī)頻率H=28.7 r/min、與水平線傾角調(diào)整為35°、篩孔搭配組合為25 mm+15 mm的設(shè)備參數(shù)，能較好地將1芽1葉、1芽2葉、1芽3葉分開。但由于試驗(yàn)原料為手采鮮葉，機(jī)采鮮葉原料是否具有同樣的分級效果還需進(jìn)一步驗(yàn)證。

然而，針對目前機(jī)采茶鮮葉質(zhì)量現(xiàn)狀，分級加工還有以下問題值得探討。①機(jī)采鮮葉分級設(shè)備及方法的問題。張?zhí)m蘭等[6]、楊娟等[15]認(rèn)為滾篩+風(fēng)選組合分級效果最優(yōu)，常春等[16]設(shè)計(jì)的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像分析的智能鮮茶葉分選機(jī)分類正確率可達(dá)到90%，此外也可考慮振動(dòng)篩分+風(fēng)選組合分級、初加工過程中分級等分級方法，但哪種方法最適宜還有待比較研究。②機(jī)采鮮葉是否需要分級問題。是否所有機(jī)采鮮葉均需要分級加工呢？前期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，部分企業(yè)并不贊同機(jī)采鮮葉分級加工，如生產(chǎn)眉茶，機(jī)采原料基本是1芽3葉以上，鮮葉分級并沒有意義；生產(chǎn)炒青或名優(yōu)綠茶時(shí)，機(jī)采原料為1芽2葉左右，若不分級直接加工成干茶后再進(jìn)行風(fēng)選、色選，亦能獲得較好品質(zhì)的商品茶。朱躍進(jìn)等[7]利用機(jī)采原料初制毛峰茶后進(jìn)行抖篩、圓篩、風(fēng)選等精加工，即可包裝銷售。所以機(jī)采鮮葉是否分級還需要看原料質(zhì)量如何以及加工什么產(chǎn)品，不能一概而論。

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