清潔智能化技術(shù)在白茶生產(chǎn)加工中的應(yīng)用

張欽部

（福鼎市柴頭山生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，福建 福鼎 355200）

白茶是我國(guó)六大名茶之一，傳統(tǒng)制作不炒不揉，自然萎凋，有嫩香毫香味，含有多種氨基酸和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[1]。白茶清涼降火，滋味甘醇爽口，有多種醫(yī)療保健功效，因此受到廣大消費(fèi)者的青睞。多年陳放的白茶，解毒功效好，因此民間有“一年茶，三年藥，七年寶”的說(shuō)法。從生產(chǎn)加工的角度來(lái)說(shuō)，白茶是我國(guó)最早的茶葉品種之一，上古時(shí)期直接從茶樹(shù)上采摘鮮葉曬干，體現(xiàn)了原生態(tài)的特色?！吨笕∑贰芬仓赋觯骸安枰曰鹱髡邽榇?，生曬者為上，亦近自然，且斷煙火氣耳?！边@說(shuō)明在早期制茶工藝中就非常注重白茶的清潔化生產(chǎn)和天然性。盡管白茶制作工藝簡(jiǎn)單，但是加工過(guò)程控制難度較大，受到環(huán)境、場(chǎng)地和氣候等方面的因素影響，給品控工作帶來(lái)了較大的困難[2]。另一方面，當(dāng)前白茶的產(chǎn)量仍然較低，這主要是生產(chǎn)占地面積較大和工藝技術(shù)水平有待提高等原因所導(dǎo)致的。要提升白茶的品質(zhì)，就要應(yīng)用清潔智能化技術(shù)，確保生產(chǎn)環(huán)境和技術(shù)高度清潔無(wú)污染，發(fā)展清潔化生產(chǎn)線優(yōu)化各類(lèi)控制指標(biāo)，從采摘到銷(xiāo)售所有環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)全程數(shù)字化管理，在盡量貼近傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，保持白茶在外形和內(nèi)質(zhì)上的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)的升級(jí)轉(zhuǎn)型。

1 傳統(tǒng)白茶生產(chǎn)加工的問(wèn)題和技術(shù)難點(diǎn)

1.1 白茶產(chǎn)量較低

白茶產(chǎn)區(qū)主要集中在福鼎、政和兩地，產(chǎn)量占一度占全國(guó)的90%以上，其他地區(qū)盡管有所引進(jìn)，但是種植面積仍然較小，2017年僅占全國(guó)總產(chǎn)量的0.97%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于綠茶等品種。而且花色品種單一，受限于產(chǎn)區(qū)，新品種培育的步伐較慢。近幾年來(lái)，雖然產(chǎn)量有所擴(kuò)大，但是也不足3%，仍然不滿足大規(guī)模連續(xù)性加工的需求。

1.2 人工勞動(dòng)較多

日光萎凋雖然氣味清香，葉張服貼，不過(guò)由于萎凋時(shí)間較長(zhǎng)，人工勞動(dòng)較多，不適合大規(guī)模生產(chǎn)[3]。因此在實(shí)際生產(chǎn)中一般將日光萎凋和室內(nèi)萎凋結(jié)合起來(lái)，即采用復(fù)式萎凋方式，但是該方法也需要反復(fù)搬運(yùn)和晾曬，不僅耗費(fèi)勞動(dòng)力較多，而且一旦遭遇風(fēng)雨天氣就會(huì)造成很大損失。

1.3 茶葉品質(zhì)較差

加溫萎凋方式也存在一定的問(wèn)題，傳統(tǒng)加溫萎凋?yàn)榻鉀Q空間不足的問(wèn)題，使用萎凋鏈或者水篩進(jìn)行彌補(bǔ)，但是這導(dǎo)致了加溫不均勻和不通風(fēng)等問(wèn)題[4]。加溫時(shí)間不足影響白茶品質(zhì)，使用熱風(fēng)加溫也容易造成葉張皺縮，色澤青綠等問(wèn)題，一般在幾天后容易發(fā)生枯黃現(xiàn)象，茶味苦澀。因此就會(huì)出現(xiàn)成品茶色澤花雜等問(wèn)題，采用煤炭進(jìn)行加溫可能帶來(lái)茶品質(zhì)污染等問(wèn)題。此外，干燥溫度的增加會(huì)降低醇類(lèi)、酯類(lèi)的含量，低溫和高濕對(duì)茶葉品質(zhì)造成的影響。

1.4 衛(wèi)生質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

傳統(tǒng)方式下加工白茶，茶葉條形不規(guī)整，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，也容易混入非茶類(lèi)物質(zhì)。無(wú)論是室外露天攤曬，還是室內(nèi)手工攤收，都會(huì)因?yàn)榻佑|蚊蟲(chóng)、灰塵或者操作不當(dāng)造成污染，衛(wèi)生條件明顯不達(dá)標(biāo)。在茶葉精制過(guò)程中，由于手工分揀較多，也容易造成二次污染。比如茶葉掉落到地面上，人手頻繁接觸茶葉，設(shè)備沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行清潔等問(wèn)題，都會(huì)造成污染。

1.5 生產(chǎn)流動(dòng)性差

白茶外形保持伸展形態(tài)，體積遠(yuǎn)高于其它茶類(lèi)，這就提高了存儲(chǔ)、包裝和運(yùn)輸成本。有些生產(chǎn)新工藝中加入了輕揉捻工序，這影響了白茶的傳統(tǒng)口味。外形松大、比重輕還造成了加工過(guò)程中流動(dòng)性差，給連續(xù)加工帶來(lái)了困難，經(jīng)常需要人工輔助[5]。而采用人工挑揀等方式進(jìn)行輔助也容易造成斷碎率高、損耗率大，茶品不均勻等問(wèn)題。

1.6 智能化程度較低

目前白茶生產(chǎn)線智能化程度較低，有些技術(shù)問(wèn)題還難以解決，比如白茶原料中含有較多草毛，如何高效剔除這些異物不需人工分揀也是技術(shù)難點(diǎn)。傳統(tǒng)加工方式過(guò)程不可控不僅是因?yàn)槭艿江h(huán)境和氣候的影響較大，另一個(gè)問(wèn)題在于對(duì)于溫度、濕度、萎凋程度等參數(shù)指標(biāo)主要依賴人工經(jīng)驗(yàn)，施工工序標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化程度也相對(duì)較低，這也造成了品質(zhì)的不穩(wěn)定[6]。此外，在茶塵、噪聲控制技術(shù)等方面也需要進(jìn)行改進(jìn)。

2 白茶清潔智能化生產(chǎn)線的建設(shè)

2.1 建設(shè)總體方案

應(yīng)用清潔智能化技術(shù)，以節(jié)能、衛(wèi)生、安全、高效和提高白茶品質(zhì)為目的。最大限度上保留傳統(tǒng)萎凋方式，同時(shí)要提升智能化和自動(dòng)化水平[7]。整個(gè)加工過(guò)程不落地，全自動(dòng)由機(jī)器操作，滿足對(duì)頭茶、條茶、粉末茶的篩分要求，確保清潔程度大大提高。為降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提升白茶生產(chǎn)加工效率，改善茶葉品質(zhì)，在完善各個(gè)工序，配置拼配機(jī)、圓篩機(jī)、風(fēng)選機(jī)、色選機(jī)、除雜機(jī)、撿剔臺(tái)等設(shè)備。在受到氣候影響時(shí)，應(yīng)用人工光源進(jìn)行萎凋，本文選擇LED冷光源和紅外線熱光源結(jié)合，在沒(méi)有日光時(shí)，采用燈光照明和加溫方式進(jìn)行萎凋。生產(chǎn)線內(nèi)安裝各類(lèi)傳感器設(shè)備，精準(zhǔn)測(cè)量室內(nèi)溫濕度、通風(fēng)、葉溫等各項(xiàng)指標(biāo)，數(shù)據(jù)直接經(jīng)過(guò)系統(tǒng)導(dǎo)出，并且生成溫濕度變化等指標(biāo)曲線，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)化管理。不斷進(jìn)行光照強(qiáng)度、光照時(shí)長(zhǎng)和相關(guān)環(huán)境參數(shù)控制的實(shí)驗(yàn)，獲取最優(yōu)的加工數(shù)據(jù)，為清潔智能化生產(chǎn)線的優(yōu)化提供指導(dǎo)。如有造型必要，可以對(duì)萎凋葉進(jìn)行蒸汽殺青，隨后對(duì)軟葉進(jìn)行造型，這樣有利于保留白茶的色香味。對(duì)于高品質(zhì)白茶，還可以通過(guò)粉碎、提取、凈化、濃縮和干燥等工藝進(jìn)行深加工，制成速溶茶粉。

2.2 萎凋房建設(shè)

使用透光材料建設(shè)日光萎凋室，除了能夠保證節(jié)能環(huán)保和清潔生產(chǎn)之外，還具備透光、保溫、防雨、避風(fēng)等功能。屋頂和墻壁加裝可調(diào)節(jié)太陽(yáng)能板等設(shè)備，可以根據(jù)日光強(qiáng)度和角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，配合儲(chǔ)能設(shè)備，在夜間進(jìn)行加溫操作。朝向?yàn)槟媳痹O(shè)置，滿足晾曬流水線的較長(zhǎng)設(shè)置，在太陽(yáng)東升西落時(shí)能夠均勻照射。讓陽(yáng)光散射狀分布在室內(nèi)，白茶晾曬時(shí)間也可以根據(jù)太陽(yáng)光照進(jìn)行調(diào)節(jié)，在夜間能夠阻止紅外光透出。房間下部開(kāi)設(shè)有排濕裝置，將蒸發(fā)水分和高壓高熱氣體排出。自動(dòng)晾曬裝置包括動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)鏈、擱置架等結(jié)構(gòu)，通過(guò)鏈條帶動(dòng)不同擱置架上下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)循環(huán)萎凋的目的。在萎凋過(guò)程中，根據(jù)光照強(qiáng)度調(diào)整轉(zhuǎn)速，確保所有茶葉晾曬的時(shí)間均勻。沒(méi)有陽(yáng)光時(shí)使用太陽(yáng)能儲(chǔ)能設(shè)備和交流電裝置進(jìn)行燈光萎凋，其溫度和日照溫度相當(dāng)，讓萎凋時(shí)間接近日光萎凋和自然萎凋。為滿足加溫需要，也可輔助熱風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。

2.3 精制生產(chǎn)線配置

白茶通過(guò)拼配機(jī)進(jìn)料，生產(chǎn)線采用傳送帶輸送茶葉，經(jīng)過(guò)交錯(cuò)布置的下料板進(jìn)入圓篩機(jī)。經(jīng)過(guò)多重圓篩之后從出料圓口排出，然后經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩進(jìn)入到風(fēng)選箱內(nèi)，利用吹風(fēng)從后端排出，在風(fēng)力作用下，白茶和雜質(zhì)分離。符合要求的茶葉從一個(gè)出口進(jìn)入到色選機(jī)，其它茶葉和雜質(zhì)經(jīng)過(guò)其它出口待處理。色選機(jī)根據(jù)白茶的顏色進(jìn)行選擇，分選后進(jìn)入除雜機(jī)，通過(guò)靜電除雜的方式進(jìn)行處理，吸附雜物。為提升茶葉質(zhì)量，進(jìn)入第二臺(tái)風(fēng)選機(jī)進(jìn)行二次風(fēng)選，而后傳送到撿剔臺(tái)，進(jìn)行最后分揀。分揀之后將白茶平鋪在傳送帶上，使用裝箱振實(shí)機(jī)進(jìn)行包裝入庫(kù)存儲(chǔ)。對(duì)于第一次的半成品，再進(jìn)入精制系統(tǒng)進(jìn)行篩選，直到茶葉品質(zhì)滿足要求。這一過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)白茶生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，除了清灰、除石、除梗之外，還應(yīng)該剔除毛發(fā)等雜物，確保白茶條形、色澤一致。拼配機(jī)能夠避免人工接觸污染、粉塵量大等問(wèn)題，減少加工的斷碎與損耗率，提升拼配的均勻度。圓篩機(jī)能夠避免白茶因?yàn)橥庑尾灰欢l(fā)生斷裂，運(yùn)動(dòng)平衡，整形能力好。靜電除雜機(jī)大大地降低了人工分揀的工作量，而且剔除效率高，避免了污染現(xiàn)象發(fā)生。選擇風(fēng)選機(jī)的時(shí)候要避免產(chǎn)生粉塵，提升設(shè)備的密封性，同時(shí)智能調(diào)節(jié)風(fēng)速，避免生產(chǎn)中的損耗。

2.4 白茶加工的技術(shù)問(wèn)題解決

（1）流動(dòng)性問(wèn)題的解決，在所有下料和輸送環(huán)節(jié)進(jìn)行加寬加高設(shè)計(jì)，以適應(yīng)白茶的體積；輸送帶要便于拆裝，同時(shí)具備自動(dòng)刮出茶末的功能；風(fēng)選機(jī)也要選擇大容量的，滿足白茶風(fēng)選的需要；抬升底盤(pán)增大落差，同時(shí)使用勻推機(jī)進(jìn)行加高。（2）針對(duì)拼配不均勻的問(wèn)題，改進(jìn)“柜式勻堆”技術(shù)，以“橫鋪豎切”技術(shù)進(jìn)行代替，搭載機(jī)械耙手在開(kāi)堆進(jìn)行豎向撥動(dòng)。此過(guò)程采用智能控制方式，自動(dòng)調(diào)節(jié)行程、步進(jìn)幅度，這不但能降低開(kāi)堆過(guò)程中的斷碎率和損耗率，清潔度也大大提升。（3）異物剔除問(wèn)題的解決，既要提高效率，又要剔除干凈，在實(shí)際加工中困難較大，因此要對(duì)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，比如對(duì)雙排式風(fēng)選機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)置三個(gè)出口，一個(gè)出口出白茶，一個(gè)出砂石等重物，一個(gè)出草毛等輕物。（4）智能化水平不高問(wèn)題的解決，大量應(yīng)用各類(lèi)智能化技術(shù)，逐漸探索機(jī)器代替人工技術(shù)手段，從自動(dòng)稱(chēng)量、打包到視頻監(jiān)控，減少人工依賴。比如在萎凋生產(chǎn)線中，自動(dòng)監(jiān)測(cè)溫濕度，一旦溫濕度超出范圍，就開(kāi)啟風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)智能化調(diào)節(jié)，確保環(huán)境的恒定性。采用GPS等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送箱、自動(dòng)定位等功能，在智能儀表上進(jìn)行顯示。在數(shù)據(jù)采集后，自動(dòng)上傳到服務(wù)器，根據(jù)日常數(shù)據(jù)生成曲線，更好地發(fā)揮大數(shù)據(jù)的作用，為優(yōu)化參數(shù)提供參考依據(jù)。設(shè)置異常檢測(cè)和警報(bào)裝置，比如局部溫度過(guò)高，設(shè)備故障或者堵料等故障發(fā)生，系統(tǒng)要自動(dòng)停機(jī)，并且發(fā)出警報(bào)等待相關(guān)人員檢修。更先進(jìn)的設(shè)備可以根據(jù)故障信息自己顯示故障碼，方便操作人員維護(hù)。系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程控制方案，操作人員能夠在系統(tǒng)內(nèi)實(shí)施在線控制，通過(guò)鼠標(biāo)鍵盤(pán)或者觸屏就可以實(shí)現(xiàn)操作，并且對(duì)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，重要參數(shù)以圖形化的方式顯示，一但發(fā)生故障，能夠立刻傳輸?shù)焦芾砣藛T的移動(dòng)端或者PC端。（5）清潔技術(shù)，除了生產(chǎn)車(chē)間做好清潔之外，還要對(duì)各個(gè)機(jī)器設(shè)備進(jìn)行密封處理，確保在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)有茶粉塵散落。在茶葉投放裝置的源頭就進(jìn)行除塵處理，做好粉塵收集工作，嚴(yán)格將濃度控制在1mg/m3之內(nèi)。車(chē)間內(nèi)也可以安裝除塵設(shè)備，最大限度上降低污染。對(duì)機(jī)器設(shè)備采用分區(qū)隔斷降噪處理，最大程度上降低噪音。還可盡量使用電機(jī)設(shè)備代替振動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)行篩分，減小噪聲。

3 清潔智能化生產(chǎn)線的應(yīng)用效果和參數(shù)控制

3.1 不同加工方式下的白茶品質(zhì)分析

萎凋是白茶最重要的工序，決定了白茶的品質(zhì)和口味，受到萎凋時(shí)間、溫濕度、芽葉含水量等多種因素的影響。萎凋過(guò)程中，芽、葉不同部位失水速度不同，從而形成了白茶的特殊形態(tài)。白茶萎凋主要有以下三種：自然萎凋方式品質(zhì)最好，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本較低，但是受到氣候制約，萎凋時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)量較低。加溫萎凋和復(fù)式萎凋縮短了萎凋時(shí)間，而且環(huán)境可控，但是由于萎凋時(shí)間不足，品質(zhì)不如自然萎凋好，不過(guò)較為穩(wěn)定。相比之下，復(fù)式萎凋比加溫萎凋更節(jié)能，品質(zhì)更佳。當(dāng)前連續(xù)化復(fù)式萎凋也被廣泛采用，但是該模式下環(huán)境不穩(wěn)定，夜間溫度低會(huì)導(dǎo)致萎凋不足，白茶略帶青味。為提升白茶的品質(zhì)，在清潔化生產(chǎn)中，就要不斷提升智能化水平，使之盡量模擬自然萎凋的環(huán)境。

生產(chǎn)中主要采用四種萎凋模式進(jìn)行對(duì)比，在時(shí)長(zhǎng)上，連續(xù)化復(fù)式萎凋時(shí)長(zhǎng)為32h，其它三種為24h?？梢园l(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)加溫模式水浸出物含量顯著高于生產(chǎn)線加工，水篩加溫萎凋黃酮含量顯著高于其它三組，香氣清高、滋味醇厚，但是外形較差；萎凋簾加溫萎凋茶多酚含量最高，外形自然，但香氣淡薄，這可能是萎凋不均所致。連續(xù)化加溫萎凋組茶多酚保留率最低，咖啡堿含量變化較小，氨基酸含量顯著高于其它三組，茶湯亮度值最大，連續(xù)化復(fù)式萎凋外形欠勻整，咖啡堿含量顯著降低，香氣滋味均帶青，這是由于萎凋不足所致。

總體來(lái)說(shuō)，采用清潔智能化生產(chǎn)方式茶葉品質(zhì)更好，生產(chǎn)效率更高，特別是經(jīng)過(guò)機(jī)器生產(chǎn)線精制之后，茶葉分離出的異物明顯增加。而傳統(tǒng)加溫方式不僅效率較低，雜質(zhì)較多，而且香氣不高，滋味偏淡。在清潔智能化生產(chǎn)線下，白茶成茶率高達(dá)98%，勞動(dòng)力使用減少50%，生產(chǎn)效率提高到3倍，轉(zhuǎn)色均勻，外形較好，在成本方面和加溫萎凋相比也能夠下降15%左右，而且對(duì)環(huán)境控制的能力越來(lái)越高。

3.2 生產(chǎn)中各種參數(shù)的控制

在生產(chǎn)加工中，可以發(fā)現(xiàn)，葉溫越高，萎凋越快，因此要通過(guò)智能化手段合理控制溫度，避免快速萎凋。因?yàn)槲驎r(shí)間短會(huì)造成茶湯苦澀，這主要是由于多酚類(lèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化不充分，萎凋時(shí)間長(zhǎng)茶湯滋味淡薄，這是由于物質(zhì)消耗過(guò)多所導(dǎo)致的?？梢酝ㄟ^(guò)智能化控制手段將萎凋溫度、相對(duì)濕度和時(shí)間分別控制在22℃，70%和60h左右。將葉溫控制在30℃，萎凋葉減重率在10%到30%左右。

醇醛脂類(lèi)及芳香族化合物是白茶香氣的主要成分，部分是鮮葉原有，部分是加工中轉(zhuǎn)化而成。不同品種、原料和加工方式下，白茶的香氣存在差異，高質(zhì)量的原料品級(jí)讓白茶富有嫩香味，新品種和新工藝對(duì)茶葉花香影響巨大，不同的原料品種也與加工中產(chǎn)生的香氣變化密不可分。因此在加工中要不斷嘗試引入新品種，創(chuàng)新加工工藝，生產(chǎn)出富有特色香味的白茶。

白茶成茶是一個(gè)緩慢氧化的過(guò)程，其原理主要是通過(guò)茶多酚等物質(zhì)的氧化反映，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)、多糖的降解以及色香物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，比如白茶陳化中主要發(fā)生酶促、氧化等一系列反應(yīng)，在生產(chǎn)中要通過(guò)智能化監(jiān)測(cè)手段深入研究其發(fā)生規(guī)律，比如茶葉的陳化以含水量控制在6%，溫度在5℃為宜。

4 結(jié)語(yǔ)

在白茶加工中，要以清潔智能化生產(chǎn)為目標(biāo)，不斷推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，精確控制白茶生產(chǎn)的參數(shù)，減少人工成本和費(fèi)用投入，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、智能化、連續(xù)化和清潔化生產(chǎn)。除了提升產(chǎn)業(yè)品質(zhì)和衛(wèi)生質(zhì)量，降低成本投入，減少人工勞動(dòng)，提高生產(chǎn)效率之外，考慮到連續(xù)化生產(chǎn)能耗較高，因此本文提出了以日光萎凋和自然萎凋結(jié)合，采用太陽(yáng)能等新能源提供部分電力，采用燈光代替加溫，通過(guò)智能控溫等手段進(jìn)行控制的方法，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。