大型連續(xù)綠茶精制加工生產(chǎn)線研發(fā)

摘要 茶葉加工技術(shù)與裝備是茶葉產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，對行業(yè)發(fā)展起著舉足輕重的作用。為實(shí)現(xiàn)綠茶加工機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)，設(shè)計(jì)了大型連續(xù)綠茶精制加工生產(chǎn)線，闡述了該生產(chǎn)線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)及安裝調(diào)試應(yīng)用?；赑LC控制的大型連續(xù)綠茶精制加工生產(chǎn)線，主要由鮮葉上料輸送機(jī)、大型滾筒殺青機(jī)、冷卻回潮機(jī)、四機(jī)協(xié)同聯(lián)動(dòng)式揉捻機(jī)組、并列連續(xù)預(yù)烘干機(jī)組、儲(chǔ)料倉、計(jì)量分料裝置、茶葉炒干與拋光機(jī)組、篩分裝置、風(fēng)選裝置及配套的測控系統(tǒng)等組成。針對綠茶加工工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)，采用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)茶葉加工企業(yè)的廠房實(shí)際情況，靈活安裝組線，滿足企業(yè)個(gè)性化需求?；谀：齈ID溫度控制的大型滾筒殺青機(jī)雙模糊控制技術(shù)，解決了傳統(tǒng)殺青溫度與時(shí)間無法實(shí)現(xiàn)精確控制的難點(diǎn)問題。采用鏈?zhǔn)焦伟遢斔椭悄芗恿涎b置與多機(jī)聯(lián)動(dòng)協(xié)同連續(xù)揉捻控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多機(jī)協(xié)同聯(lián)動(dòng)式自動(dòng)加料連續(xù)揉捻，邊進(jìn)料邊揉捻，揉捻均勻度高。生產(chǎn)線上殺青機(jī)、理?xiàng)l機(jī)和烘干機(jī)各環(huán)節(jié)溫度采用模糊PID控制，解決了茶葉加工溫度、投葉量與殺青、理?xiàng)l、烘干時(shí)間實(shí)時(shí)配合的問題，輸入不同等級、不同重量的鮮葉可輸出相適應(yīng)的殺青溫度和時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對茶葉生產(chǎn)過程的精確控制，減少人為因素的干擾，實(shí)現(xiàn)綠茶的智能化生產(chǎn)。近年來，生產(chǎn)線用戶遍布皖、蘇、浙、云、貴、川、豫、湘、鄂和陜等10多個(gè)省份200余家茶葉生產(chǎn)企業(yè)。該生產(chǎn)線的推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了茶葉規(guī)?；a(chǎn)，保證了茶葉品質(zhì)，對茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞 綠茶加工；大型滾筒；PLC控制；生產(chǎn)線；殺青；連續(xù)揉捻；炒干；拋光

中圖分類號(hào) TS272.3" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A" "文章編號(hào) 1007-7731（2024）14-0001-06

DOI號(hào) 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.14.001

Development of a large-scale continuous green tea refining and processing production line

CAO Chengmao1" " SUN Yan1" " WANG Sanjiu2" " QIN Kuan1" " WU Zhengmin1" " WU min1" " BI Haijun1" " GE Jun1

（1Anhui Agricultural University，Hefei 230036，China;

2Anhui Sanjiu Agricultural Equipment Technology Co.， Ltd.， Xuancheng 242000， China）

Abstract Technology and equipment used in tea processing are fundamental to the development of the tea industry， playing a crucial role in its growth. To achieve the automation of green tea processing machinery production， a large-scale continuous green tea refining production line was designed， the system structure of the production line， the main production stages， and the installation， debugging， and application were described. The large-scale continuous green tea refining production line based on PLC （Programmable logic controller） control was mainly consists of fresh leaf feeding conveyors， large drum fixation machines， cooling and rehumidifying machines， a four-machine coordinated rolling unit， parallel continuous pre-drying units， storage bins， metering and distributing devices， tea frying and polishing units， screening devices， air selection devices， and accompanying monitoring and control systems. Targeting various stages of the green tea processing technique， the modular design allows flexible installation and assembly of the production line according to the actual conditions of the tea processing company’s facilities， thus meeting the personalized needs of enterprised. Dual fuzzy control technology based on fuzzy PID temperature control for the large drum fixation machine addressed the pain points and difficulties of achieving precise control over the fixation temperature and time. Chain scraper conveyor intelligent feeding device and the multi-machine coordinated rolling control technology enable automated feeding and continuous rolling， with simultaneous feeding and rolling， ensuring high uniformity in rolling. On the production line， the temperatures of the fixation machine， sorting machine， and drying machine were controlled using fuzzy PID， resolving issues related to the real-time coordination of tea processing temperature， leaf input quantity， and the timing for fixation， sorting， and drying. This system can input fresh leaves of different grades and weights， outputting corresponding fixation temperatures and times， thus achieving precise control over the tea production process， reducing human interference， and realizing intelligent green tea production. In recent years， users from over 200 tea production enterprises in more than ten provinces， including Anhui， Jiangsu， Zhejiang， Yunnan， Guizhou， Sichuan， Henan， Hunan， Hubei， and Shaanxi Province， had adopted this production line. The promotion and application of the production line developed by our team had achieved large-scale tea production， ensured tea quality， and hold significant importance for the development of the tea industry.

Keywords green tea processing; large drum; PLC control; production line; fixation process; continuous rolling; frying; polishing

茶產(chǎn)業(yè)是特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)之一，茶葉加工技術(shù)的發(fā)展可推動(dòng)茶產(chǎn)品的高質(zhì)量生產(chǎn)和助力茶產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級[1]。我國茶葉加工機(jī)械化發(fā)展始于20世紀(jì)50年代左右，隨著科技的不斷進(jìn)步，茶葉加工機(jī)械也得到了迅速發(fā)展，到2000年左右，大宗茶和部分名優(yōu)茶的加工已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化[2-3]。目前部分茶葉生產(chǎn)機(jī)械已采用智能檢測、自動(dòng)化控制及機(jī)—電—液—?dú)饬︱?qū)動(dòng)等技術(shù)，這些技術(shù)的采用，進(jìn)一步提高了茶葉生產(chǎn)機(jī)械的作業(yè)效率和精度[4-6]。茶葉加工機(jī)械化程度較高，實(shí)踐中大部分是單機(jī)加工，加工效率、集約化程度有待進(jìn)一步提高；多臺(tái)單機(jī)設(shè)備組合式生產(chǎn)模式，需要手工輔助，存在勞力投入多、質(zhì)量不穩(wěn)定及成本高等不利因素。為了有效提高茶葉生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化程度，需要引導(dǎo)茶葉加工向集約化轉(zhuǎn)變，增加規(guī)?；枞~加工機(jī)械及自動(dòng)化生產(chǎn)線的市場供給[7]。本研究基于可編程邏輯控制器（Programmable logic controller，PLC）控制技術(shù)[8]，融合茶葉加工工藝要求，對殺青、揉捻、預(yù)烘干、稱重、炒干與拋光及篩分與風(fēng)選等環(huán)節(jié)采用模塊化設(shè)計(jì)，可以靈活安裝組成自動(dòng)化生產(chǎn)線，滿足企業(yè)個(gè)性化需求。研制的大型連續(xù)綠茶加工自動(dòng)化生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)對茶葉生產(chǎn)過程中溫濕度等參數(shù)的精確控制，減少了人為因素的干擾，實(shí)現(xiàn)綠茶的智能化生產(chǎn)，滿足規(guī)?；?、集約化綠茶加工的需要。產(chǎn)品的推廣與應(yīng)用，對茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

1 生產(chǎn)線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

大型連續(xù)綠茶精制全自動(dòng)加工生產(chǎn)線整體架構(gòu)如圖1所示。主要包括鮮葉上料輸送機(jī)、大型滾筒殺青機(jī)、冷卻回潮機(jī)、四機(jī)協(xié)同聯(lián)動(dòng)式揉捻機(jī)組、并列連續(xù)預(yù)烘干機(jī)組、自動(dòng)炒干與拋光機(jī)組、儲(chǔ)料倉、計(jì)量分料裝置、篩分與風(fēng)選裝置及配套的測控系統(tǒng)等。

1.1 工作原理

如圖1所示，經(jīng)過初步萎凋、攤涼的茶鮮葉，由上料輸送機(jī)送入大型滾筒殺青機(jī)殺青，殺青料經(jīng)解塊冷卻回潮后送入四機(jī)協(xié)同聯(lián)動(dòng)式揉捻機(jī)組揉捻，揉捻料經(jīng)過并列連續(xù)烘干機(jī)組預(yù)烘干，再通過炒干、拋光和篩分后完成茶葉加工。根據(jù)茶葉加工工藝要求，在殺青與揉捻環(huán)節(jié)之間增加冷卻回潮環(huán)節(jié)，解決大型殺青機(jī)輸出的高溫、高濕物料，通過冷卻回潮攤涼，不僅可以去除茶葉中的青草氣，還可以使茶葉質(zhì)地變?nèi)彳?，便于揉捻成型。茶葉經(jīng)揉捻后，由于含水量較高，加之揉捻緊實(shí)，易結(jié)塊成團(tuán)，在揉捻與炒干、拋光環(huán)節(jié)增加并列連續(xù)動(dòng)態(tài)預(yù)烘干機(jī)組，目的是對茶葉進(jìn)行解塊和預(yù)烘干，便于后期炒干和拋光加工。根據(jù)揉捻物料的多少，適配并列2～4臺(tái)預(yù)烘干機(jī)，實(shí)現(xiàn)揉捻輸出物料與后續(xù)工序的匹配。預(yù)烘干機(jī)將茶葉烘干至含水率10%以下，而后由計(jì)量分料裝置定量有序地送入炒干與拋光機(jī)組，目的是使茶葉緊結(jié)成卷曲型，表面平滑有光澤，同時(shí)提升茶葉的香氣和品質(zhì)，達(dá)到規(guī)定貯藏的含水率。

1.2 控制系統(tǒng)

生產(chǎn)線控制系統(tǒng)架構(gòu)根據(jù)綠茶的加工工藝流程和加工設(shè)備，滿足生產(chǎn)線的控制特點(diǎn)和需求，設(shè)計(jì)了基于PLC的集散控制系統(tǒng)。生產(chǎn)線整體控制系統(tǒng)由3個(gè)部分組成（圖2），包括過程監(jiān)控層、數(shù)據(jù)傳輸層和現(xiàn)場控制層。過程監(jiān)控層利用LabVIEW（Laboratory virtual instrumentation engineering workbench）軟件平臺(tái)對下位PLC組網(wǎng)系統(tǒng)采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)參數(shù)設(shè)置、監(jiān)視數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析及故障診斷預(yù)警等功能。數(shù)據(jù)傳輸層實(shí)現(xiàn)上位監(jiān)控軟件與下位控制雙向通信，主要利用PLC控制器中的開放式用戶通信和LabVIEW軟件中的傳輸控制協(xié)議（Transmission control protocol，TCP）進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，使用S7-200 SMART PLC自帶的網(wǎng)絡(luò)接口與上位S7-300和計(jì)算機(jī)連接在同一網(wǎng)絡(luò)，即可進(jìn)行上、下位機(jī)之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。

下位機(jī)控制系統(tǒng)由多個(gè)控制子系統(tǒng)組成，現(xiàn)場控制層的控制系統(tǒng)選用西門子S7-200 SMART系列 PLC作為主站控制器，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用采集卡設(shè)備獲取各傳感器信號(hào)，包括溫度、含水率、壓力和轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸層是基于以太網(wǎng)總線TCP傳輸控制協(xié)議實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)之間的雙向數(shù)據(jù)通信，它是整個(gè)系統(tǒng)的橋梁。下位機(jī)采集的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸層傳輸?shù)竭^程監(jiān)控層，過程監(jiān)控層通過LabVIEW軟件編寫分析程序，并將分析結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在監(jiān)控界面上；同時(shí)人機(jī)交互界面設(shè)置的工藝參數(shù)通過數(shù)據(jù)傳輸層實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制。

2 主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)

2.1 殺青環(huán)節(jié)

殺青環(huán)節(jié)存在的主要問題是葉片容易殺透，而莖梗不易殺透，需要更高的溫度，導(dǎo)致出現(xiàn)莖梗殺透而葉片殺老的情況。針對這一情況，采用基于雙模糊控制技術(shù)的大型滾筒式殺青機(jī)[9]，具有有效殺透鮮葉、保證茶葉高香避免青草味等優(yōu)勢。其結(jié)構(gòu)主要由上料輸送機(jī)構(gòu)、滾筒體、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、通風(fēng)口、加熱系統(tǒng)和出料裝置等組成。大型滾筒殺青機(jī)的滾筒設(shè)計(jì)直徑1.2 m，螺旋導(dǎo)葉筋板的高度較高，物料在滾筒中不斷被翻拋的空間大、行程長，能充分混合熱風(fēng)、交換水分，實(shí)現(xiàn)莖梗、芽頭和葉片水分均勻。由于殺青空間大，利于抑制茶葉多酚類化合物的酶促氧化反應(yīng)、散發(fā)青草氣和蒸發(fā)水分等，使葉質(zhì)變?nèi)彳浀耐瑫r(shí)富有韌性，便于揉捻成型[10]。

通過檢測殺青滾筒內(nèi)的鮮葉投葉量和鮮葉等級，應(yīng)用模糊控制規(guī)則決策，實(shí)時(shí)調(diào)整殺青時(shí)間和殺青溫度的設(shè)定值，并在殺青溫度中嵌入模糊比例—積分—微分（Proportional integral differential，PID）控制，實(shí)現(xiàn)對殺青溫度的精確控制，有效解決了茶葉殺青方式受人為因素影響，無法實(shí)現(xiàn)精確控制的難點(diǎn)問題。結(jié)合茶葉加工工藝參數(shù)要求，利用LabVIEW軟件將系統(tǒng)整體的模糊控制與溫度的模糊PID控制相結(jié)合，既實(shí)現(xiàn)了茶葉殺青環(huán)節(jié)的智能控制，又實(shí)現(xiàn)了茶葉殺青時(shí)的溫濕度控制，達(dá)到了理想的殺青效果[9-10]。

2.2 冷卻回潮環(huán)節(jié)

設(shè)計(jì)冷卻回潮環(huán)節(jié)，主要是避免大型殺青機(jī)輸出的高溫、高濕物料，直接進(jìn)入揉捻機(jī)。殺青機(jī)的出口溫度高達(dá)300 ℃左右，殺青過程中高溫可以蒸發(fā)出茶葉中的一部分水分，使茶葉質(zhì)地變得柔軟，殺青后的物料溫度較高，水汽較大。冷卻回潮環(huán)節(jié)即根據(jù)殺青出料口的量，設(shè)計(jì)攤涼設(shè)備，讓快速高溫失水的殺青料冷卻回潮，使茶葉制品芽、葉片和莖不同部位的水分分布更加均勻，同時(shí)通過散熱帶走大量水汽，然后進(jìn)入揉捻環(huán)節(jié)，可以減少碎茶率和提高茶葉色澤品質(zhì)。

2.3 連續(xù)揉捻環(huán)節(jié)

茶葉揉捻機(jī)具有破壞茶葉組織細(xì)胞、擠出茶汁和增加沖泡次數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，揉捻后的茶葉口味更佳、更耐泡。揉捻機(jī)組設(shè)計(jì)以4個(gè)單體為一組，由供料系統(tǒng)、4個(gè)單體揉捻機(jī)、不銹鋼工作臺(tái)、機(jī)架、氣動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等組成。每個(gè)揉捻單體主要由機(jī)架、大渦輪式變速箱、揉捻底盤、揉捻桶、揉捻蓋、電動(dòng)機(jī)、壓力傳感器、編碼器和氣動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。揉捻供料部分采用不銹鋼鏈?zhǔn)焦伟鍌魉玩溳斔汀８鶕?jù)輸出的控制信號(hào)，氣動(dòng)閥控制氣動(dòng)缸開啟鏈?zhǔn)焦伟鍌魉玩溝轮螇K，打開物料輸送通道，經(jīng)殺青攤涼后的物料由輸送通道送至揉捻盤，隨著物料不斷送入，揉捻桶的物料高度不斷增高，壓力不斷增加。當(dāng)安裝在揉捻蓋下的壓力傳感器檢測到的壓力達(dá)到預(yù)定值時(shí)，PLC控制器輸出信號(hào)，由氣動(dòng)閥控制氣動(dòng)缸關(guān)閉傳送鏈下支撐塊，同時(shí)打開下一個(gè)鏈板傳送鏈下支撐塊，為下一個(gè)揉捻單體機(jī)提供物料，以此重復(fù)類推，完成一個(gè)循環(huán)后，接著同樣進(jìn)行下一次循環(huán)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)揉捻。經(jīng)揉捻后的物料，由PLC控制器根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間控制揉捻物料輸出，由輸出傳送帶送至并列連續(xù)預(yù)烘干機(jī)組。多機(jī)協(xié)同聯(lián)動(dòng)式自動(dòng)加料連續(xù)揉捻方式，邊進(jìn)料邊揉捻，揉捻均勻度更高[11]。

2.4 預(yù)烘干環(huán)節(jié)

預(yù)烘干環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)并列連續(xù)烘干機(jī)組，根據(jù)揉捻物料的多少，配置烘干機(jī)組數(shù)。茶葉完成揉捻工序后，首先通過烘干設(shè)備的梳齒式解塊機(jī)對揉捻后的茶葉進(jìn)行解塊，達(dá)到均勻鋪葉的目的，便于充分預(yù)烘干。烘干箱內(nèi)采用空氣熱對流的方式經(jīng)過多層帶式傳動(dòng)，使茶葉與熱空氣充分熱交換，進(jìn)行干燥。通過控制變頻電機(jī)速度，實(shí)現(xiàn)控制物料烘干時(shí)間，預(yù)烘干初步干燥完成后，物料傳送至儲(chǔ)料倉。儲(chǔ)料倉在生產(chǎn)線中起到緩沖作用，保證殺青、冷卻回潮、揉捻及預(yù)烘干工序的連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷匹配。經(jīng)計(jì)量分料裝置稱重，通過傳送帶按照設(shè)定的順序，為炒干機(jī)送料。

2.5 炒干與拋光環(huán)節(jié)

炒干與拋光機(jī)組設(shè)計(jì)為上下雙層結(jié)構(gòu)，上層為炒干機(jī)組、下層為拋光機(jī)組[12] ，如圖3所示。儲(chǔ)料倉的物料經(jīng)傳送帶送至稱重系統(tǒng)，稱重系統(tǒng)根據(jù)物料的要求稱重，而后按照設(shè)定的程序，定量依次將物料輸送至炒干機(jī)進(jìn)行炒干。主要工序如下。

（1）稱重。按照設(shè)計(jì)要求將預(yù)烘干的茶葉由儲(chǔ)料倉通過傳送帶輸送至稱重裝置，達(dá)到設(shè)定的重量之后，由上料提升機(jī)輸送至炒干與拋光機(jī)組。由于稱重器加料稱重，需要一定的時(shí)間，為了保證生產(chǎn)的連續(xù)性，稱重裝置設(shè)置2個(gè)，輪流依次稱重、輸送。

（2）加料。提升機(jī)將物料提升至不銹鋼結(jié)構(gòu)的加料槽，槽內(nèi)用不銹鋼鏈板式刮板傳送，按照設(shè)定的程序，依次定量分別為多個(gè)炒干機(jī)組加料。

（3）炒干。經(jīng)提升傳送機(jī)將稱重后的茶葉送入炒干機(jī)的入料口，進(jìn)行炒干加工，炒干溫度采用PID閉環(huán)控制，炒干完成后，將物料送入對應(yīng)的下層拋光機(jī)組。

（4）拋光。拋光機(jī)無需加熱，在常溫下，茶葉在旋轉(zhuǎn)的六棱滾桶內(nèi)翻拋，一是使干燥的茶葉充分緩蘇，溫度內(nèi)外一致；二是使茶葉在翻拋過程中更加緊實(shí)光滑；三是提升茶葉香氣，相當(dāng)于利用物料的余熱烘焙。

2.6 篩分與風(fēng)選環(huán)節(jié)

篩分與風(fēng)選是茶葉精制加工工藝中非常重要的一環(huán)，其效果直接影響茶葉的價(jià)值[13]。采用雙層茶葉篩分與風(fēng)選裝置，主要由篩分風(fēng)選室、末片室、觀察窗、喂料裝置、開合機(jī)構(gòu)和分茶隔板等組成。雙層茶葉風(fēng)選機(jī)，在風(fēng)選室內(nèi)部設(shè)置上風(fēng)選室和下風(fēng)選室，在上下風(fēng)選室內(nèi)各設(shè)置一臺(tái)離心風(fēng)機(jī)，在一臺(tái)機(jī)器上對三口的茶葉進(jìn)行二次風(fēng)選，一方面提高風(fēng)選效率，另一方面，減少工人的重復(fù)工作，減少風(fēng)選機(jī)的占地面積。在上風(fēng)選室、下風(fēng)選室各設(shè)置有兩扇觀察窗，便于觀察風(fēng)選室的內(nèi)部物料情況，幫助操作者更好地觀察茶葉的落料情況，調(diào)節(jié)相應(yīng)的工藝參數(shù)[13]。

3 安裝調(diào)試

3.1 生產(chǎn)線安裝

大型連續(xù)綠茶精制全自動(dòng)加工生產(chǎn)線，可以根據(jù)茶葉加工企業(yè)的廠房實(shí)際情況，靈活安裝組線。依據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)能選擇大型滾筒殺青機(jī)單臺(tái)或2臺(tái)并列運(yùn)行，四機(jī)協(xié)同聯(lián)動(dòng)式揉捻機(jī)組多組串聯(lián)、并聯(lián)，靈活選配。并列連續(xù)預(yù)烘干機(jī)組、冷卻回潮機(jī)和輸送機(jī)組可以根據(jù)企業(yè)訂單要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)組配，以滿足企業(yè)的個(gè)性化需求。例如，湖北某茶葉加工企業(yè)根據(jù)需求設(shè)計(jì)組配生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線采用雙臺(tái)滾筒殺青機(jī)并列運(yùn)行，揉捻部分采用2個(gè)四聯(lián)揉捻機(jī)組串聯(lián)后再并列運(yùn)行模式，日處理鮮茶葉超50 000 kg，加工成品干茶超10 000 kg。生產(chǎn)線部分上料與殺青、揉捻、炒干與拋光機(jī)安裝現(xiàn)場如圖4所示。生產(chǎn)線上殺青機(jī)、理?xiàng)l機(jī)及烘干機(jī)各環(huán)節(jié)溫度采用模糊PID控制，解決了茶葉加工溫度、投葉量與殺青、理?xiàng)l及烘干時(shí)間實(shí)時(shí)配合的問題，輸入不同等級、不同重量的鮮葉可以輸出相適應(yīng)的殺青溫度和時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對茶葉生產(chǎn)過程的精確控制，減少了人為因素的干擾，實(shí)現(xiàn)綠茶的智能化生產(chǎn)。

3.2 推廣應(yīng)用

通過長期的實(shí)踐，融合茶葉加工工藝要求，不斷優(yōu)化茶葉加工工藝，研制出大型連續(xù)綠茶精制全自動(dòng)加工生產(chǎn)線以及生產(chǎn)線上各環(huán)節(jié)（自動(dòng)化殺青、自動(dòng)化揉捻、自動(dòng)化炒茶和自動(dòng)化烘干等模塊）共5個(gè)系列10款裝備，提高了茶葉加工生產(chǎn)效益，促進(jìn)了茶葉加工生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展。近三年來，皖、蘇、浙、云、貴、川、豫、湘、鄂和陜等十余個(gè)省份200余家茶葉生產(chǎn)企業(yè)，采用該生產(chǎn)線或加工裝備，實(shí)現(xiàn)綠茶加工產(chǎn)業(yè)升級，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益得到很大提升。

研究團(tuán)隊(duì)以“打造精品茶機(jī)、服務(wù)億萬茶農(nóng)”為己任，以“服務(wù)茶產(chǎn)業(yè)、實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、高效智能化、保障清潔化”為發(fā)展方向，逐步改進(jìn)茶葉生產(chǎn)加工工藝，穩(wěn)步擴(kuò)展銷售市場，圍繞大型連續(xù)綠茶精制加工生產(chǎn)線的生產(chǎn)研制和推廣應(yīng)用，取得發(fā)明專利15件，形成企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，該項(xiàng)成果獲省級科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。自動(dòng)加工生產(chǎn)線的推廣應(yīng)用，改變了常規(guī)茶區(qū)加工作業(yè)模式，降低了茶葉生產(chǎn)成本，提高了茶葉生產(chǎn)效率，保證了茶葉品質(zhì)。

4 結(jié)論

（1）基于模糊PID溫度控制的大型滾筒殺青機(jī)雙模糊控制技術(shù)，解決了傳統(tǒng)茶葉殺青方式受人為因素影響，無法實(shí)現(xiàn)精確控制的難題。通過檢測殺青滾筒中的鮮葉投葉量和鮮葉等級，應(yīng)用模糊控制規(guī)則決策，實(shí)時(shí)調(diào)整殺青時(shí)間和殺青溫度的設(shè)定值，并在殺青溫度中嵌入模糊PID控制，實(shí)現(xiàn)殺青溫度的精準(zhǔn)控制。

（2）采用鏈?zhǔn)焦伟遢斔椭悄芗恿涎b備與多機(jī)聯(lián)動(dòng)協(xié)同連續(xù)揉捻控制技術(shù)，使多個(gè)單體揉捻機(jī)根據(jù)控制程序依次加料、協(xié)同工作，形成一個(gè)連續(xù)揉捻組合，使生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)更緊湊，從而節(jié)約用地，降本增效。針對不同茶葉加工工藝，設(shè)定精準(zhǔn)控制揉捻力度，成條率高。

（3）采用茶葉自動(dòng)化炒干拋光裝備與連續(xù)輸送智能分料技術(shù)，將儲(chǔ)料倉的物料經(jīng)傳送帶送至稱重系統(tǒng)自動(dòng)稱重，按照設(shè)定的控制程序，定量依次將物料輸送至多組炒干機(jī)進(jìn)行自動(dòng)炒干，實(shí)現(xiàn)連續(xù)輸送智能分料。通過自動(dòng)控制溫度，變頻電機(jī)帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒內(nèi)的筋條板帶動(dòng)茶葉在桶內(nèi)不斷翻拋，實(shí)現(xiàn)茶葉干燥、緊條、定型和提升香氣等功能。

本研究基于PLC控制技術(shù)，融合茶葉加工工藝要求，對殺青、揉捻、預(yù)烘干、稱重、炒干與拋光及篩分與風(fēng)選等環(huán)節(jié)采用模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)靈活安裝組配自動(dòng)化生產(chǎn)線，滿足企業(yè)個(gè)性化需求。該生產(chǎn)線的推廣應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)茶葉加工作業(yè)方式，降低了茶葉生產(chǎn)成本，提高了茶葉生產(chǎn)效率，保證了茶葉品質(zhì)，同時(shí)有利于解決了用工難、用工貴問題。

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（責(zé)任編輯：何 艷）

基金項(xiàng)目 安徽省科技重大專項(xiàng)（18030701195）。

作者簡介 曹成茂（1964—），男，安徽六安人，博士，教授，從事特色經(jīng)濟(jì)作物機(jī)械化裝備研究。

收稿日期 2024-06-01