祁红初制自动化生产线及工艺技术特点

周世威，徐乾，孙西杰，陆国富

（安徽省祁门县祁红茶业有限公司，安徽祁门 245600）

1 祁红自动化生产线的研制开发背景

随着农村城镇化进程的加快，青壮年劳动力的转移，农村劳动力紧缺的矛盾日益突出，“祁红”加工在半机械化基础上向自动化、智能化转变势在必行。目前以手工和半机械化为主的祁红生产加工已不能满足市场需求，设备的简陋、加工环境的不卫生以及人工操作的随意性对“祁红”的品质产生了较大的影响，从而也影响了“祁红”的品牌形象，因此，“祁红”自动化、智能化加工关键技术及设备的缺乏已经成为制约“祁红”产业化发展的瓶颈。只有尽快研究“祁红”自动化、智能化加工关键技术，开发出自动化、智能化加工关键设备，才能使“祁红”产业早日复兴，重现当年辉煌[1]。

考虑到祁红生产加工传统制茶工艺中的萎凋、揉捻、发酵、烘干四个重要工序的特点，为了保证自动化、智能化生产的祁红品质不下降，并且最大程度地模拟传统制茶工艺，缩小自动化、智能化生产的祁红与传统的半机械化生产的祁红的品质差距，在进行工艺及装备设计时应遵循以下原则：

（1）制茶工艺与茶叶机械相结合。既考虑传统制茶工艺的要求，在自动化、智能化可实现的前提下，尽量实现传统工艺，以提高自动化、智能化生产的红茶品质，同时也要在保证品质的前提下，对传统工艺进行有利的改革与创新，以适应祁红自动化、智能化生产的要求。

（2）保持在制品传统特性。自动化、智能化加工时各工序茶叶在制品的萎凋程度、发酵程度、发酵时温度、湿度和含水率等关键参数与传统工艺保持一致。

（3）改进现有设备。对“祁红”生产加工的萎凋槽、发酵室等关键装备加以改进设计，与祁红生产加工特点相适应，避免红叶、焦叶或发酵过度、不匀等现象产生。

（4）充分借鉴多茶类加工技术和理念。连续萎凋技术使鲜叶在运动中完成萎凋，借鉴了乌龙茶做青技术；实行两段式变温发酵，其原理与传统工艺一致。

通过对相关资料收集，课题组对祁红生产加工的传统制茶工艺进行分析，并考察了目前茶叶机械化生产加工的相关机械后，提出了“祁红”自动化、智能化初加工关键技术研发与应用的关键设备设计方案，并邀请茶机厂和茶叶加工等相关专家对项目设计方案进行论证及改进设计后，最终研制建立了一条祁红初制自动化生产线。

2 祁红的自动化生产线简介

2.1 萎凋

祁红自动化初制生产线采用祁红萎凋机组进行萎凋。萎凋机组由两台萎凋机和两台平输机组成并形成一个闭合回路，萎凋机由机体框架、供热（干热风管道）装置、萎凋腔室、输送装置和萎凋机组控制装置五部分组成。

鲜叶由鲜叶输送装置送入萎凋机后，开启送汽管道阀门、送风机和萎凋机组电源，调节温控和萎凋机组转速，根据鲜叶等级在萎凋机组控制柜上设定各工艺参数。萎凋过程中，保持测量萎凋机组各段温度的变化，并通过风门适当调节，确保萎凋机组内各段温度一致。一般掌握萎凋初期温度可略高，后期略低。鲜叶在萎凋机组内进行动态循环萎凋直至萎凋结束。

2.2 揉捻

祁红自动化初制生产线采用祁红揉捻机组（65型）进行揉捻。揉捻机组由揉捻机组控制装置、自动称量装置、揉捻机（8台）、解块筛分机、揉捻机组平台、出叶装置（振动槽）、输送装置部件等组成。

揉捻开始前根据不同等级的鲜叶在揉捻机组控制装置上设定相应的揉捻参数，萎凋后的鲜叶经称量后下到揉捻机时，将萎凋叶按压结实，确保叶面高度和揉桶齐平，然后启动揉捻机。揉捻过程中注意观察实际揉捻效果，根据揉捻效果对加压、减压及时间参数进行微调，并掌握好“嫩叶轻压、老叶重压”“轻萎凋轻压、重萎凋重压”的原则，逐渐增加压力，不能一次压死。揉捻结束后，务必把揉桶内及振动槽上的揉捻叶清扫干净，防止揉捻叶变质。

2.3 发酵

祁红自动化初制生产线采用祁红发酵机组进行发酵。发酵机组由发酵机组控制装置、超声波加温加湿装置、发酵机1、发酵机2、输送装置部件等组成。

揉捻叶输送至发酵机前60 min 启动发酵机组控制装置，并提前30 min 在发酵机组控制装置上设定好1、2号发酵房内湿度、温度等相关参数。原料叶老嫩、原料叶整碎度、揉捻程度决定发酵时间，同时也与原料叶加工的季节、发酵室温度、湿度有关。发酵时间根据鲜叶嫩度控制在60～200 min 之间，视发酵叶变化和气温变化情况，酌情延长或缩短。整个发酵过程分两段进行，第一段为高温短时发酵，在发酵机1 中进行；第二段低温长时发酵，在发酵机2 中进行。

2.4 干燥

祁红自动化初制生产线采用6CH-21型茶叶烘干机组进行干燥。烘干机组由3台6CH-21型茶叶烘干机、蒸汽热风转化器、1台摊晾回潮机，2台茶叶冷却装置组成，烘干机组由锅炉高压蒸汽供热。

开机前，要全面检查各台烘干机及摊凉回潮机的传动，转速，保持机体的清洁。开启第一台烘干机，空机运转2 min，然后开启蒸汽热风转化器，通过热风输入管向烘干机内输入热风；开启第一台烘干机后，每间隔10 min 依次开启第二台烘干机、茶叶摊晾回潮机和第三台烘干机。当第一台烘干机进风口热风温度达预设温度并稳定4 min时，即可投叶进行干燥。

3 自动化生产线各工序运行及技术特点

3.1 萎凋工序运行及技术特点

3.1.1 工序运行

鲜叶经自动上叶装置分别投放到每组萎凋机组，萎凋机组中两台萎凋机的进叶端各有一台叶耙装置，可通过调节其高度达到控制鲜叶厚度；在鲜叶投放过程中，萎凋机组的传输装置（萎凋机的网带和平输机的网带）将鲜叶从第一台萎凋机的底端缓缓带至第二台萎凋机的顶端并被设置在此的红外感应器感知，终止自动上叶程序，萎凋机组的循环运动停止。

鲜叶经自动上叶装置上满萎凋机组后，通过萎凋机组控制柜设定萎凋温度、网带运行速度、开启热风供应并启动循环萎凋程序，鲜叶将在萎凋机组中完成整个萎凋过程。在鲜叶循环萎凋过程中可根据鲜叶萎凋情况对萎凋温度、风门进行适当调节，提高萎凋质量。

3.1.2 技术特点

动态循环萎凋：此萎凋方式的设计保证了生产的连续化；鲜叶在运动中可以使叶表面空气流动加快，缩短萎凋进程，提高生产效率；萎凋机进叶端口叶耙的设计保证了萎凋过程鲜叶的厚度均匀，避免了传统萎凋中人工摊叶的随意性造成的摊叶厚度不均匀的问题；萎凋机设计有利于鲜叶萎凋，机体框架呈楔形，顶部倾斜 30 °～45 °，机体框架内通过隔板形成多个萎凋腔室，机体框架两侧的上部设有带网孔的传送带，传送带穿过每个萎凋腔室，机体框架内设有整体热风管道，整体热风管道穿过每个萎凋腔室并可进行调节，解决了红茶萎凋中温度不均，萎凋不均、萎凋叶有烟味的问题。萎调温度一般控制在28～35℃，萎调时间为2～4 h。

温度控制：每个萎凋机都设有温控系统和温度感应系统，根据温控系统可以方便的设置所需的萎凋温度，通过温度感应系统可将萎凋过程的实时温度显示在萎凋机组控制柜上。根据显示的温度，可以方便、快捷的对萎凋温度进行适当的调节控制，确保整个萎凋过程在适宜的萎凋温度下进行，提高了萎凋质量。

3.2 揉捻工序运行及技术特点

3.2.1 工序运行

萎凋结束后，启动萎凋控制柜中的自动下叶程序放出萎凋叶，同时开启揉捻机组1 的自动上叶程序，并根据萎凋叶老嫩、含水量等情况，设定揉捻的投叶量、揉捻时间、各加减压阶段的时间及相应的桶臂下移距离。萎凋叶经称量后下到揉捻机，在揉捻机自动启动前的时间间隔中将萎凋叶按压结实，确保叶面高度和揉桶齐平。在揉捻过程中观察实际揉捻效果，根据揉捻效果对加减压时间、程度进行适当微调。

初步揉捻后的叶子经输送带进入解块机，将揉捻中形成的结团状茶叶解散；解块后的初步揉捻叶送入揉捻机组2 进一步揉捻，揉捻机组2 的投叶量、揉捻时间、加减压时间及程度等参数设定方式同揉捻机组1。

3.2.2 技术特点

自动上叶-称量-下叶技术的应用使得揉捻变得自动化和标准化，自动化上叶极大的减轻了工作强度、减少了工作量；标准化的称量可以促使揉捻后的茶叶条索及细胞破碎率相对一致，为自动化生产的茶叶提供了稳定的形状和质量保证。揉捻时遵循“轻-重-轻”的加减压原则，空揉30 min，轻压 10～15min，中压 10～15 min，重压 5～10 min，中压 3～8 min。

3.3 发酵技工序运行及术特点

3.3.1 工序运行

揉捻结束前30 min 开启发酵机组控制柜并设置好发酵机室的温湿度。揉捻快结束时，开启揉捻机组2 和发酵机1 之间的输送装置并开启发酵机1 的网带。揉捻结束后，揉捻叶经输送装置送至发酵机1，揉捻叶在发酵机1 入口处的匀叶板作用下将均匀平铺在发酵机1 的运动网带上，至所有揉捻叶进入发酵机1后，关闭发酵机1 网带，使揉捻叶在发酵机1 中进行第一阶段的高温短时发酵。第一阶段发酵结束后，初步发酵叶经输送装置进入发酵机2 进行低温长时发酵。

3.3.2 技术特点

动态变温发酵技术：发酵采用两台发酵机室，每台发酵机室中设有一台发酵机，发酵机的进叶口设有匀叶板，发酵机内部为多层细孔状网带且发酵机为非密封式设计。揉捻叶进入发酵机室时经匀叶板的作用，被均匀平铺于发酵机的细孔状网带上，厚度6～8 cm，比传统发酵盒中发酵叶厚度（10～20 cm）薄了许多，有利于发酵均匀；网带为多孔状且茶叶在网带上运动翻转，相较于传统发酵盒发酵更有利于发酵叶全面的与空气接触，提高了发酵匀度和发酵质量。

传统发酵过程温度始终保持前后相对一致，然而研究表明，红茶发酵前期相对高温，中后期较低温的变温发酵，对于提高红茶品质更为有利。动态变温发酵将发酵过程分为高温短时和低温长时两个阶段，发酵机室1 设置为高温环境，并通过发酵机室中的温湿度控制系统保持温度在30～34℃，湿度保持在 95%以上,发酵时间在30～40 min；发酵机室2 设置为低温环境，并通过发酵机室中的温湿度控制系统保持温度在24～28℃，湿度保持在95%以上，发酵时间2～2.5 h。发酵适度时，发酵叶由青绿色转为黄红色；青草气退去，显现出花果香。先高温短时有利于发酵初期茶黄素的大量积累而又不至于茶黄素过多的转化为茶红素，随后的低温长时发酵有利于茶黄素相对较慢的转化为茶红素并有利于发酵程度的控制，使得茶红素和茶黄素含量水平都高且比例适当，从而达到较好的发酵质量，形成祁红滋味浓醇香甜，汤色、叶底红亮的优良品质特点[2]。

温湿度控制：每个发酵机室设有温湿度控制和感应系统，温湿度感应系统可将发酵机室中的温度和湿度数据传送到发酵机控制柜上。通过显示屏的温湿度显示，可以通过温湿度控制系统对发酵的温度、湿度进行适当的调节控制，保持发酵所需的温湿度。

3.4 干燥工序运行及技术特点

3.4.1 工序运行

发酵结束后，发酵叶经输送装置进入毛火烘干机进行初烘，温度为120℃，初烘后茶叶可达七成干。初步烘干的茶叶经过冷却风机，输送至回潮机并均匀平铺于回潮机的运动链板上，回潮的时间大约为40～60 min，经回潮机回软的茶叶再输送足火烘干机进行足干，温度为110℃，足干后的茶叶经冷风机冷却后装袋入库。

3.4.2 技术特点

回潮技术：在毛火烘干机和足火烘干机之间加了回潮机，回潮机的结构与6CH-21型茶叶烘干机相似，只是缺少了其中的鼓风装置。回潮机的运用解决了传统干燥工艺毛火、摊放回潮、足火不能连续化生产的问题；同时茶叶在回潮机中进行适度回潮摊凉可促进茶叶内部水分向外部散发，提高了足火的烘干效果。

4 自动化生产的茶叶与传统加工的茶叶品质比较

为了检验祁红初制自动化生产线的效果，采用半手工结合机械的传统工艺方式加工祁红毛峰1 级茶（样品编号分别为1号、2号），并与自动化加工祁红毛1 级茶 （样品编号分别为3号、4号）进行感官和化学成分检测比较（见表1、表2）。

传统加工工艺为：萎调工序采用木质萎调槽鼓热风的方式进行，温度 20～28 ℃，6～8 h；揉捻采用65型揉捻机人工单机操作，采用“轻-重-轻”的加减压原则，时间60～70 min；发酵使用发酵盒于发酵室中发酵，温度22～28℃，湿度95%以上；干燥采用小型链板式干燥机进行单机操作，分毛火和足火两次干燥，中间摊凉40～60 min 左右，毛火温度120℃，足火110℃。

4.1 自动化工艺与传统工艺方式的祁红毛峰1 级茶感官品质分析

从感官审评结果上看，传统工艺加工的祁红与自动化、智能化加工的祁红在外形、汤色、香气、滋味及叶底上基本上无差异。

表1 自动化工艺与传统工艺红茶感官品质结果Table 1 The sensory evaluation of black tea produced by automatic process and conventional process

4.2 自动化工艺与传统工艺方式的祁红毛峰1 级茶化学成分分析

通过对四个红茶茶样中儿茶素、多酚类总量、咖啡碱、游离氨基酸、茶黄素和茶红素等主要化学成分进行显著性差异分析，自动化生产和传统工艺制作的红茶在茶多酚、咖啡碱、儿茶素总量、游离氨基酸、茶红素、茶褐素含量上差异不显著。自动化生产和传统工艺制作的红茶在茶黄素含量上存在显著性差异，自动化工艺制作的红茶茶黄素含量显著大于传统工艺制作的红茶；这说明自动化生产线中采取的两段式变温发酵技术提高了茶黄素含量。

表2 自动化工艺与传统工艺红茶主要化学成分检测结果（单位：%）Table 2 The chemical components of black tea by automatic process and conventional process(Unit:%)

5 总结

自动化生产线的建立在祁红初加工上实现了自动化、连续化和清洁化的加工需求；自动化生产线加工出的产品在外形、汤色、香气、滋味及叶底上与手工、半自动化加工的祁红基本接近，个别茶黄素指标优于传统加工，基本保持了祁红传统香高味醇的品质风格，达到了传统祁红的品质要求。自动化生产线的建立实现了规模化生产，提高了生产效率，降低了劳动强度，提高了企业的生产规模，使企业具有了一定的示范带头作用，形成了一定的品牌影响力，推动了祁红的产业化发展；实现了清洁化生产，极大的改善了生产的卫生状况，在一定程度上促进了质量标准体系的建立；提高了生产的集约化程度，降低了成本，增强了出口竞争优势。自动化生产线在充分考虑祁红传统品质风格特点的基础上，进行了多渠道的技术创新，在实现自动化的同时，对传统工艺进行有利的改革与创新，一定程度上提高了产品品质。

[1]江永,李彬.祁红的生产现状与发展对策[J].安徽农业科学,2006,34(9):1984-1985.

[2]宛晓春.茶叶生物化学 [M].第三版.北京:中国农业出版社,2003.