烏龍茶是福建省傳統(tǒng)優(yōu)勢茶產(chǎn)品，總產(chǎn)值占50%以上。烏龍茶香氣清高、花果香顯、滋味濃醇，其加工比其他茶類更加復雜，且受加工技術的影響較大，因此，關于烏龍茶加工技術相關的研究也較多。
安溪鐵觀音是閩南烏龍茶的代表，因其獨特的“蘭花香”“觀音韻”深受國內(nèi)外消費者青睞，目前鐵觀音精制茶包裝形態(tài)主要分為大包裝(散裝)茶和小包裝茶，出口茶和工業(yè)用茶以大包裝為主，內(nèi)銷零售以小包裝為主。由于鐵觀音外形卷曲緊結，形狀不規(guī)則，在包裝過程中易斷碎，同時由于包裝過程中主要依賴人工，難以實現(xiàn)自動化、標準化，勞動強度大、生產(chǎn)效率低，不能適應快速發(fā)展的企業(yè)需要，必須通過自主研發(fā)破解技術難題，利用科技力量實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)需要。
八馬茶業(yè)技術團隊在前幾代烏龍茶精制加工生產(chǎn)線的基礎上，利用工藝優(yōu)化與裝備升級相結合，融合智能化、信息化、自動化技術，建立最新鐵觀音自動化精制生產(chǎn)流水線和包出貨生產(chǎn)線，運用設備單體接駁方式實現(xiàn)全過程連續(xù)化、自動化、清潔化。
01
鐵觀音自動化精制流水線裝備優(yōu)化及創(chuàng)新點
鐵觀音精制工藝流程為：毛茶→揀?！Y分→風選→勻堆→靜電揀雜→拼配→烘焙→成品茶檢驗→成箱。
針對規(guī)?；F觀音精制加工，目前大部分企業(yè)采用的機器色選揀剔、平面圓篩機篩分、機器風選、烘干機烘焙，設備與工藝都相對成熟，但在茶葉勻堆工序、茶葉除雜去塵工序、自動化控制系統(tǒng)等方面存在一定缺陷。
改進升級的自動化鐵觀音精制生產(chǎn)線如圖1，茶葉通過機器色選揀剔，上料至勻堆裝置;采用滾筒搖擺與定點邏輯控制模式完成智能勻堆運動;利用輥筒摩擦靜電除雜，將茶葉中雜質(zhì)剔除;新增全自動紅外光電技術，精準識別次品，通過高速噴嘴剔除次品;采用新一代金屬探測除雜技術，進一步對茶葉雜質(zhì)進行自動檢測并剔除;最后進行烘焙、成品茶檢驗、稱量和裝箱，整線采用全覆蓋負壓式作業(yè)環(huán)境有效回收茶末防止異物落入，并配置智能集散操控系統(tǒng)通過工業(yè)無線路由器，實現(xiàn)“一機全控”的功能，達到流水線連續(xù)自動清潔化、信息化和智能化。
1、改變傳統(tǒng)勻堆運動方式
針對原有的滾筒勻堆機定向轉(zhuǎn)動，滾筒內(nèi)茶葉攪拌均勻程度受限的問題，通過新增滾筒搖擺與滾筒定點邏輯控制模式，使原料勻堆更均勻融合，并降低茶葉破碎率和設備能耗。
2、改變傳統(tǒng)輥筒靜電除雜方式
原有靜電除雜裝備采用高壓靜電，但由于高壓靜電容易產(chǎn)生電火花，不宜用于茶葉精制。以摩擦靜電替代高壓靜電，利用摩擦起電的原理，使茶葉沿著輥筒下方傾斜的振動篩面跳躍式向前運動，經(jīng)過6次的靜電吸附基本可將茶葉中的毛發(fā)、纖維、灰屑等雜質(zhì)剔除。
3、改變傳統(tǒng)茶葉色選方式
采用紅外光電技術，根據(jù)物料光學特性的差異，利用紅外光電技術將茶葉原料中的異色、異形等非茶類的異物進行自動分揀;定量通過皮帶供給原料，在傳輸過程中通過6組每組64個通道2個InGaAs(銦砷化鎵)紅外相機進行雙面識別，精準識別次品，然后用新式4 mm小口徑高速噴嘴(1500次/秒)射出壓縮空氣剔除次品。工藝創(chuàng)新應用了三段式的多次選別，得到高品質(zhì)成品。
4、改變傳統(tǒng)金屬探測除雜方式
采用最新一代的數(shù)字信號處理(DSP)技術和德國自動濾波技術(相位調(diào)節(jié)技術)，茶葉原料通過電磁波感應自動檢測并剔除鐵(φ≥0.8 mm)、不銹鋼(φ≥1.5 mm)、銅(φ≥1.2 mm)等金屬物質(zhì);金屬探測機設于工序末端發(fā)揮最后一道食品安全檢測作用，防止摻雜金屬物質(zhì)的茶葉流出，以此滿足SC食品安全生產(chǎn)要求。
5、改變傳統(tǒng)茶末回收凈化方式
茶葉精制過程容易產(chǎn)生粉末，工藝創(chuàng)新設計71個凈化點，含有密封罩29.5 m2，12臺(10組1.5 kw風機、40組5 μm滌綸)除塵器，全線新增防塵密封裝置304不銹鋼封閉設計，實現(xiàn)精制工序全線覆蓋負壓式作業(yè)環(huán)境，有效回收茶末的同時防止異物落入。
6、配置智能集散操控系統(tǒng)
控制系統(tǒng)采用西門子PLC(可編程邏輯控制器)作為下位機，直接控制設備運行;采用現(xiàn)場觸摸屏實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示和設定，監(jiān)測設備狀態(tài)，檢修控制與報警，具有極強的可操作性;上位機采用工控機，對西門子下位機等進行組態(tài)整合，實現(xiàn)生產(chǎn)線的連續(xù)控制以及流程監(jiān)控;項目新配置了移動終端操控系統(tǒng)通過工業(yè)無線路由器，分配給所有連接到網(wǎng)絡的移動終端，實現(xiàn)“一機全控”的功能。
02
鐵觀音自動化小包裝生產(chǎn)流水線技術集成
鐵觀音小包裝工藝流程主要為：精制成品茶→小泡裝(抽真空)→裝盒(罐)→成箱→出貨，如圖2所示。
對傳統(tǒng)鐵觀音小包裝生產(chǎn)流水線改進升級，如圖3所示。
A-B區(qū)，結合應用茶葉包裝機組與防塵供料裝置，由原來的茶葉包裝單機加料生產(chǎn)方式改為10臺/組的自動加料收料方式，泡袋茶物料傳輸方式采用AGV(無人搬運車)和泡茶立庫緩存裝置，分裝工作站要料信號發(fā)出后，RCS(機器人調(diào)度系統(tǒng))接收并發(fā)出調(diào)度指令，立庫指派物料出貨，AGV取料送料，工作站收料下料，人工取料裝罐，AGV取空筐回送，完成指令一系列的連動邏輯來完成茶葉物料轉(zhuǎn)運。
C區(qū)人工將內(nèi)罐分裝至禮盒后輸送至稱重噴碼集成設備，合格品上傳系統(tǒng)重量后傳輸至三維覆膜機，不良品剔除，該區(qū)域集成機組、噴碼頭、同步帶傳輸調(diào)寬裝置、制袋組件等關鍵部件，全部配備三軸伺服/步進電機驅(qū)動方式，實現(xiàn)配方保存、一鍵快速轉(zhuǎn)型等功能來達到柔性生產(chǎn)的目的;線體還配備了實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)看板系統(tǒng)如圖4，實時更新工序關鍵參數(shù)(線體稼動率、生產(chǎn)合格率、故障明細、工作站點在席信息等)并上傳至數(shù)據(jù)庫，便于管理者全方位監(jiān)控線體運行狀況。
該流水線在茶葉分裝領域?qū)崿F(xiàn)AGV智能協(xié)作機器人的運用，全自動智能搬運模式替代了傳統(tǒng)流水線輸送方式，貨到人的設計理念，降低勞動強度的同時也解決了傳送帶、鏈式傳輸設計占地空間大的缺點。整線可兼容多種規(guī)格產(chǎn)品，包括禮盒、方盒、圓罐，以此實現(xiàn)柔性自動化生產(chǎn)模式，并引入實時看板系統(tǒng)以便于企業(yè)管理者全方位監(jiān)控各制程產(chǎn)品品質(zhì)以及設備運行狀況，更加全面地提升了企業(yè)制造需求。
03
結論與展望
通過對自動化鐵觀音散裝茶精制生產(chǎn)流水線、小包裝流水線關鍵技術進行創(chuàng)新升級，以及采用茶葉自動化綜合柔性包裝技術，實現(xiàn)從原料預處理到包裝出貨全過程自動化、清潔化、標準化，可提高生產(chǎn)效率150%以上，每條生產(chǎn)線小包裝產(chǎn)能可達900盒/小時，產(chǎn)品優(yōu)良率達99.5%以上，車間茶末凈化率可達99.5%以上，能耗節(jié)省30%以上，為提高我國茶葉精加工科技水平提供參考。
成果的產(chǎn)業(yè)化推廣應用凝聚了茶人的智慧和經(jīng)驗，是茶葉科學技術與實踐經(jīng)驗的豐碩成果。面對烏龍茶主產(chǎn)區(qū)的茶葉設備半自動化、效率和品質(zhì)跟不上等卡脖子問題，成果的實施推廣實現(xiàn)了烏龍茶現(xiàn)代化、規(guī)?；?、智能化加工的技術革新，有效提高了產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)率。
保證產(chǎn)品不落地生產(chǎn)，創(chuàng)新性引入茶葉分裝領域機器人，是茶葉在品控方面做的一個新的嘗試，既節(jié)約了人力成本，也降低因人為因素造成的品控問題。大大提高茶產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益。與此同時，八馬茶業(yè)作為行業(yè)標桿企業(yè)，將持續(xù)提供技術咨詢及參觀學習，為烏龍茶現(xiàn)代化加工技術起到示范推廣的作用，對于推動茶行業(yè)技術改革創(chuàng)新具有里程碑的意義。
來源：中國茶葉加工
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