茶叶精制主体设备的技术特性与应用

丁 勇 徐奕鼎 雷攀登 胡善国

（安徽省农业科学院茶叶研究所，安徽祁门 245600）

茶叶精制主体设备的技术特性与应用

丁 勇 徐奕鼎 雷攀登 胡善国

（安徽省农业科学院茶叶研究所，安徽祁门 245600）

本文简介了茶叶精制主体设备的技术特性与工作原理，重点阐述了平面圆筛机、抖筛机及茶叶色选机的研究与应用进展。并针对当前茶叶精制技术与设备需求，提出了制提率高、工效高、耗费少、污染轻是茶叶精制设备的主要研究方向与目标。

茶叶精制 精制设备 技术特性

茶叶精制主要是茶叶外形物理性状的变化，通过筛分、切轧、风选、拣剔等工序，实现分号、除杂、分级、拼配，以形成一定规格、匀净的精制茶品质特征[1]。我国茶叶精制成套设备研制与应用始于上世纪五十年代，在计划经济时期伴随着国营茶厂的蓬勃发展，到八十年代中后期已达到了较高的机械配置水平，系统推出了较为齐备的大宗红、绿茶精制机械设备，并出现了众多的茶叶精制联装生产线及立体精制车间。随着茶叶市场经济的产业结构调整、名优茶产业快速发展和大宗茶经济效益下降，国有茶厂大多或改制解体、或关停并转，形成了众多产能弱小的精制茶厂，从而导致茶叶精制设备研发长期裹足不前，甚至停滞倒退。茶机生产企业主要集中精力投入名优茶机械开发，茶叶精制机械生产备受漠视、近乎遗忘。近年来，随着外销茶厂规模相对集中、出口利润返哺及内销大宗茶市场回暖，精制设备与生产线研建再度升温，尤其是乌龙茶热、普洱茶热及红茶热的出现，有力推动了茶叶精制设备的研发与应用。目前，国内精制设备的工艺性能仍较为落后，大多沿袭传统机型，研制进展缓慢，受产品形态和传统工艺局限，设计理念一时难以创新。虽然有少数精制设备局部调整、优化，但机型能力或作业工效难以满足当前茶叶精制易调控、高工效、少粉尘、低污染的技术需求，而国外茶叶精制机械，大多不适用于我国的茶类加工或价格较高。茶叶精制设备研制应该以商品茶的形态定位为基础，以精制工艺优化为载体，以引进机电工程技术为手段，以清洁高效、规范调控为目标，实现精制工艺与设备创新的根本变革。

1 茶叶炒车设备

炒车设备主要用于绿茶精制的复火滚条和车色。目前，精制茶厂大多采用高档茶生熟兼做、中低档茶熟做的方式，因此，炒车机械的选型与应用至关重要。

1.1 滚筒炒车机

目前，眉茶复火滚条的主流机械是6CZS-120型和110型茶叶炒车机，大多是八角滚筒炒干机双层联装，八角型筒体抛物高度低、断碎少，作业时先下层后上层，通过立输连接，热量利用充分；以往多以烟煤为燃料，污染大、能耗大，现已开始推广应用推车式无烟煤炉灶作为热源，相对而言比较节能、清洁。补火车色选用电热过桥式车色机或电磁炒车机，热车上色达到绿润起霜的工艺效果。今后，炒车机的研发方向主要是低能耗的清洁能源应用、碎茶率低的立输改型及封闭式吸尘等。

1.2 珠茶炒干机

珠茶炒车作业主要选用6CC-84型双锅珠茶炒干机，可选用柴煤、电热及石油液化气或天然气作为热源。炒板位置在25度范围内任意调节，炒板在锅中往返摆动，推动茶料不断翻滚，在茶叶自重和机械压力作用下，逐渐干燥成型[2]。采用闭式转动、减速齿轮、偏心连杆机构、炒板调节机构及牙嵌式离合器。传动箱两边摆动输出半轴，动力由两只牙嵌离合器控制，能单锅作业。

2 茶叶筛分设备

茶叶筛分设备主要有平面圆筛机、抖筛机、滚筒圆筛机、飘筛机等[2]，其中，滚筒圆筛机仅用于红茶等先抖后圆付制茶类的初分大小，使用面较窄，市场少有成型产品销售；飘筛机作撩片之用，工效低，现已近乎淘汰使用。茶叶筛分设备一直是茶叶精制中的主要机械，现有机型生产效率、工艺效果不尽人意，人工清筛易断碎、短钝，茶尘外泄污染大，但又难以替代。

2.1 平面圆筛机

平面圆筛机的主流机型有6CYS-73型和766型，单层四筛、回转式，有两种转速。筛床转速188r.p.m的“慢速机”用作分筛、转速208r.p.m的“快速机”用作撩筛。平面圆筛机主要用于分离茶叶外形长短，便于后续作业。结构包括机架、传动机构、曲轴及与曲轴相联的筛架，设置装有可调平衡块曲轴和弹性可调支承脚，筛架四周有拉簧与机架相联。平面圆筛机采用动平衡结构，由电机驱动装置驱动旋转，转轴上曲柄与平面回转筛床连接，平衡曲柄和筛床回转产生离心惯性力。该设备运行中较为平衡、性能稳定，但进料不匀、灰尘偏重。现已研制出进料口面罩全封闭吸尘、机侧面装卸筛、金属板钻孔筛及配套上叶斜输等改型平面圆筛机。

2.2 抖筛机

抖筛机主要用于茶叶精制中的筛分粗细及抖筋，也适用于花茶加工中的起花作业。主流机型为6CDS-767型双层抖筛机和6CED-42型单层长抖筛机，由机架、弹簧板支承的筛床、传动机构及曲轴连杆机构等组成，曲轴转速250r.p.m。抖筛机有单层和双层之分，单层抖筛机主要用于茶叶毛抖取料和窨花后起花，双层抖筛机则多用于紧门套筛。茶叶抖筛机常用的前缀式曲轴连杆机构（筛床前），占地空间、噪音较大，现已推出下缀式（筛床下）连杆机构，平衡性提高。曲轴连杆机构较复杂、易损坏，从而造成抖筛机工艺性能存在较大缺陷。目前，改进型抖筛机的筛床与机架连接采用平行四连杆机构和螺旋悬挂弹簧，优化筛床的振动频率、振动方向，以曲柄代替曲轴，整机结构紧凑。未来研发重点为如何将铁织筛网改成金属板筛网、设计自动清刮筛机构及封闭除尘装置等。

3 茶叶切茶设备

切茶机主要有细胞式滚筒切茶机、齿辊切茶机、螺旋切茶机等，生产效率较高，但易损伤锋苗及产生较多的碎末副茶，目前只能通过多做少切、调控切茶程度等进行工艺调节。

3.1 滚切机

滚切机全称细胞式滚筒切茶机，多为双滚简式，也有三滚筒式，主要型号有CGQ-20型、6CGQ-92型等。由辊筒、进茶斗、切刀、进茶档板、出茶斗、切刀安全装置及传动部件等组成，核心部件是两个辊筒和切刀[2]。辊筒多由铸铁制成，表面均布矩形凹槽， 辊筒常配有 12×12、10×10、10×8、8×8、8×7mm等多规格凹槽。作业时，一对辊筒作反向旋转，切刀装于辊筒外侧，刀轴装在机壳两侧，刀刃线与辊筒轴线平行，刀轴上安有平衡重杆及饼状平衡铁块，调控切刀松紧度切茶，凹形方孔保护茶条索锋苗。细胞式滚筒切茶机主要用于红茶等条形茶类的切茶作业。

3.2 齿切机

齿切机全称齿辊切茶机，主要机型有6CCQ-50型和60型等，齿辊切茶机由齿辊(辊筒)、齿刀(齿板)、进茶斗、传动装置和切刀保险装置等部件组成，核心部件是齿形切轴和齿状切刀，齿辊上的棱齿与轴向均呈三角形，棱齿与齿刀相啮合，距离一般为6～8mm，间隙可在0～1.8mm范围内调节。茶叶经进茶斗落于齿辊和齿刀之间，随着齿辊转动，大于齿辊与齿刀距离的茶叶便被切断，齿刀一端安有平衡铁块和弹簧。作业时，齿切机齿轴旋转、棱齿相合而切断茶料，调节切轴和切刀间距来控制切茶程度，主要用于条索紧结的炒青等茶类切茶作业。

3.3 螺切机

螺切机全称螺旋切茶机，主要型号有6CFS-30型和26型，螺旋切茶机有单、双辊两种机型。双辊螺旋切茶机，滚简直径为160mm，长度为540mm，辊筒上螺旋有20头和16头两种，两辊转向均为右旋，主辊转速500r/min，两辊间传动比约为2，两辊有速度差，产生搓切作用，达到保梗切茶作用。单辊螺旋切茶机，滚筒直径为180mm，长约580mm，辊上设有2头或4头左螺旋，辊简与外壳的间隙为30mm，工作转速为400r.p.m。目前使用最广的单辊螺切机主要用于处理毛茶头里头、机拣头或低档茶的大梗叶，螺旋式推进作业，达到茶、梗分离，但碎茶率较高。

4 茶叶风选设备

风选机是利用茶叶的重量、体积、形状的差异，借助风力分清茶叶中不同容重（俗称身骨）的茶料及分离砂石、草茎叶等杂质[1]。工作原理是通过水平方向、风量适当均匀的风力使茶叶吹散，容重基本一致的茶料落在一起，有正口、正子口、子口等之分，能起到茶叶分级、定级及去片除杂的作用。按风机、风源及物料变化，分为吸风式风选机、送风式风选机。目前，生产中适用的主流机型有6CEF-40型和50型送风式风选机，选用风力较为平稳的多片式离心风机，风扇转速800～1200r/min，选别档数7档，最大送风量5000m3/h。作业时，要保持茶叶进料量均匀，针对不同容重的茶料调整风量和分隔板位置，分隔板之间参考距离为600～800mm。先固定较大风门、调整风机转速，再微调进风口大小、配合调整分茶隔板角度，待取料达到要求后，才能进行正常取料。吸风式风选机目前市场少有现货供应，需要定制，现在生产中尚存使用的吸风式风选机多以传统木质型为主，并配有封闭式布袋吸尘装置。

5 茶叶拣剔设备

拣梗去杂是茶叶精制中费工费时且又非常关键的工序，拣剔作业已是茶叶精制中质量与成本控制的瓶颈环节。常规的茶叶拣剔设备主要是阶梯式拣梗机、静电拣梗机，阶梯式拣梗机只能拣剔粗长筋梗，静电拣梗机则以拣剔细筋嫩梗为主，这两种茶机选别率低、误拣比高。近年来，光电色选机的系统应用，给茶叶精制带来了一场的重大变革。

5.1 阶梯式拣梗机

目前，阶梯式茶叶拣梗机主流机型是6CJT-82型，主要由机架、筛床、传动结构、提升系统组成，槽板工作宽度800mm。工作原理是将经过筛分和风选以后的茶梗混合物，通过振动槽板和拣梗轴，利用梗、叶的摩擦系数差异，使较长的茶梗穿越槽沟，从而达到茶叶与茶梗分离，在拣梗的同时也有区分茶条长短的作用。阶梯式拣梗机能使茶叶中的茶梗及较长的夹杂物与茶叶基本分离，普遍适用于眉茶、珠茶及工夫红茶等茶类的粗长梗叶拣剔作业。

5.2 静电拣梗机

茶叶静电拣梗机由静电发生器和机械分拣机构两大部分组成，整机有直流高压发生器、送茶滚筒、导电滚筒、分隔板、机架、动力与传动装置等。工作原理是利用茶叶和筋梗在静电磁场中所受到的静电感应力不同进行拣剔。其中，升压变压器的高压回路上有整流器，电路一端接电极筒，另一端接分配筒并接地，机械分拣部分有进料斗、匀叶下叶斗、分配筒或弧形板、电极筒、分离板，出梗斗和出茶斗，匀叶下叶斗与震动器相连。由于筋梗含水率较高，产生静电感应强、作用力大，受导电滚筒引力大、越过分隔板与茶叶分离。因此，静电拣梗机主要用于中高档茶细嫩筋梗的拣剔作业。

5.3 光电色选机

5.3.1 技术特性

光电色选机是指利用特殊识别镜头捕捉物料表面像元素信号，采集物料透光率信号及其它成分的信息，并利用PLC控制及CPU处理，实现光电信号互换，并与标准信号对比分析出物料的品质优劣，再利用压缩空气将该劣质物料剔除的集光、电、气、机于一体高科技机电设备。光电色选机主要部件有：供料系统（进料斗、振动喂料器、溜槽）、光电系统（光源、背景板、光电检测器、数码相机）、分选系统（正品槽、副品槽、喷气阀、空气压缩机、空气净化器和过滤器）、电控系统（信号调理部件、时序部件及微机控制系统）、操作系统（色选工作站及其运控操作系统）等[3]。色选机的选别率、带出比、灵敏度及稳定性是评价光电色选机性能的主要指标，而原料条件、人员操作及辅助设施与设备则是影响茶叶色选技术效果的主要因素。

5.3.2 技术应用

通过在茶叶精制中系统使用光电色选机拣剔茶梗等夹杂物，无需使交付色选的筛号茶长短粗细过于规格化，不但除杂效果好，还可优化茶叶精制工艺，减少反复切、抖、撩等筛制作业，避免茶叶过多的断碎、短钝，并达到拣剔质量高、工效高、制茶成本降低、制提率提高的加工效果，基本解决了以往茶叶拣剔质量差和工效低的缺陷[3]。并且，常规机械或手工拣剔的茶梗中带出的是条索紧、锋苗好的面张茶或身骨茶，而茶叶色选的副品中带出的是质量较次的异色茶，台时产量是常规茶叶拣剔设备的数十倍。茶叶色选对杂质的选别率决定于茶叶含杂比，并在理论上排除了对杂质长短、形状、比重的特殊要求，可按照不同茶叶级别的净度要求，相应确定不同的色选工艺。能够广泛应用于绿茶、红茶、乌龙茶精制中的拣剔作业及名优茶去片去梗的精选处理等。

5.4 除杂设备

取石机：主要用于剔除茶叶中的沙、石等重杂物，其原理是茶叶在通过一定角度作前后运动的网面时，从网下吹出的均匀风力将茶叶向前吹送，而重杂物无法被吹走，从而茶叶与重杂物得到分离[4]。技术要点：主要是风量的调整控制，茶叶要保持均匀分布占整个网面的50%～70%，保证取出沙石的纯度；还要使风力均匀分布在网面，且定期清理网面，以免堵塞而降低除杂效果；而且投料量应均匀、避免进料量忽大忽小现象，并配设除尘装置及经常保养维护。

金属探测器：主要用于探测茶叶中的金属杂物如铁、铜、铝等和带有金属成分的铝泊纸等，其原理是通过在探头周围产生高频电磁场，当金属杂物进入高频电磁场时，引起电磁场产生能量损耗，探出杂质并自动剔除杂质。金属探测器一般安装在装箱工序之前，使用前要进行灵敏度的检测，过程中还应进行检查以防因震动或茶叶粉尘影响其灵敏度[4]。

6 匀堆机

茶叶匀堆机分为行车式(皮带式与小车式)、撤盘式、滚筒式、定量配茶连续式等[2]，各种匀堆机的结构、型式、型号标记、主参数及主参数系列有一定差异。生产中使用最广的是行车箱体式和滚筒式匀堆机，行车箱体式主要缺点是茶尘外泄，滚筒式主要缺点是碎茶。滚筒匀堆机由滚筒、传动装置、托轮装置三部分组成，滚筒是该机的关键部件，决定工艺性能及拼配质量，作业时茶料径向翻滚、轴向推动及进料与出料连续、均匀，适宜小批量茶叶拼配匀堆。行车式匀堆机由多口进茶斗、输送带、行车、拼合斗和装箱机等部件组成，拼合斗分为初匀斗、复匀斗两组，每组8～15只分斗构成，各筛号茶能达到良好的拼和匀度，适宜大批量茶叶拼配匀堆。现在大部分出口茶厂使用行车箱体式匀堆机，为解决茶尘外泄问题，现已采取全封闭作业及吸尘除尘结构。

7 精制设备联装

为控制茶物料在精制过程中的重金属、有害微生物及非茶类夹杂物的污染，精制设备宜实行机组联装组合，实现机械化、连续化，全程不落地，配置使用清洁化热源。应用多功能组合茶机（切筛联合机、撩扇组合机等），减少设备与场地占用；以柴、煤为热源的茶机炉灶间应与主车间相隔离；均衡配套设备、防止在制品囤积而延迟加工周期。联装输送装置主要包括立输提升机、管道风送机、平输振动槽、斗式输送带、鹅颈输、转斗式立输、封闭贮料槽等。平式输送采用结构简单、噪音低、碎茶、撒茶少的振动槽，斜式或立式输送使用造价省、速度快的斗式输送带，毛茶、头子茶、筋梗茶、轻身茶、下段茶等碎茶影响小的茶料，则选用封闭除尘、快速高效的气流管道输送[5]。设备联装要达到科学、经济、实用及美观，并且加工设备及机具要及时保洁、保养。

8 结语

茶叶精制是一项多技术集成的系统工程，对加工设施、加工设备、加工工艺、产品标准、质量管理等方面有着较高的要求。传统茶叶精制环境条件较为简陋，机械性能稳定性差、连续作业能力弱，以人工控制为主，随意性大，存在着一定的外界干扰及污染隐患[2]。茶叶精制设备目前存在的主要问题：铁织筛网作业效果差、茶尘外泄严重、振动与噪音大、碎茶率高、部分机械生产效率低或工艺性能差。当前，解决茶尘污染主要是单机封闭、管道输料、吸尘除尘（茶尘沉降速度慢）；解决碎茶产生主要是设备改型和工艺优化。今后，针对精制设备需求，引进机电工程、食品工程、农业环境工程等新技术，应用新型金属与非金属材料、电力发热元件及动力与传动机构，从环境、设备、工艺及质量管理等方面，提高精制茶的品质控制与成本控制能力，增强市场竞争力，确保精制茶的质量安全和产业升级。

[1]安徽农学院主编.制茶学[M].北京:中国农业出版社,1989.

[2]周茂荣编著.茶叶精制技术[M].合肥:安徽科技出版社,1990.

[3]丁勇,廖万有.茶叶色选机的技术特性与应用[J].茶叶,2009,(1):33-36.

[4]李晋瑜,褚九云.茶叶精制加工的主要设备及工艺要求[J].福建茶叶,2005,(4):29-30.

[5]丁勇.试析茶叶加工工程的技术应用[J].中国茶叶加工,2002,(4):21-27.

[6]丁勇,廖万有,周坚，等.外销绿茶清洁化精制技术研究与应用[J].中国茶叶加工,2008,(4):28-31.

[7]丁勇,徐奕鼎,王烨军.工夫红茶精制中色选技术应用研究[J].中国茶叶加工,2009,(2):22-26.

Technical Characteristic and Application of Main Tea Refining Machinery

DING Yong,XU Yi-ding,LEI Pan-deng,HU Shan-guo
(Tea Research Institute,Academy of Agricultural Sciences of Anhui Province,Qimen 245600,China)

Thisarticle introducestechnicalcharacteristic and work principle ofmain tea refining machinery,emphases on progress in research and application of plane circlesifting machine,vibrating-sifter and tea color sorter etc.according to demand of technology and machinery of tea refining,puts forward the direction and target of tea refining machinery such as high extraction rate,high efficiency,low cost,gentle pollution and easy to use.

Tea refining,Refining machinery,Technical characteristic

2011-10-28

安徽省农科院重点及新兴学科培育《工夫红茶智能化加工技术与工程装备研究》（11A0811）和现代农业产业技术体系建设专项资金资助

丁勇（1970-），男，安徽宣城人，研究员，研究方向为制茶工程。