烏龍茶是福建省傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)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(fù)雜，且受加工技術(shù)的影響較大，因此，關(guān)于烏龍茶加工技術(shù)相關(guān)的研究也較多。
安溪鐵觀音是閩南烏龍茶的代表，因其獨(dú)特的“蘭花香”“觀音韻”深受國(guó)內(nèi)外消費(fèi)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(jié)，形狀不規(guī)則，在包裝過(guò)程中易斷碎，同時(shí)由于包裝過(guò)程中主要依賴人工，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化，勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低，不能適應(yīng)快速發(fā)展的企業(yè)需要，必須通過(guò)自主研發(fā)破解技術(shù)難題，利用科技力量實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)需要。
八馬茶業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)在前幾代烏龍茶精制加工生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，利用工藝優(yōu)化與裝備升級(jí)相結(jié)合，融合智能化、信息化、自動(dòng)化技術(shù)，建立最新鐵觀音自動(dòng)化精制生產(chǎn)流水線和包出貨生產(chǎn)線，運(yùn)用設(shè)備單體接駁方式實(shí)現(xiàn)全過(guò)程連續(xù)化、自動(dòng)化、清潔化。
01
鐵觀音自動(dòng)化精制流水線裝備優(yōu)化及創(chuàng)新點(diǎn)
鐵觀音精制工藝流程為：毛茶→揀?！Y分→風(fēng)選→勻堆→靜電揀雜→拼配→烘焙→成品茶檢驗(yàn)→成箱。
針對(duì)規(guī)?；F觀音精制加工，目前大部分企業(yè)采用的機(jī)器色選揀剔、平面圓篩機(jī)篩分、機(jī)器風(fēng)選、烘干機(jī)烘焙，設(shè)備與工藝都相對(duì)成熟，但在茶葉勻堆工序、茶葉除雜去塵工序、自動(dòng)化控制系統(tǒng)等方面存在一定缺陷。
改進(jìn)升級(jí)的自動(dòng)化鐵觀音精制生產(chǎn)線如圖1，茶葉通過(guò)機(jī)器色選揀剔，上料至勻堆裝置;采用滾筒搖擺與定點(diǎn)邏輯控制模式完成智能勻堆運(yùn)動(dòng);利用輥筒摩擦靜電除雜，將茶葉中雜質(zhì)剔除;新增全自動(dòng)紅外光電技術(shù)，精準(zhǔn)識(shí)別次品，通過(guò)高速噴嘴剔除次品;采用新一代金屬探測(cè)除雜技術(shù)，進(jìn)一步對(duì)茶葉雜質(zhì)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)并剔除;最后進(jìn)行烘焙、成品茶檢驗(yàn)、稱量和裝箱，整線采用全覆蓋負(fù)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(guò)工業(yè)無(wú)線路由器，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)全控”的功能，達(dá)到流水線連續(xù)自動(dòng)清潔化、信息化和智能化。
1、改變傳統(tǒng)勻堆運(yùn)動(dòng)方式
針對(duì)原有的滾筒勻堆機(jī)定向轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒內(nèi)茶葉攪拌均勻程度受限的問(wèn)題，通過(guò)新增滾筒搖擺與滾筒定點(diǎn)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(shè)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(dòng)篩面跳躍式向前運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)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(shù)，根據(jù)物料光學(xué)特性的差異，利用紅外光電技術(shù)將茶葉原料中的異色、異形等非茶類的異物進(jìn)行自動(dòng)分揀;定量通過(guò)皮帶供給原料，在傳輸過(guò)程中通過(guò)6組每組64個(gè)通道2個(gè)InGaAs(銦砷化鎵)紅外相機(jī)進(jìn)行雙面識(shí)別，精準(zhǔn)識(shí)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(yīng)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(cè)除雜方式
采用最新一代的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)和德國(guó)自動(dòng)濾波技術(shù)(相位調(diào)節(jié)技術(shù))，茶葉原料通過(guò)電磁波感應(yīng)自動(dòng)檢測(cè)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(cè)機(jī)設(shè)于工序末端發(fā)揮最后一道食品安全檢測(cè)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(guò)程容易產(chǎn)生粉末，工藝創(chuàng)新設(shè)計(jì)71個(gè)凈化點(diǎn)，含有密封罩29.5 m2，12臺(tái)(10組1.5 kw風(fēng)機(jī)、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(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)精制工序全線覆蓋負(fù)壓式作業(yè)環(huán)境，有效回收茶末的同時(shí)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(jī)，直接控制設(shè)備運(yùn)行;采用現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示和設(shè)定，監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)，檢修控制與報(bào)警，具有極強(qiáng)的可操作性;上位機(jī)采用工控機(jī)，對(duì)西門子下位機(jī)等進(jìn)行組態(tài)整合，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的連續(xù)控制以及流程監(jiān)控;項(xiàng)目新配置了移動(dòng)終端操控系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)無(wú)線路由器，分配給所有連接到網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)全控”的功能。
02
鐵觀音自動(dòng)化小包裝生產(chǎn)流水線技術(shù)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(duì)傳統(tǒng)鐵觀音小包裝生產(chǎn)流水線改進(jìn)升級(jí)，如圖3所示。
A-B區(qū)，結(jié)合應(yīng)用茶葉包裝機(jī)組與防塵供料裝置，由原來(lái)的茶葉包裝單機(jī)加料生產(chǎn)方式改為10臺(tái)/組的自動(dòng)加料收料方式，泡袋茶物料傳輸方式采用AGV(無(wú)人搬運(yùn)車)和泡茶立庫(kù)緩存裝置，分裝工作站要料信號(hào)發(fā)出后，RCS(機(jī)器人調(diào)度系統(tǒng))接收并發(fā)出調(diào)度指令，立庫(kù)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(dòng)邏輯來(lái)完成茶葉物料轉(zhuǎn)運(yùn)。
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(shè)備，合格品上傳系統(tǒng)重量后傳輸至三維覆膜機(jī)，不良品剔除，該區(qū)域集成機(jī)組、噴碼頭、同步帶傳輸調(diào)寬裝置、制袋組件等關(guān)鍵部件，全部配備三軸伺服/步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)配方保存、一鍵快速轉(zhuǎn)型等功能來(lái)達(dá)到柔性生產(chǎn)的目的;線體還配備了實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)看板系統(tǒng)如圖4，實(shí)時(shí)更新工序關(guān)鍵參數(shù)(線體稼動(dòng)率、生產(chǎn)合格率、故障明細(xì)、工作站點(diǎn)在席信息等)并上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)，便于管理者全方位監(jiān)控線體運(yùn)行狀況。
該流水線在茶葉分裝領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)AGV智能協(xié)作機(jī)器人的運(yùn)用，全自動(dòng)智能搬運(yùn)模式替代了傳統(tǒng)流水線輸送方式，貨到人的設(shè)計(jì)理念，降低勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)也解決了傳送帶、鏈?zhǔn)絺鬏斣O(shè)計(jì)占地空間大的缺點(diǎn)。整線可兼容多種規(guī)格產(chǎn)品，包括禮盒、方盒、圓罐，以此實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化生產(chǎn)模式，并引入實(shí)時(shí)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(shè)備運(yùn)行狀況，更加全面地提升了企業(yè)制造需求。
03
結(jié)論與展望
通過(guò)對(duì)自動(dòng)化鐵觀音散裝茶精制生產(chǎn)流水線、小包裝流水線關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新升級(jí)，以及采用茶葉自動(dòng)化綜合柔性包裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從原料預(yù)處理到包裝出貨全過(guò)程自動(dòng)化、清潔化、標(biāo)準(zhǔn)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(dá)900盒/小時(shí)，產(chǎn)品優(yōu)良率達(dá)99.5%以上，車間茶末凈化率可達(dá)99.5%以上，能耗節(jié)省30%以上，為提高我國(guó)茶葉精加工科技水平提供參考。
成果的產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用凝聚了茶人的智慧和經(jīng)驗(yàn)，是茶葉科學(xué)技術(shù)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的豐碩成果。面對(duì)烏龍茶主產(chǎn)區(qū)的茶葉設(shè)備半自動(dòng)化、效率和品質(zhì)跟不上等卡脖子問(wèn)題，成果的實(shí)施推廣實(shí)現(xiàn)了烏龍茶現(xiàn)代化、規(guī)模化、智能化加工的技術(shù)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(lǐng)域機(jī)器人，是茶葉在品控方面做的一個(gè)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(wèn)題。大大提高茶產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。與此同時(shí)，八馬茶業(yè)作為行業(yè)標(biāo)桿企業(yè)，將持續(xù)提供技術(shù)咨詢及參觀學(xué)習(xí)，為烏龍茶現(xiàn)代化加工技術(shù)起到示范推廣的作用，對(duì)于推動(dòng)茶行業(yè)技術(shù)改革創(chuàng)新具有里程碑的意義。
來(lái)源：中國(guó)茶葉加工
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