茶叶的种类不同，初制工艺存在一定差异，但萎凋和摊青、揉捻、干燥等工序设备可共用，而现有的茶叶初制自动化生产线仅能实现1～2种茶类的共线生产。

为最大限度提高茶机设备的利用率，针对茶叶初加工工序多、作业量大的特点，根据国内外不同茶类初加工工艺，本研究设计出适用于多种茶叶初加工的连续化、自动化生产线，用以红茶、绿茶、乌龙茶、黑茶等茶叶的连续生产，为茶叶生产提供一定的装备支持与理论依据。

一、主要结构组成该生产线是一种能够实现茶叶自动化、连续化、高效化加工的清洁生态型农业装备，是对现有茶叶生产加工方式集成创新的应用产品，系统结合乌龙茶、红茶、绿茶、黑茶等茶叶的传统制作工艺，按照模块化、可重构的拼接设计思路，应用机械－电路－PLC控制的方式组成整个多茶类茶叶初加工系统，系统主要包括自动萎凋/摊青、摇青、杀青、冷却回潮、揉捻、解块筛末、发酵、渥堆、成型、炒干、烘干、输送、传感器、PLC控制等多个模块。

二、主要工艺流程在实际的茶叶初加工中，该生产线可根据不同茶叶工艺、茶叶生产规模等进行匹配，主要工艺流程见图1。

三、主要功能及结构特点1.全天候利用自动匀青装置和温控、速控装置，结合风能或者红外线照射技术，能有效去除雨水青或鲜叶的表面水，无论晴天或者阴雨天，用该系统加工的茶叶品质依据《乌龙茶第2部分：铁观音》（GB/T30357.2—2013）标准均达到一级水平以上（含一级），符合乌龙茶晒青萎凋工艺要求，是一项改变乌龙茶“靠天做茶”生产局面的新技术。

2.自动化项目整套PLC自动化控制技术和各种传感器多茶类茶叶初加工自动化生产线模块化设计陈加友1，江进福2，陈英勇2，郭光侯21.福建省安溪茶业职业技术学校，362435；2.福建佳友茶叶机械智能科技股份有限公司，362400摘要：我国茶叶种类多样，初加工工艺也各不相同，其中个别工序设备可共用，但现有的茶叶初加工自动化流水线只能实现1～2种茶叶初加工。

为了进一步提高茶机设备的利用率，实现茶叶自动化、连续化、清洁化、高效化生产，本文结合现有的不同茶叶品种初加工技术及装备，优化了自动化流水线设计流程，研究能够实现3种及以上茶叶共线生产的茶叶初加工自动化生产线。

关键词：多茶类；初加工；自动化生产线；模块化设计基金项目：福建省科技厅（2017C0016）、福建省泉州市高层次人才项目（2017G029）。

作者简介：陈加友，男，高级讲师，主要从事茶叶机械智能制造、节能改造等方面的教育科研工作，E-mail：404631701@。

进行加工条件的控制，可准确控制制茶工艺的均衡流畅和温度要求，具有自动化程度高、操作维护简便的优点。

3.清洁化系统通过微机系统进行可视控制，实现茶叶加工全程不落地，有效解决茶叶加工生产过程产生的“二次污染”问题。

4.模块化，可重构采用“机械+电路+PLC 控制”的可重构模块，运用模块化设计技术、自动化控制技术，将整个生产线进行模块化处理，整个生产线主要由计量模块、控制模块、输送模块、萎凋模块、能源模块、杀青模块、揉捻模块、烘干模块、成型模块、提香模块和包装模块等构成，能有效根据不同茶类、不同生产规模、不同工艺等茶叶生产要求进行匹配，使生产线更流畅，产量、成品率和制优率均明显提高。

与传统的单机生产相比具有生产效率高、能耗低、自动化程度高、控制精度好、操作维护简便的优点。

四、主要工序模块介绍1.萎凋/摊青模块鲜叶萎凋/摊青的主要机理：一是随着水分的蒸发，茶叶表面细胞张力变小，叶、梗变软，芽叶韧性增加；二是水分的散失会引起茶梢内含物质的化学变化，便于茶叶色、香、味品质的形成。

该模块主要用于红茶、乌龙茶、白茶、绿茶等茶类的制作。

萎凋/摊青模块由鲜叶提升装置、匀料装置、自动萎凋机、热风辅热萎凋装置、翻堆输送机、出料输送机、温度传感器及PLC 控制系统等组成（图2），技术特点如下。

（1）鲜叶采摘完毕后由提升机与匀料航车的均匀布料，可根据鲜叶摊放的厚薄、鲜叶表面湿度、环境温度来设置单位面积内的鲜叶摊放量，保证批次鲜叶萎凋的均匀性。

（2）翻堆输送机可针对大叶种茶叶进行鲜叶翻堆，加快萎凋速度。

（3）针对高寒地区或者春茶茶季气温较低而导致萎凋耗时较长的问题，进行热风辅助萎凋。

（4）同时采用模块式、可重构的拼接设计结构，可根据不同安装场地，不同批次茶青的处理图1主要工艺流程图注：红茶工艺（炒干）：萎凋—揉捻—解块筛末—发酵—初烘—炒干—复烘提香；红茶工艺（烘干）：萎凋—揉捻—解块筛末—发酵—初烘—复烘提香；绿茶工艺（炒干）：摊青—杀青—冷却回潮—揉捻—解块筛末—初烘—炒干；绿茶工艺（烘干）：摊青—杀青—冷却回潮—揉捻—解块筛末—烘干；乌龙茶工艺（条形）：摊青—做青—杀青—热揉—解块—初烘—复烘提香；黑茶工艺（条形）：萎凋—杀青—揉捻—解块—渥堆—初烘—复烘。

图2萎凋摊青模块量进行个性化适配定制。

2.做青模块做青是乌龙茶加工中最关键的工艺。

做青模块由鲜叶提升机、连续做青机、热风管道、出料输送机、温度传感器、PLC 控制系统等组成（图3），技术特点如下。

（1）萎凋叶或摊青叶经提升机输送至连续做青机内，可根据做青强度设置做青桶转速、回转次数、做青间隔时间、热风温度等。

（2）做青机采用拼接组合的设计方式，可根据鲜叶配置合适数量的做青桶，进一步加大批次鲜叶的处理量。

3.杀青模块茶叶杀青过程中，高温热风可破坏和钝化鲜叶中的氧化酶活性，抑制鲜叶中的茶多酚等的酶促氧化反应，散发水分，使茶叶变软，便于揉捻成型，同时促进香气物质的形成。

主要用于绿茶、乌龙茶、黑茶等茶类的制作。

杀青模块由杀青提升机、滚筒式连续杀青机、杀青出料输送机、温度传感器、PLC 控制系统组成（图4），技术特点如下。

（1）滚筒式连续杀青机采用“前进后出”的连续杀青方式，筒径越大的杀青机每小时杀青量越大。

（2）现有的杀青机使用生物质颗粒、燃气、燃油等热值较高的燃料，通过对杀青温度的精准控制，配合杀青筒的连续翻转，达到均匀杀青的效果。

4.冷却回潮模块冷却回潮是绿茶加工的重要工艺，茶叶经过高温杀青后梗、叶失水不一致，叶片较干，经过下一道揉捻工序时会产生大量碎茶，碎茶在后续干燥过程中因失水较快而烧焦，影响茶叶香气和口感。

因此，绿茶杀青后需经过摊放冷却，待茶叶回潮变软后再投入下一道工序。

冷却回潮模块由提升机、冷却回潮机、出料输送机、PLC 控制系统组成（图5），技术特点如下。

（1）冷却回潮机底部设有风冷装置，通过冷风降低杀青叶温度，同时采用食品级聚酯网带输送，透气效果较好。

（2）整机采用多层网带式结构，通过PLC 控制传输速率及风机强度，茶叶由上层网带掉落至下层网带，保证杀青叶均匀冷却。

5.揉捻模块揉捻的作用，一是使茶叶初步成型，二是使茶叶中的细胞破碎，茶汁流出。

茶叶揉捻得越重，茶叶图3做青模块图4杀青模块图5冷却回潮模块越不耐泡。

揉捻模块主要适用于红茶、绿茶等的制作。

揉捻模块由揉捻提升机、分料输送机、自动揉捻机、振动出料输送机、PLC 控制系统组成（图6），技术特点如下。

（1）在制叶通过揉捻提升机及分料输送机输送至各个揉捻筒内，通过PLC 控制揉盖下压压力及揉桶回转转速，按照“轻—重—轻”的揉捻工艺要求，达到茶叶条索紧结均匀、揉捻品质一致的目的。

（2）揉捻完毕后，自动打开下料盖，揉捻叶掉落至振动出料输送机，可对揉捻叶进行初步解块打散。

6.解块模块茶叶经揉捻挤压后会结成团状，同时会产生些许碎茶。

团状揉捻叶及碎茶会导致后续发酵、烘干、炒干工序中在制叶发酵不均匀、毛茶香气不纯等，影响茶叶最终品质。

解块模块由解块提升机、解块筛末机、PLC 控制系统组成（图7）。

解块筛末机滚筒采用不锈钢冲孔网板构成，通过滚筒的连续回转，将碎末筛出机体外，同时机体底部设有茶末回收箱体，便于茶末统一回收。

7.发酵模块发酵过程以茶多酚酶促氧化反应为主，鲜叶中的化学成分变化较大，大多数茶多酚降解，茶黄素、茶红素等成分增加。

发酵是形成红茶色、香、味品质特征的关键性工序。

发酵模块由发酵提升机、匀料航车、发酵房体、自动发酵机、超声波加湿系统、自动换氧装置、温湿度传感装置、排湿风机及PLC 控制系统组成（图8），技术特点如下。

（1）红茶自动发酵机具有连续自动发酵的优点。

有别于传统工夫红茶人工渥堆发酵及国外单机渥堆发酵，本红茶自动发酵机具有边发酵边出料的连续作业模式。

通过PLC 来控制传动装置、蒸汽装置、超声波装置、换气装置和温湿度传感器等装置，精准控制发酵室的温湿度、循环换气时间等。

同时，网带式的储料平台加大了在制叶与空气接触面积，稳定保持红茶发酵所需环境条件，有利于茶叶品质的提升。

（2）可将发酵过程中产生的富集水分排出机体之外。

创新链条轨道具有排水作用，可将发酵完毕后产生的富集水分排出机体，防止机体受潮。

同时排湿风机可排干整个发酵机体内的水分，防止非茶季时发酵机体内受潮产生霉菌，污染发酵叶。

8.渥堆模块渥堆是在湿热环境下，通过酶促氧化与微生物作用，促进茶叶内含物质的形成，减少苦涩味，使滋味变醇，消除青臭气，发展特殊香气。

图6揉捻模块图7解块模块图8发酵模块渥堆模块由渥堆提升机、分料输送机、自动渥堆槽、PLC 控制系统组成（图9），技术特点如下。

（1）揉捻叶通过渥堆提升机及分料输送机均匀布料至渥堆槽内，可通过控制分料输送机的接料速率及匀料行程控制茶叶渥堆高度，保证批次茶叶发酵均匀。

（2）PLC 控制系统通过变频控制自动渥堆机的渥堆时间，渥堆完毕后自动出料。

9.烘干模块茶叶烘干是利用高温在蒸发水分的同时，进一步促进茶叶色、香、味的形成。

烘干过程分初烘及复烘两部分，是茶叶制作过程中必不可少的工序。

烘干模块由烘干提升机、自动链板式烘干机、烘干出料输送机、温度传感器、PLC 控制系统组成（图10），技术特点如下。

（1）将茶叶均匀平铺于链板带上，由链轮传动装置拖动茶叶在烘干机内往返移动，同时热风进行射流冲击作用，水蒸气从排湿孔中排出，去除水分，达到干燥。

该模块可以控制进出气体量、加热温度、物料干燥时间及加料速度以取得相对优化的干燥效果。

（2）设备配置灵活，可使大部分空气循环利用，高度节省能源；独特的分风装置，使热风分布更加均匀，确保产品品质的一致性。

适用于红茶、绿茶、乌龙茶的烘干作业。

10.炒干模块炒干使茶叶蒸发水分，茶条紧缩，同时使毛茶充分干燥，防止非酶促氧化，利于保持品质，是条形茶制作过程中十分重要的工序。

炒干模块由炒干提升机、滚筒式连续炒干机、炒干出料输送机、PLC 控制系统等组成（图11），技术特点如下。

（1）在制叶经提升机输送至滚筒内，滚筒内设有3条20cm 高螺旋式导叶板，滚筒正转带动茶叶连续反转，滚炒成条形，同时辅以滚筒高温，茶叶水分进一步蒸发，使茶叶条形更紧结。

（2）炒干完毕后，滚筒反转带动茶叶快速出料，减少滚筒内茶叶滞留。