清潔智能化技術在白茶生產(chǎn)加工中的應用

張欽部

（福鼎市柴頭山生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，福建 福鼎 355200）

白茶是我國六大名茶之一，傳統(tǒng)制作不炒不揉，自然萎凋，有嫩香毫香味，含有多種氨基酸和營養(yǎng)物質[1]。白茶清涼降火，滋味甘醇爽口，有多種醫(yī)療保健功效，因此受到廣大消費者的青睞。多年陳放的白茶，解毒功效好，因此民間有“一年茶，三年藥，七年寶”的說法。從生產(chǎn)加工的角度來說，白茶是我國最早的茶葉品種之一，上古時期直接從茶樹上采摘鮮葉曬干，體現(xiàn)了原生態(tài)的特色。《煮泉小品》也指出：“茶以火作者為次，生曬者為上，亦近自然，且斷煙火氣耳。”這說明在早期制茶工藝中就非常注重白茶的清潔化生產(chǎn)和天然性。盡管白茶制作工藝簡單，但是加工過程控制難度較大，受到環(huán)境、場地和氣候等方面的因素影響，給品控工作帶來了較大的困難[2]。另一方面，當前白茶的產(chǎn)量仍然較低，這主要是生產(chǎn)占地面積較大和工藝技術水平有待提高等原因所導致的。要提升白茶的品質，就要應用清潔智能化技術，確保生產(chǎn)環(huán)境和技術高度清潔無污染，發(fā)展清潔化生產(chǎn)線優(yōu)化各類控制指標，從采摘到銷售所有環(huán)節(jié)實現(xiàn)全程數(shù)字化管理，在盡量貼近傳統(tǒng)工藝的基礎上，保持白茶在外形和內(nèi)質上的狀態(tài)，實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)的升級轉型。

1 傳統(tǒng)白茶生產(chǎn)加工的問題和技術難點

1.1 白茶產(chǎn)量較低

白茶產(chǎn)區(qū)主要集中在福鼎、政和兩地，產(chǎn)量占一度占全國的90%以上，其他地區(qū)盡管有所引進，但是種植面積仍然較小，2017年僅占全國總產(chǎn)量的0.97%，遠遠低于綠茶等品種。而且花色品種單一，受限于產(chǎn)區(qū)，新品種培育的步伐較慢。近幾年來，雖然產(chǎn)量有所擴大，但是也不足3%，仍然不滿足大規(guī)模連續(xù)性加工的需求。

1.2 人工勞動較多

日光萎凋雖然氣味清香，葉張服貼，不過由于萎凋時間較長，人工勞動較多，不適合大規(guī)模生產(chǎn)[3]。因此在實際生產(chǎn)中一般將日光萎凋和室內(nèi)萎凋結合起來，即采用復式萎凋方式，但是該方法也需要反復搬運和晾曬，不僅耗費勞動力較多，而且一旦遭遇風雨天氣就會造成很大損失。

1.3 茶葉品質較差

加溫萎凋方式也存在一定的問題，傳統(tǒng)加溫萎凋為解決空間不足的問題，使用萎凋鏈或者水篩進行彌補，但是這導致了加溫不均勻和不通風等問題[4]。加溫時間不足影響白茶品質，使用熱風加溫也容易造成葉張皺縮，色澤青綠等問題，一般在幾天后容易發(fā)生枯黃現(xiàn)象，茶味苦澀。因此就會出現(xiàn)成品茶色澤花雜等問題，采用煤炭進行加溫可能帶來茶品質污染等問題。此外，干燥溫度的增加會降低醇類、酯類的含量，低溫和高濕對茶葉品質造成的影響。

1.4 衛(wèi)生質量不達標

傳統(tǒng)方式下加工白茶，茶葉條形不規(guī)整，產(chǎn)品質量參差不齊，也容易混入非茶類物質。無論是室外露天攤曬，還是室內(nèi)手工攤收，都會因為接觸蚊蟲、灰塵或者操作不當造成污染，衛(wèi)生條件明顯不達標。在茶葉精制過程中，由于手工分揀較多，也容易造成二次污染。比如茶葉掉落到地面上，人手頻繁接觸茶葉，設備沒有及時進行清潔等問題，都會造成污染。

1.5 生產(chǎn)流動性差

白茶外形保持伸展形態(tài)，體積遠高于其它茶類，這就提高了存儲、包裝和運輸成本。有些生產(chǎn)新工藝中加入了輕揉捻工序，這影響了白茶的傳統(tǒng)口味。外形松大、比重輕還造成了加工過程中流動性差，給連續(xù)加工帶來了困難，經(jīng)常需要人工輔助[5]。而采用人工挑揀等方式進行輔助也容易造成斷碎率高、損耗率大，茶品不均勻等問題。

1.6 智能化程度較低

目前白茶生產(chǎn)線智能化程度較低，有些技術問題還難以解決，比如白茶原料中含有較多草毛，如何高效剔除這些異物不需人工分揀也是技術難點。傳統(tǒng)加工方式過程不可控不僅是因為受到環(huán)境和氣候的影響較大，另一個問題在于對于溫度、濕度、萎凋程度等參數(shù)指標主要依賴人工經(jīng)驗，施工工序標準化和規(guī)范化程度也相對較低，這也造成了品質的不穩(wěn)定[6]。此外，在茶塵、噪聲控制技術等方面也需要進行改進。

2 白茶清潔智能化生產(chǎn)線的建設

2.1 建設總體方案

應用清潔智能化技術，以節(jié)能、衛(wèi)生、安全、高效和提高白茶品質為目的。最大限度上保留傳統(tǒng)萎凋方式，同時要提升智能化和自動化水平[7]。整個加工過程不落地，全自動由機器操作，滿足對頭茶、條茶、粉末茶的篩分要求，確保清潔程度大大提高。為降低人工勞動強度，提升白茶生產(chǎn)加工效率，改善茶葉品質，在完善各個工序，配置拼配機、圓篩機、風選機、色選機、除雜機、撿剔臺等設備。在受到氣候影響時，應用人工光源進行萎凋，本文選擇LED冷光源和紅外線熱光源結合，在沒有日光時，采用燈光照明和加溫方式進行萎凋。生產(chǎn)線內(nèi)安裝各類傳感器設備，精準測量室內(nèi)溫濕度、通風、葉溫等各項指標，數(shù)據(jù)直接經(jīng)過系統(tǒng)導出，并且生成溫濕度變化等指標曲線，實現(xiàn)數(shù)據(jù)化管理。不斷進行光照強度、光照時長和相關環(huán)境參數(shù)控制的實驗，獲取最優(yōu)的加工數(shù)據(jù)，為清潔智能化生產(chǎn)線的優(yōu)化提供指導。如有造型必要，可以對萎凋葉進行蒸汽殺青，隨后對軟葉進行造型，這樣有利于保留白茶的色香味。對于高品質白茶，還可以通過粉碎、提取、凈化、濃縮和干燥等工藝進行深加工，制成速溶茶粉。

2.2 萎凋房建設

使用透光材料建設日光萎凋室，除了能夠保證節(jié)能環(huán)保和清潔生產(chǎn)之外，還具備透光、保溫、防雨、避風等功能。屋頂和墻壁加裝可調節(jié)太陽能板等設備，可以根據(jù)日光強度和角度進行調節(jié)，配合儲能設備，在夜間進行加溫操作。朝向為南北設置，滿足晾曬流水線的較長設置，在太陽東升西落時能夠均勻照射。讓陽光散射狀分布在室內(nèi)，白茶晾曬時間也可以根據(jù)太陽光照進行調節(jié)，在夜間能夠阻止紅外光透出。房間下部開設有排濕裝置，將蒸發(fā)水分和高壓高熱氣體排出。自動晾曬裝置包括動力系統(tǒng)、傳動鏈、擱置架等結構，通過鏈條帶動不同擱置架上下運行，實現(xiàn)循環(huán)萎凋的目的。在萎凋過程中，根據(jù)光照強度調整轉速，確保所有茶葉晾曬的時間均勻。沒有陽光時使用太陽能儲能設備和交流電裝置進行燈光萎凋，其溫度和日照溫度相當，讓萎凋時間接近日光萎凋和自然萎凋。為滿足加溫需要，也可輔助熱風系統(tǒng)進行溫度調節(jié)。

2.3 精制生產(chǎn)線配置

白茶通過拼配機進料，生產(chǎn)線采用傳送帶輸送茶葉，經(jīng)過交錯布置的下料板進入圓篩機。經(jīng)過多重圓篩之后從出料圓口排出，然后經(jīng)過振動篩進入到風選箱內(nèi)，利用吹風從后端排出，在風力作用下，白茶和雜質分離。符合要求的茶葉從一個出口進入到色選機，其它茶葉和雜質經(jīng)過其它出口待處理。色選機根據(jù)白茶的顏色進行選擇，分選后進入除雜機，通過靜電除雜的方式進行處理，吸附雜物。為提升茶葉質量，進入第二臺風選機進行二次風選，而后傳送到撿剔臺，進行最后分揀。分揀之后將白茶平鋪在傳送帶上，使用裝箱振實機進行包裝入庫存儲。對于第一次的半成品，再進入精制系統(tǒng)進行篩選，直到茶葉品質滿足要求。這一過程能夠實現(xiàn)白茶生產(chǎn)的標準化和規(guī)范化，除了清灰、除石、除梗之外，還應該剔除毛發(fā)等雜物，確保白茶條形、色澤一致。拼配機能夠避免人工接觸污染、粉塵量大等問題，減少加工的斷碎與損耗率，提升拼配的均勻度。圓篩機能夠避免白茶因為外形不一而發(fā)生斷裂，運動平衡，整形能力好。靜電除雜機大大地降低了人工分揀的工作量，而且剔除效率高，避免了污染現(xiàn)象發(fā)生。選擇風選機的時候要避免產(chǎn)生粉塵，提升設備的密封性，同時智能調節(jié)風速，避免生產(chǎn)中的損耗。

2.4 白茶加工的技術問題解決

（1）流動性問題的解決，在所有下料和輸送環(huán)節(jié)進行加寬加高設計，以適應白茶的體積；輸送帶要便于拆裝，同時具備自動刮出茶末的功能；風選機也要選擇大容量的，滿足白茶風選的需要；抬升底盤增大落差，同時使用勻推機進行加高。（2）針對拼配不均勻的問題，改進“柜式勻堆”技術，以“橫鋪豎切”技術進行代替，搭載機械耙手在開堆進行豎向撥動。此過程采用智能控制方式，自動調節(jié)行程、步進幅度，這不但能降低開堆過程中的斷碎率和損耗率，清潔度也大大提升。（3）異物剔除問題的解決，既要提高效率，又要剔除干凈，在實際加工中困難較大，因此要對設備進行改進，比如對雙排式風選機進行改進，設置三個出口，一個出口出白茶，一個出砂石等重物，一個出草毛等輕物。（4）智能化水平不高問題的解決，大量應用各類智能化技術，逐漸探索機器代替人工技術手段，從自動稱量、打包到視頻監(jiān)控，減少人工依賴。比如在萎凋生產(chǎn)線中，自動監(jiān)測溫濕度，一旦溫濕度超出范圍，就開啟風機等設備進行自動智能化調節(jié)，確保環(huán)境的恒定性。采用GPS等技術，實現(xiàn)自動送箱、自動定位等功能，在智能儀表上進行顯示。在數(shù)據(jù)采集后，自動上傳到服務器，根據(jù)日常數(shù)據(jù)生成曲線，更好地發(fā)揮大數(shù)據(jù)的作用，為優(yōu)化參數(shù)提供參考依據(jù)。設置異常檢測和警報裝置，比如局部溫度過高，設備故障或者堵料等故障發(fā)生，系統(tǒng)要自動停機，并且發(fā)出警報等待相關人員檢修。更先進的設備可以根據(jù)故障信息自己顯示故障碼，方便操作人員維護。系統(tǒng)采用遠程控制方案，操作人員能夠在系統(tǒng)內(nèi)實施在線控制，通過鼠標鍵盤或者觸屏就可以實現(xiàn)操作，并且對各個設備的運行狀態(tài)實現(xiàn)實時監(jiān)測。對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行實時采集，重要參數(shù)以圖形化的方式顯示，一但發(fā)生故障，能夠立刻傳輸?shù)焦芾砣藛T的移動端或者PC端。（5）清潔技術，除了生產(chǎn)車間做好清潔之外，還要對各個機器設備進行密封處理，確保在運行過程中不會有茶粉塵散落。在茶葉投放裝置的源頭就進行除塵處理，做好粉塵收集工作，嚴格將濃度控制在1mg/m3之內(nèi)。車間內(nèi)也可以安裝除塵設備，最大限度上降低污染。對機器設備采用分區(qū)隔斷降噪處理，最大程度上降低噪音。還可盡量使用電機設備代替振動機，驅動轉盤進行篩分，減小噪聲。

3 清潔智能化生產(chǎn)線的應用效果和參數(shù)控制

3.1 不同加工方式下的白茶品質分析

萎凋是白茶最重要的工序，決定了白茶的品質和口味，受到萎凋時間、溫濕度、芽葉含水量等多種因素的影響。萎凋過程中，芽、葉不同部位失水速度不同，從而形成了白茶的特殊形態(tài)。白茶萎凋主要有以下三種：自然萎凋方式品質最好，設備簡單，成本較低，但是受到氣候制約，萎凋時間長，產(chǎn)量較低。加溫萎凋和復式萎凋縮短了萎凋時間，而且環(huán)境可控，但是由于萎凋時間不足，品質不如自然萎凋好，不過較為穩(wěn)定。相比之下，復式萎凋比加溫萎凋更節(jié)能，品質更佳。當前連續(xù)化復式萎凋也被廣泛采用，但是該模式下環(huán)境不穩(wěn)定，夜間溫度低會導致萎凋不足，白茶略帶青味。為提升白茶的品質，在清潔化生產(chǎn)中，就要不斷提升智能化水平，使之盡量模擬自然萎凋的環(huán)境。

生產(chǎn)中主要采用四種萎凋模式進行對比，在時長上，連續(xù)化復式萎凋時長為32h，其它三種為24h。可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)加溫模式水浸出物含量顯著高于生產(chǎn)線加工，水篩加溫萎凋黃酮含量顯著高于其它三組，香氣清高、滋味醇厚，但是外形較差；萎凋簾加溫萎凋茶多酚含量最高，外形自然，但香氣淡薄，這可能是萎凋不均所致。連續(xù)化加溫萎凋組茶多酚保留率最低，咖啡堿含量變化較小，氨基酸含量顯著高于其它三組，茶湯亮度值最大，連續(xù)化復式萎凋外形欠勻整，咖啡堿含量顯著降低，香氣滋味均帶青，這是由于萎凋不足所致。

總體來說，采用清潔智能化生產(chǎn)方式茶葉品質更好，生產(chǎn)效率更高，特別是經(jīng)過機器生產(chǎn)線精制之后，茶葉分離出的異物明顯增加。而傳統(tǒng)加溫方式不僅效率較低，雜質較多，而且香氣不高，滋味偏淡。在清潔智能化生產(chǎn)線下，白茶成茶率高達98%，勞動力使用減少50%，生產(chǎn)效率提高到3倍，轉色均勻，外形較好，在成本方面和加溫萎凋相比也能夠下降15%左右，而且對環(huán)境控制的能力越來越高。

3.2 生產(chǎn)中各種參數(shù)的控制

在生產(chǎn)加工中，可以發(fā)現(xiàn)，葉溫越高，萎凋越快，因此要通過智能化手段合理控制溫度，避免快速萎凋。因為萎凋時間短會造成茶湯苦澀，這主要是由于多酚類物質轉化不充分，萎凋時間長茶湯滋味淡薄，這是由于物質消耗過多所導致的。可以通過智能化控制手段將萎凋溫度、相對濕度和時間分別控制在22℃，70%和60h左右。將葉溫控制在30℃，萎凋葉減重率在10%到30%左右。

醇醛脂類及芳香族化合物是白茶香氣的主要成分，部分是鮮葉原有，部分是加工中轉化而成。不同品種、原料和加工方式下，白茶的香氣存在差異，高質量的原料品級讓白茶富有嫩香味，新品種和新工藝對茶葉花香影響巨大，不同的原料品種也與加工中產(chǎn)生的香氣變化密不可分。因此在加工中要不斷嘗試引入新品種，創(chuàng)新加工工藝，生產(chǎn)出富有特色香味的白茶。

白茶成茶是一個緩慢氧化的過程，其原理主要是通過茶多酚等物質的氧化反映，實現(xiàn)蛋白質、多糖的降解以及色香物質的轉化，比如白茶陳化中主要發(fā)生酶促、氧化等一系列反應，在生產(chǎn)中要通過智能化監(jiān)測手段深入研究其發(fā)生規(guī)律，比如茶葉的陳化以含水量控制在6%，溫度在5℃為宜。

4 結語

在白茶加工中，要以清潔智能化生產(chǎn)為目標，不斷推動技術創(chuàng)新，精確控制白茶生產(chǎn)的參數(shù)，減少人工成本和費用投入，實現(xiàn)機械化、智能化、連續(xù)化和清潔化生產(chǎn)。除了提升產(chǎn)業(yè)品質和衛(wèi)生質量，降低成本投入，減少人工勞動，提高生產(chǎn)效率之外，考慮到連續(xù)化生產(chǎn)能耗較高，因此本文提出了以日光萎凋和自然萎凋結合，采用太陽能等新能源提供部分電力，采用燈光代替加溫，通過智能控溫等手段進行控制的方法，以實現(xiàn)節(jié)能的目的。