清潔智能化技術在白茶生產加工中的應用

張欽部

（福鼎市柴頭山生態農業發展有限公司，福建 福鼎 355200）

白茶是我國六大名茶之一，傳統制作不炒不揉，自然萎凋，有嫩香毫香味，含有多種氨基酸和營養物質[1]。白茶清涼降火，滋味甘醇爽口，有多種醫療保健功效，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，體現了原生態的特色。《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，當前白茶的產量仍然較低，這主要是生產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，確保生產環境和技術高度清潔無污染，發展清潔化生產線優化各類控制指標，從采摘到銷售所有環節實現全程數字化管理，在盡量貼近傳統工藝的基礎上，保持白茶在外形和內質上的狀態，實現工廠化生產的升級轉型。

1 傳統白茶生產加工的問題和技術難點

1.1 白茶產量較低

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

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，不適合大規模生產[3]。因此在實際生產中一般將日光萎凋和室內萎凋結合起來，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生枯黃現象，茶味苦澀。因此就會出現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 衛生質量不達標

傳統方式下加工白茶，茶葉條形不規整，產品質量參差不齊，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 生產流動性差

白茶外形保持伸展形態，體積遠高于其它茶類，這就提高了存儲、包裝和運輸成本。有些生產新工藝中加入了輕揉捻工序，這影響了白茶的傳統口味。外形松大、比重輕還造成了加工過程中流動性差，給連續加工帶來了困難，經常需要人工輔助[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。傳統加工方式過程不可控不僅是因為受到環境和氣候的影響較大，另一個問題在于對于溫度、濕度、萎凋程度等參數指標主要依賴人工經驗，施工工序標準化和規范化程度也相對較低，這也造成了品質的不穩定[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線的建設

2.1 建設總體方案

應用清潔智能化技術，以節能、衛生、安全、高效和提高白茶品質為目的。最大限度上保留傳統萎凋方式，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。生產線內安裝各類傳感器設備，精準測量室內溫濕度、通風、葉溫等各項指標，數據直接經過系統導出，并且生成溫濕度變化等指標曲線，實現數據化管理。不斷進行光照強度、光照時長和相關環境參數控制的實驗，獲取最優的加工數據，為清潔智能化生產線的優化提供指導。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，除了能夠保證節能環保和清潔生產之外，還具備透光、保溫、防雨、避風等功能。屋頂和墻壁加裝可調節太陽能板等設備，可以根據日光強度和角度進行調節，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，白茶晾曬時間也可以根據太陽光照進行調節，在夜間能夠阻止紅外光透出。房間下部開設有排濕裝置，將蒸發水分和高壓高熱氣體排出。自動晾曬裝置包括動力系統、傳動鏈、擱置架等結構，通過鏈條帶動不同擱置架上下運行，實現循環萎凋的目的。在萎凋過程中，根據光照強度調整轉速，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，也可輔助熱風系統進行溫度調節。

2.3 精制生產線配置

白茶通過拼配機進料，生產線采用傳送帶輸送茶葉，經過交錯布置的下料板進入圓篩機。經過多重圓篩之后從出料圓口排出，然后經過振動篩進入到風選箱內，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，其它茶葉和雜質經過其它出口待處理。色選機根據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，再進入精制系統進行篩選，直到茶葉品質滿足要求。這一過程能夠實現白茶生產的標準化和規范化，除了清灰、除石、除梗之外，還應該剔除毛發等雜物，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，避免了污染現象發生。選擇風選機的時候要避免產生粉塵，提升設備的密封性，同時智能調節風速，避免生產中的損耗。

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節進行加寬加高設計，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、打包到視頻監控，減少人工依賴。比如在萎凋生產線中，自動監測溫濕度，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，確保環境的恒定性。采用GPS等技術，實現自動送箱、自動定位等功能，在智能儀表上進行顯示。在數據采集后，自動上傳到服務器，根據日常數據生成曲線，更好地發揮大數據的作用，為優化參數提供參考依據。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生，系統要自動停機，并且發出警報等待相關人員檢修。更先進的設備可以根據故障信息自己顯示故障碼，方便操作人員維護。系統采用遠程控制方案，操作人員能夠在系統內實施在線控制，通過鼠標鍵盤或者觸屏就可以實現操作，并且對各個設備的運行狀態實現實時監測。對生產數據進行實時采集，重要參數以圖形化的方式顯示，一但發生故障，能夠立刻傳輸到管理人員的移動端或者PC端。（5）清潔技術，除了生產車間做好清潔之外，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。車間內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 清潔智能化生產線的應用效果和參數控制

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。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，產量較低。加溫萎凋和復式萎凋縮短了萎凋時間，而且環境可控，但是由于萎凋時間不足，品質不如自然萎凋好，不過較為穩定。相比之下，復式萎凋比加溫萎凋更節能，品質更佳。當前連續化復式萎凋也被廣泛采用，但是該模式下環境不穩定，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，在清潔化生產中，就要不斷提升智能化水平，使之盡量模擬自然萎凋的環境。

生產中主要采用四種萎凋模式進行對比，在時長上，連續化復式萎凋時長為32h，其它三種為24h。可以發現，傳統加溫模式水浸出物含量顯著高于生產線加工，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方式茶葉品質更好，生產效率更高，特別是經過機器生產線精制之后，茶葉分離出的異物明顯增加。而傳統加溫方式不僅效率較低，雜質較多，而且香氣不高，滋味偏淡。在清潔智能化生產線下，白茶成茶率高達98%，勞動力使用減少50%，生產效率提高到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，而且對環境控制的能力越來越高。

3.2 生產中各種參數的控制

在生產加工中，可以發現，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，創新加工工藝，生產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生酶促、氧化等一系列反應，在生產中要通過智能化監測手段深入研究其發生規律，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為目標，不斷推動技術創新，精確控制白茶生產的參數，減少人工成本和費用投入，實現機械化、智能化、連續化和清潔化生產。除了提升產業品質和衛生質量，降低成本投入，減少人工勞動，提高生產效率之外，考慮到連續化生產能耗較高，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，以實現節能的目的。