一种自动选择杀青方式的茶叶柔性加工系统及工艺的制作方法

本发明涉及茶叶加工工艺技术领域，具体为一种自动选择杀青方式的茶叶柔性加工系统及工艺。

背景技术：

杀青，是绿茶、黄茶、黑茶、乌龙茶、普洱茶、部分红茶等的初制工序之一。主要目的是通过高温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，蒸发鲜叶部分水分，使茶叶变软，便于揉捻成形，同时去除青臭味，促进良好香气的形成，是茶叶形状和品质形成的关键工序。

由于杀青机种类不同，其杀青效果不一样，因此制茶品质也不尽相同，杀青质量的好坏直接影响成品茶的质量。杀青作为茶叶初制中的一道最主要工序，如何提高其质量越来越受到更多的科研、生产单位重视。根据不同品质的茶产品和茶原料，选择不同杀青设备也成了必然需求，同时，保证杀青质量尤为关键。

茶叶的杀青包括蒸汽杀青和微波杀青，蒸汽杀青是使杀青叶直接与蒸汽接触，蒸汽对鲜叶穿透力强，因而叶温升高快，所获得的产品芽叶完整，色泽绿翠，汤色绿亮，香气独特，完全避免了传统绿茶制法所造成的烟焦味、闷味苦涩味。微波杀青，可以使茶叶的内部和外表面同时受热，杀青透彻、均匀。挥发青臭味并提香、令茶叶变软方便揉捻；经过微波杀青处理的茶叶成品色泽青翠、形状完好、茶香清新，是环保高效的茶叶加工工艺。投叶量太多，杀青不透不均匀，容易出现叶色变黄和产生水闷味；投叶量也不宜太少，否则易产生焦边叶，所以，投茶量的波动直接影响杀青效果。热风杀青是热风发生炉产生的高温热风，通过热风管道送入热风杀青机的闷杀区，当鲜叶送入筒体内时，在闷杀区高温热风和翻滚动的鲜叶充分接触，把热量传递给鲜叶，由于叶片与热风的温差很大，故热量迅速穿透鲜叶，使叶温快速升高，钝化酶的活性，完成杀青工序。热风杀青通风排湿性好，杀青叶含水量低，并且能杀匀杀透，使杀青叶保持色泽翠绿较润，成茶香气高长，汤色亮绿，滋味浓爽，叶底嫩绿，保持了中国“炒青”的基本品质。

电杀青是将滚筒加热，鲜叶与滚筒接触并不断抛翻使鲜叶均匀受热达到杀青目的。

目前茶叶生产不管原料如何均通过统一的杀青设备进行杀青，选用不同的设备杀青可生产不同品质的茶叶，目前并没有根据不同来料选择相对应的杀青设备的方法。

技术实现要素：

为解决上述现有技术存在的不足和缺陷，本发明旨在有效解决制茶过程中水分的精确控制，提供一种自动选择杀青方式的茶叶柔性加工系统及工艺。具体的本发明是这样实现的：

一种自动选择杀青方式的茶叶柔性加工系统，包括在线检测分析系统、复合式杀青系统、分选输送机构和控制系统，其中：在线检测分析系统，用于检测并获取茶叶物料的理化指标信息并判断出理化评定结果，发送至控制系统；分选输送机构，包括多级输送路径，各自连接至的杀青机，能根据控制系统发出的指令选择、切换相应的输送路径；复合式杀青系统，用于对物料杀青，与分选输送机构连接，包括至少两种不同方式的杀青机，并能调整并保持杀青机的杀青工艺条件参数；控制系统，用于接收理化评定结果并基于结果向分选输送机构和复合式杀青系统发送相应的启动指令，控制相应的杀青机启动以及开启相应的输送路径。

进一步的，所述在线检测分析系统包括:在线检测模块，位于输送设备上方，用于检测茶叶物料的密度、厚度、颜色、形状、含水量或温度中的一种或多种理化指标信息，并发送至理化分析模块；在线理化分析模块，用于对接收到的指标信息进行理化分析，获得被检测茶叶物料的理化评定结果，并将理化评定结果发送至控制系统。

进一步的，所述杀青方式不同的杀青机包括：蒸汽式杀青机、微波杀青机、热风杀青机、电杀青机中的一种或多种，

进一步的，还包括摊青装置和恒定流量送料系统，摊青装置用于对茶叶物料进行摊青；摊青后的茶叶物料进入恒定流量送料系统，恒定流量送料系统，用于调整或控制物料的投料量并保持投放流量持续稳定。

进一步的，本系统还包括水分检测模块，水分检测模块具有若干组水分检测仪，每组分别置于每台杀青机的入口处和出口处，分别用于实时动态检测杀青前后进料、出料时的物料含水率，并将含水率信息传输至控制系统；控制系统，还用于监控水分检测仪分获取物料的实时含水率，并能基于实时含水率的变动值控制复合式杀青系统作出相应的动态稳定调整，使得杀青后的物料含水率保持在稳定值内。

进一步的，所述杀青工艺条件包括每台杀青机上的蒸汽或微波的杀青温度值、物料移动速度或滚筒转动速度、杀青机的制热功率、投料量、杀青时间中的一种或多种。

本发明的另一方面，提供了一种自动选择杀青方式的茶叶柔性加工工艺，包括：获取茶叶物料的理化指标信息并判断出理化评定结果；基于理化评定结果确定并选择相应的杀青方式对茶叶物料杀青；获取当前物料的杀青方式信息，分选输送机构启动相应杀青方式的路径，茶叶物料以恒定的流量进入分选输送机构；分选输送机构将茶叶物料送入复合杀青系统的相应杀青机中杀青。

进一步的，所述杀青方式包括蒸汽杀青方式、微波杀青方式、热风杀青方式、滚筒电杀青方式或先蒸汽杀青后再微波杀青的方式。

进一步的，本工艺还包括：获取物料在进入杀青机之前的实时含水率；获取物料从杀青机完成杀青之后的实时含水率；判断实时含水率mc1的值是否超出或低于第一预设值；判断实时含水率mc2的值是否超出或低于第二预设值；若均为否，则保持复合式杀青系统的运作参数不变；若至少其中一个为是，则调整复合式杀青系统的相应运作参数，使得调整后进入的物料在出复合式杀青系统时的实时含水率mc2的值始终处于第二预设值内；所述运作参数包括微波杀青机、热风杀青机、滚筒电杀青机或/和蒸汽杀青机的滚筒转速、杀青蒸汽或微波的温度、杀青机的制热功率中的一种或多种。

本发明的工作原理介绍：

由于不同的茶叶物料存在茶品上的区别，而茶叶品质也决定了其自身适用的杀青方式，通过在线检测模块和在线理化分析模块，能有效、快速的获取茶叶物料的理化信息，如茶叶的颜色、形状、在输送带上的密度和厚度、茶叶内的水分含量、温度，茶叶内的茶多酚、氨基酸等，根据其理化信息，可以判断出其属于何种茶叶性质，基于其特性，可以自动选择相应的杀青方式，通过特定的杀青机完成杀青，以保障杀青环节对于茶叶的加工是最合适的，从而获得最佳的茶叶品质；另一方面：恒定流量送料系统可控制茶叶物料的下料时间，下料量，同时进行动态电子承重，并可传输输送至复合式杀青系统内，复合式杀青系统能控制复合式杀青系统内的物料移动速度或滚筒转动速度或滚筒转速，由于进料处于恒定，以保障加工过程的稳定性。

本系统和方法，先通过对茶叶特性的获取判断出其适合的杀青方式，再由控制器控制将其运输至相应的杀青机中加工，而杀青的前后过程通过含水率的实时监控和管理，实现了闭环控制，使得杀青过程中茶叶的含水率始终保持在理想区间内，以获得最佳的工艺控制和杀青品质。由于不同的茶品所需的杀青方式会不相同，因此，可以根据具体的茶品选择相应的杀青方式，通过蒸汽杀青或微波杀青来完成杀青，以保证茶品质量，因此，可通过人工选择，分选输送机构和杀青系统自动确定相应的路径和启动相应的杀青机，实现自动化控制杀青方式。

本发明的有益效果：

(1)机械化、智能化自动化加工，降低劳动强度，提高工作效率，实现洁净化生产；

(2)能对生产过程中的茶叶实现对温度、时间的准确控制，能够严格把控茶叶生产的必要条件水分控制，保障杀青过程中茶叶质量的稳定管理，从而稳定了茶叶的品质，降低了茶叶生产的失败概率，变向的节约了生产成本。

(3)有效解决不同来料选择不同的杀青设备，杀青时能精确控制水分，提高杀青质量，提升茶叶品质；同一生产线上根据来料选择不同的杀青工艺可充分发掘原料特性，为后续生产不同品质的茶成为可能；控制杀青后茶青水分偏差，保证了杀青后茶青水分稳定，使产品质量采能够稳定，有利于维护和提高茶品质。

附图说明

图1为一种自动选择杀青方式的茶叶柔性加工系统的结构框架示意图；

图2为自动选择杀青方式的茶叶柔性加工系统的优选结构示意图；

图3为一种自动选择杀青方式的茶叶柔性加工工艺流程示意图；

图4为一种自动选择杀青方式的茶叶柔性加工工艺步骤图；

图5为一种自动选择杀青方式的茶叶柔性加工系统的流水线结构示意图；

图6为另一种茶叶柔性加工系统的流水线结构示意图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1：

如图1、图2所示，一种自动选择杀青方式的茶叶柔性加工系统，包括在线检测分析系统、复合式杀青系统、分选输送机构和控制系统，其中：在线检测分析系统，用于检测并获取茶叶物料的理化指标信息并判断出理化评定结果，发送至控制系统；复合式杀青系统，用于对物料杀青，与分选输送机构连接，包括至少两种不同方式的杀青机，并能调整并保持杀青机的杀青工艺条件参数；杀青工艺条件包括每台杀青机上的蒸汽或微波的杀青温度值、物料移动速度或滚筒转动速度、杀青机的制热功率、投料量、杀青时间中的一种或多种；青方式不同的杀青机包括：蒸汽式杀青机、微波杀青机、热风杀青机、电杀青机中的一种或多种，分选输送机构，包括多级输送路径，各自连接至的杀青机，能根据控制系统发出的指令选择、切换相应的输送路径；控制系统，用于接收理化评定结果并基于结果向分选输送机构和复合式杀青系统发送相应的启动指令，控制相应的杀青机启动以及开启相应的输送路径；

优选地，在线检测分析系统包括:在线检测模块，位于输送设备上方，用于检测茶叶物料的来料来源信息、茶叶品种、密度、色泽、颜色、形状、含水量或温度中的一种或多种理化指标信息，并发送至理化分析模块；在线理化分析模块，用于对接收到的指标信息进行理化分析，获得被检测茶叶物料的理化评定结果，并将理化评定结果发送至控制系统。其中：来料来源信息、茶叶品种，可通过数字化信息获取，如扫码识别获得其追溯信息，即可获得茶叶品种，而根据形状和含水量等信息，可以判断出茶叶的新鲜度，是鲜叶还是老叶，即可获得评定结果是什么品种的茶叶，茶品为a类或是b类等等。

另一方面，本系统还包括摊青装置和恒定流量送料系统，摊青装置用于对茶叶物料进行摊青；摊青后的茶叶物料进入恒定流量送料系统，恒定流量送料系统，用于调整或控制物料的投料量并保持投放流量持续稳定。

恒定流量的系统包括暂存及提升装置、计量管、动态电子秤组成。为精确控制水分在杀青前后装有近红外在线水份检测装置，通过前后水分反馈，控制杀青设备来精确控制杀青后茶叶的水分。茶叶输送由输送系统完成。用于精确水分控制茶叶柔性杀青工艺还包括有控制系统，所述暂存及提升装置、计量管、动态电子秤、杀青机构、分选输送机构以及近红外在线检测装置在所述中央控制系统的驱动下协同作业。输送系统由输送带、驱动电机装置组成，所述输送带在驱动电机的驱动下将茶叶从皮带电子秤出口传送至杀青机构入口，杀青完成后再由输送带输出。

实施例2：在实施例1的基础上，所述分选输送机构包括蒸汽杀青路径、微波杀青路径和出料路径，蒸汽杀青路径连接恒定流量送料系统和蒸汽杀青机，微波杀青路径连接恒定流量送料系统和微波杀青机，蒸汽杀青机的出料路径上还设有一条双级杀青路径，双级杀青路径连接至微波杀路径上。

实际使用时，本发明的一种自动选择杀青方式的茶叶柔性加工系统，其由控制器控制暂存及提升装置、计量管、皮带输送机使来料恒定，通过杀青机前后的水分检测信号，再对杀青机进行反馈并通过算法调节杀青设备参数，保证杀青后水分稳定性和均匀性。鲜叶摊青后经过暂存及提升装置，经由安装在暂存及提升装置或输送机出口处，通过光电传感器发出信号，以控制暂存及提升装置提升传送带的速度，实现茶叶输送流量的自动控制，在计量管的下方设有动态电子秤，物料先从计量管中下落至动态电子秤的称重皮带上，再由称重装置对物料进行称重，达到生产过程自动控制的目的；称重完成后，由近红外水分检测仪进行杀青前的水分检测；通过水分检测后由皮带秤输送到杀青设备对茶叶进行杀青工序。本发明针对四种杀青方式阐述不同品质的茶选用不同的杀青工艺：

①蒸汽杀青

滚筒蒸汽杀青中蒸汽温度110℃～120℃可调，杀青时间约为8～10分钟左右。当叶态干软，叶片边缘起白泡状，手揉紧后无水溢出且呈粘手感，青气去尽呈清香味即可。

②微波杀青

微波杀青机对茶叶的内外部同时加热，不需要预热，开机即可加工。电磁波均匀地照射到茶叶上，内、外同时加热，无焦叶、焦边、碎屑等。物料在微波作用下蒸发的水分子在一定范围内得以保留形成杀青环境，微波能快速升温到酶钝化温度(60℃～80℃)，经过3～5分钟的微波照射水分将至60％就可以完成高品质杀青处理。茶叶在微波加热箱内停留的时间较短，又不需要空气和蒸气导热，所以能最大限度地保留茶叶中的营养成份。

③蒸汽杀青+微波杀青

利用蒸汽使蒸汽均匀分布于所述滚筒内，使滚筒内部温度快速达到110℃～120℃，从而使置于滚筒内部的茶青在短时间内快速升温以达到均匀杀青、快速脱水目的；另一方面，在蒸汽杀青的基础上，再利用微波加热杀青进行“焖炒”，既能使茶青内外加热均匀，利于内部芳香物质的彻底释出，又能防止水分蒸发太多导致叶片干枯、碎裂。“蒸汽+微波”二者在杀青起香过程相互作用、相互促进，其中蒸汽杀青使得茶青均匀完整、颜色美观，而微波杀青进一步促进茶青表层芳香物质的释出。微波杀青有灭菌、醇化之功能，微波特别对夏、秋茶，除苦涩味，相当见效，这一醇化功能，其它机械是无法潜代的。

④电杀青

机体的腔体里面有一个内胆类装置，由电热炉电阻丝类的盘管盘在筒体的内壁上，通过加热盘管使筒体内部温度升高，以达到杀气的目的。这种方法能使杀青筒发热更快，温度惯性小响应速度快，热量损耗很小，耗电量少，能起到节能环保的目的。

在制茶过程中不同品质的茶，需要不同的杀青工艺，当a类茶加工时需要的杀青工艺选择由蒸汽杀青机进行杀青，b类茶加工时需要的杀青工艺选择由微波杀青机杀青，c类茶的杀青工艺部分则需要由蒸汽杀青机和微波杀青机共同完成；

刚采摘下来的鲜叶水分含量高达75％～80％，经过蒸汽杀青和微波杀青后，经过水分检测，茶青减去水分到生叶原料全部重量的20％～30％左右。杀青完成后的水分主要通过控制杀青设备、入料装置、输送皮带等进行控制。为了有效解决不同来料选择不同的杀青设备，杀青时能精确控制水分，提高杀青质量，提升茶叶品质；

a、针对单独由蒸汽杀青机进行杀青的工艺，控制器通过控制蒸汽杀青机的滚筒转速、蒸汽的温度、杀青的时间、投料量等相关参数来控制水分，控制器通过对蒸汽杀青完成后的水份检测仪的水份检测仪进行反馈并通过算法调节蒸汽杀青机的参数促使杀青后水分稳定；

b、针对微波杀青机完成杀青工艺的通过控制微波功率、杀青时间、控制投料量来精确控制水分使杀青完成后达到一定的茶青水分含量。通过微波杀青后的水份检测仪的水分来反馈并通过算法调节微波杀青机的相关参数促使杀青后水分稳定；

c、针对蒸汽杀青机和微波杀青机共同完成杀青工艺的，首先控制蒸汽杀青机的滚筒转速、蒸汽的温度、杀青的时间、投料量等参数来控制水份检测仪的水分，通过水份检测仪的水分反馈调节蒸汽杀青机、输送设备使水份检测仪得水分稳定。通过皮带输送机对蒸汽杀青机杀青完成后的料进行输送，再进入微波杀青机进行二次杀青，通过对水份检测仪的水分检测，控制器进行反馈并通过算法调节微波杀青机、输送设备的相关参数促使杀青后水分稳定。

实施例3：如图2～4所示，一种自动选择杀青方式的茶叶柔性加工工艺，包括：获取茶叶物料的理化指标信息并判断出理化评定结果；基于理化评定结果确定并选择相应的杀青方式对茶叶物料杀青；获取当前物料的杀青方式信息，分选输送机构启动相应杀青方式的路径，茶叶物料以恒定的流量进入分选输送机构；获取物料在进入杀青机之前的实时含水率mc1；获取物料从杀青机完成杀青之后的实时含水率mc2；判断实时含水率mc1的值是否超出或低于第一预设值；判断实时含水率mc2的值是否超出或低于第二预设值；若均为否，则保持复合式杀青系统的运作参数不变；若至少其中一个为是，则调整复合式杀青系统的相应运作参数，使得调整后进入的物料在出复合式杀青系统时的实时含水率mc2的值始终处于第二预设值内。

基于理化评定结果确定并选择相应的杀青方式对茶叶物料杀后，分选输送机构启动相应杀青方式的路径，茶叶物料以恒定的流量进入分选输送机构；当物料进入杀青之前，在传送带上经过水分检测仪后，水分检测仪获取物料在进入复合式杀青系统之前的实时含水率mc1值并反馈至控制器；当物料完成杀青后出料时，经过另一组水分检测仪时，水分检测仪获取物料从复合式杀青系统完成杀青之后的实时含水率mc2值并反馈至控制器；控制器在接收到mc1值后由智能算法进行判断实时含水率mc1的值是否超出或低于第一预设值；控制器在接收到mc2值后由智能算法进行判断实时含水率mc2的值是否超出或低于第二预设值；若均为否，则保持复合式杀青系统的运作参数不变；只要至少其中一个为是，则调整复合式杀青系统的相应运作参数，使得调整后进入的物料在出复合式杀青系统时的实时含水率mc2的值始终处于第二预设值内。运作参数包括复合式杀青系统的滚筒转速、杀青蒸汽或微波的温度和杀青过程的持续时间，由杀青设备可调控制，其中：调整复合式杀青系统的相应运作参数，是基于实时含水率mc1、mc2的值以及实时的运作参数的参数值，通过智能算法获得。当实时含水率mc1的值超出第一预设值时，说明在进口处的物料含水率过高，需要及时控制系统降低物料进入复合式杀青系统中的物料移动速度或滚筒转动速度、或提高杀青温度值、或提高杀青设备的制热功率，加大干燥力度，或同时调整各个机构的运行参数值，使得物料在杀青过程中的含水率下降到所需值，最终使得实时含水率mc2的值始终处于第二预设值内；当实时含水率mc1的值低于第一预设值时，说明书含水率较低，反向调节，降低杀青过程中水分的干燥力度；当实时含水率mc2的值超出第二预设值时，说明杀青过程中对水分的控制出现偏差，各部分机构的参数可能存在缺陷，由控制系统降低物料进入复合式杀青系统中的物料移动速度或滚筒转动速度、或提高杀青温度值、或提高杀青设备的制热功率；或同时调整各个参数值，使得实时含水率mc2的值始终处于第二预设值内；当实时含水率mc2的值低于第二预设值时，反向调节。优选地，所述相应运作参数，还包括物料的投料量，物料的均摊厚度。所述杀青方式包括蒸汽杀青方式、微波杀青方式或先蒸汽杀青后再微波杀青的方式。所述调整复合式杀青系统的相应运作参数，是基于实时含水率mc1、mc2的值以及实时的运作参数的参数值，通过智能算法获得。当实时含水率mc1的值超出第一预设值时，控制系统降低物料进入复合式杀青系统中的物料移动速度或滚筒转动速度、或提高杀青温度值、或提高杀青设备的制热功率；或同时调整各个参数值，使得实时含水率mc2的值始终处于第二预设值内；当实时含水率mc1的值低于第一预设值时，则反向调节；当实时含水率mc2的值超出第二预设值时，控制系统降低物料进入复合式杀青系统中的物料移动速度或滚筒转动速度、或提高杀青温度值、或提高杀青设备的制热功率；或同时调整各个参数值，使得实时含水率mc2的值始终处于第二预设值内；当实时含水率mc2的值低于第二预设值时，反向调节。

实施例4：先蒸汽杀青后再微波杀青的方式，如图3～6所示，一种自动选择杀青方式的茶叶柔性加工工艺，包括如下步骤：

a)所述的由恒定流量系统由暂存及提升装置、计量管、动态电子秤组成，保证在进入杀青机前有恒定的茶叶量输入；

b)所述的杀青装置由蒸汽杀青机和微波杀青机组成，针对a类茶杀青工艺由蒸汽杀青机杀青，b类茶杀青工艺由微波杀青机杀青，c类茶杀青工艺由蒸汽杀青机和微波杀青机顺序杀青共同完成；

c)在杀青前后对原料进行水分检测，通过控制杀青机来控制杀青完成后的水分，实时反馈并通过算法调节杀青设备参数促使杀青后水分稳定。

获取物料从蒸汽杀青机出料时的实时含水率mc2；判断mc2是否处于预定值内，若为否，则调节蒸汽杀青机的相关运行参数，直至mc2处于预定值内，当mc2处于预定值内后，分选输送机构启动双级杀青路径，将蒸汽杀青机出料的物料输送至微波杀青机内进行二次杀青，并获取物料从微波杀青机进料时的实时含水率mc3和从微波杀青机出料时的实时含水率mc4；控制器判断mc3和/或mc4的值是否处于预定值内，若为否，则调节微波杀青机或/和分选输送机构的相关运行参数，直至mc4处于预定值内。

实施例5

在实施例2的基础上，具有蒸汽杀青方式、热风杀青方式、滚筒电杀青方式、微波杀青方式的杀青方式自动选择工艺，如图4所示，同一生产线上可以实现根据不同的来料的内在成分、产地特征、加工批次，选用不同的杀青设备进行杀青，从而制作不同品质的茶。分选输送机构还包括连接至热风杀青机、滚筒电杀青机、微波杀青机和蒸汽杀青机，每个杀青机的前后进料口处均安装有水分检测仪，相应的均连接至控制器，并预先设置好每个位置的水分检测仪的预设值，即为最佳含水率标准值范围。通过控制器智能管控每一台杀青机，使得杀青工艺保持在最佳参数，实现精确控制杀青过程的茶叶水含量，有效提高了各个杀青方式下的杀青品质。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。