一种多功能茶叶加工生产线及其控制系统技术领域
本发明属于茶叶加工机械领域，尤其涉及一种茶叶连续化加工颗粒型绿茶、针芽
型绿茶和循环滚炒型绿茶生产线。
背景技术
目前，茶叶的连续化和自动化加工已经能基本实现，比如专利(CN101999479A)公
开了一种炒青绿茶连续化加工的设备，专利202931998公开了一种香茶全自动生产线，专利
CN103947776A公开了一种连续化黑茶压制生产线。但以上的连续化加工生产线都是只能实
现单类型茶叶的加工，而大部分茶叶企业不只是生产一种类型茶叶产品，茶企会根据茶叶
生长特点及茶叶市场需求，生产以单芽头为原料的银针型、毛峰型绿茶，生产以一芽一叶为
原料的毛峰、炒青或烘青类绿茶，后期还可生产一芽二三叶为原料的各种中低端绿茶，甚至
可生产机采原料为主的出口产品，规模企业若想满足市场需求，生产不同类型的各种绿茶
或红茶投入一条生产线设备的直接投入一般均需几十万到上百万乃至数百万不等，而设备
厂房及其他水、电、气配套设施还需几十万到上百万的投入，如某企业针对单芽头单独投入
一款针芽类绿茶生产线，而单芽头的可采摘时间很短，一般在十五天左右，最长不过一个
月，采摘期结束后，设备基本闲置。这对茶叶企业来说负担都比较重，因此，对一条线生产线
实现多种类型茶叶加工的需求非常迫切。旨在减缓茶叶加工生产设备、厂房、其他设施的重
复投资和闲置等一系列制约茶叶加工企业可持续发展的难题。专利CN102823668A公开了一
种红茶和绿茶兼容的全自动茶叶加工生产线设备及方法，但该生产线只兼容了红茶和绿
茶，并且该生产线不能同时生产，甚至需要不同季节进行生产。
发明内容
本发明的目的是减少企业在茶叶加工生产设备、厂房、其他设施的重复投资和闲
置，提高茶叶初制加工设备的使用率和企业的投资回报率，降低茶叶生产成本，提高茶叶企
业的竞争力。与其他茶叶加工生产线不同，本发明涉及的茶叶加工生产线既能加工颗粒形
绿茶、针芽形绿茶又能加工循环滚炒形绿茶，可以根据用户需要灵活使用。
本发明解决上述问题所采用的技术方案如下，该生产线采用的三种工艺分别为：
（1）颗粒型绿茶工艺为：1.摊青 → 2.杀青 → 3.摊凉回潮→ 4.揉捻 → 5.热风解块 →
6.摊凉→ 7.曲毫做形 → 8.摊凉回潮 → 9. 曲毫做形 → 10.烘干 → 11.风选；（2）针
芽形绿茶的加工工艺为：1.摊青 → 2.杀青 → 3.摊凉 → 4.连续理条 → 5.摊凉 → 6.
连续理条压扁 → 7.摊凉 → 8.烘足干 → 9.风选；（3）循环滚炒型绿茶采用的工艺为：1.
摊青 → 2.杀青→ 3.摊凉回潮→ 4.揉捻 → 5.热风解块→ 6.摊凉→ 7.连续炒二青 →
8.摊凉回潮→ 9.连续炒干 → 10.烘足干 → 11.风选。
本发明与此三种工艺相对应的设备如下：颗粒型绿茶相对应的设备：1.摊青机（1）
→ 2.鲜叶流量计（2）→ 3.杀青机（3） → 4.摊凉回潮机（5） → 5.揉捻机组（10） → 6.热
风解块机（11） → 7.曲毫机组（17） → 8.摊凉回潮机（19） → 9.曲毫机组（21） → 10.烘
干机（22） → 11.风选机（23）；针芽型绿茶相对应的设备：1.摊青机（1） → 2.鲜叶流量计
（2） → 3.杀青机（3） → 4.摊凉回潮机（5） → 5.理条机组（6） → 6.冷却输送机（7） →
7.理条压扁机组（8） → 8.冷却输送机（12） → 9.烘干机（22） → 10.风选机（23）；循环滚
炒型绿茶相对应的设备：1.摊青机（1） → 2.鲜叶流量计（2） → 3.杀青机（3） →4.摊凉回
潮机（5） → 5.揉捻机组（10） → 6.热风解块机（11） → 7.循环滚炒机组（18） → 8.摊凉
回潮机（19） → 10. 循环滚炒机组（20） → 11.烘干机（22） → 12风选机（23）。根据工艺
组合，该生产线可以加工三种茶叶。
所述的多功能生产线中加工三种茶叶可共用的设备为：摊青机（1）、鲜叶流量计
（2）、杀青机（3）、摊凉回潮机（5）、烘干机（22）、风选机（23）；加工颗粒形绿茶和循环滚炒绿
茶可共用的设备为：揉捻机组（10）、热风解块机（11）、摊凉回潮机（19）；颗粒形绿茶专用的
设备为曲毫机组（17）、（21），循环滚炒型绿茶专用的设备为循环滚炒机组（18）、（20），针芽
型号绿茶专用的设备为理条机组（6）和理条压扁机组（8）。通过工艺的优化，该生产线设备
共用率大于60%，与分别制作3条独立的生产线的成本相比节约了60%，设备安装场地减少了
75%。
所述的多功能生产线采用模块化的方式进行组合，根据茶叶加工工艺要求主要有
以下10个模块：鲜叶摊青模块、计量杀青模块、摊凉回潮模块、揉捻机组模块、曲毫做形模
块、理条机组模块（CN104171093A）、理条压扁机组模块、循环滚炒模块、烘干模块、风选模
块。每个模块既能独立使用也可以与其他模块组合成连续化的可加工不同类型茶叶加工生
产线。其中计量杀青模块集合了茶叶流量控制装置（CN102415454A）、杀青机（3）和抽风排湿
装置(25)；揉捻机组模块根据生产线产能的要求可以由1台揉捻机或者多台揉捻机加计量
装置组成，如是多台揉捻机则通过输送带输送到不同的揉捻机；循环滚炒模块由1台或多台
炒干机加计量衔接装置（16）组成。
所述的生产线中热风解块工艺是将揉捻后的解块工艺与烘二青工艺合二为一，与
传统的滚筒式烘二青工艺相比，既起到解块作用而且透气性和失水效果更好，有利于持茶
叶色泽翠绿。
所述的生产线在加工颗粒形绿茶时，通过两次曲毫做形与精确水分控制，保证了
颗粒形绿茶的条索紧、圆，颗粒状明显。
所述的生产线的控制系统配备数据采集与监控系统（SCADA），该系统能实时监控
和采集生产线各设备模块的状态参数，对数据异常进行报警，状态参数与控制参数可以进
行存储，为加工工艺的改进和产品加工过程的追溯提供基础数据。如对杀青模块的温度监
测，详见图3，如果杀青桶壁温度设定为T度，当偏差超过设定的最大偏差度数n时，燃烧系统
自动关闭，当杀青桶壁降温到低于设定值的某个度数时，燃烧系统自动启动，n的设定根据
工艺要求和燃烧系统硬件要求灵活设定。这种利用监测数据控制燃烧系统的方法简单实
用，有效满足工艺要求的同时能大幅度降低控制系统的成本。
所述的生产线杀青工艺后、生产循环滚炒型绿茶时两次循环滚炒之间、生产颗粒
型绿茶时两次曲毫做形之间均配置有摊凉回潮机，摊凉回潮机主要是使茶叶冷却后堆积、
回软使茶叶水分均匀分布后再进行下一步工序，以保证茶叶色泽翠绿和失水比较均匀，也
是茶叶香味品质的保证。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本 发明作进一步说明：
附图1为生产线控制模块示意图
附图2为控制系统的数据采集与监控系统界面
附图3为实施例杀青温度监测变化曲线；
附图4为实施例杀青温度监测变化曲线；
附图5 为本发明的设备布置示意图；
附图6为本发明工艺流程示意图；
摊青机（1）、鲜叶流量计（2）、杀青机（3）、冷却风选设备（4）、摊凉回潮机（5）、理条机组
（6）、冷却输送机（7）、理条压扁机组（8）、计量匀叶装置（9）、揉捻机组（10）、热风解块机
（11）、冷却输送机（12）、振动槽（13）、立式输送机（14）、平面输送机（15）、计量衔接装置
（16）、曲毫机组（17）、循环滚炒机组（18）、摊凉回潮机（19）、循环滚炒机组（20）、曲毫机组
（21）、烘干机（22）、风选机（23）、匀叶链条斜输（24）、抽风排湿装置（25）。
具体实施方式:
下面结合附图和采用的茶叶加工工艺，通过实施例进一步详细描述本发明，但不以任
何方式限制本发明的范围。
附图6为本发明工艺流程示意图，如图5所示为多功能加工生产线的整体布置图，
具体说明该类型多功能生产线的一种实施案例。该生产线采用的颗粒型绿茶工艺为：1.摊
青 → 2.杀青 → 3.摊凉回潮→ 4.揉捻 → 5.热风解块 →6.摊凉→ 7.曲毫做形→ 8.
摊凉回潮 → 9. 曲毫做形 → 10.烘干 →11.风选。生产线该类型茶叶时，鲜叶处理量
100kg/h，24小时可生产约630kg干茶。在摊青机（1）中经过摊放好的鲜叶由平面输送机
（26）、斜面输送机（27）送往鲜叶流量计（2）中投料，经过鲜叶流量计（2）使杀青机（3）瞬时杀
青的鲜叶动态均衡，即每小时按设定的流量流到杀青机（3）中，杀青后的叶子直接落入冷却
风选设备（4），经过风选取出老黄片、残片以减轻后续精制压力，风选出料的茶叶经过振动
槽（28）、立式提升机（29）、平面输送机（30）三者组合送往摊凉回潮机（5），摊凉回潮机（5）主
要是使茶叶冷却后堆积、回软使茶叶水分均匀分布后再进行下一步工序，以保证茶叶色泽
翠绿和失水比较均匀，也是茶叶香味品质的保证，摊凉回潮后茶叶又通过翻斗式提升机
（31）送到分料平输（32）上，此时分料平输（32）正转，将茶叶送入匀叶计量称（9），经过额定
计量的茶叶在达到设备重量后会自动送往由3台55揉捻机组成揉捻机组（10）进行揉捻作
业，揉捻后茶叶经过匀叶链条斜输（24）送往热风解块机（11）进行解块打散和烘二青作业，
解块后的茶叶通过冷却输送机（12）摊凉冷却后再经过振动槽（13）、立式提升机（14）和平面
输送机（15）三者组合的输送设备送到平面输送机（50）上，此时平面输送机（50）正转，使茶
叶经平面输送机（51）进入曲毫计量衔接装置（16）中进行定额计量称重，再经过正转的分料
平输（38）及布置在曲毫机组上方的三层分料平输机（33）送往由4台84型全自动曲毫机组成
的曲毫机组（17）中初次曲毫做形，做形适度时曲毫机自动出料，茶叶经过衔接设备送往布
置在摊凉回潮机（19）上方的匀叶布料机（34），匀叶布料机（34）可以将茶叶均匀地摊放在摊
凉回潮机上（19）上，摊茶厚度可通过调节匀叶布料机出料速度控制，摊凉堆放时间也可通
过控制摊凉回潮机（19）的摊凉网带运行速度实现，回潮好的茶叶再经过翻斗式提升机（35）
送到分料平输（36）中，此时分料平输（36）正转，茶叶送往平面输送机（37），再进入分料平输
（39），分料平输（39）正转，茶叶通过平面输送机（40）流到分料平输（41），分料平输（41）此时
正转，茶叶流入布置在曲毫机组（21）上方的匀叶计量称（42）上，定量计量后的茶叶经过分
料平输送到由2台84型曲毫机组成的曲毫机组（21）中进行二次曲毫做形，做形达到要求后
再通过由振动槽（45）、立式提升机（46）和平面输送机（47）组成的衔接设备将茶叶送到平面
输送机（37）上，分料平输（39）正转，茶叶通过平面输送机（40）流到分料平输（41），分料平输
（41）此时反转，茶叶进入烘干机（22）进行烘足干作业，烘干后的茶叶再通过翻斗式提升机
（43）送到风选机（23）中进行最后的风选作业，由此，整个颗粒型绿茶加工过程全部完成。
循环滚炒型绿茶采用的工艺为：1.摊青 → 2.杀青→ 3.摊凉回潮→ 4.揉捻 →
5.热风解块→ 6.摊凉→ 7.连续炒二青 → 8.摊凉回潮→ 9.连续炒干 → 10.烘足干 →
11.风选。加工循环滚炒形绿茶时，鲜叶处理量 120kg/h，24小时可生产约750kg干茶。循环
滚炒型绿茶加工过程中从摊青到曲毫前计量工艺过程及所需设备与颗粒型绿茶一样，此处
不再赘述，后续过程如下：茶叶进入平面输送机（50），此时平面输送机（50）正转，茶叶经平
面输送机（51）进入曲毫计量衔接装置（16）中进行定额计量称重，再经过的分料平输（38），
此时分料平输（38）反转，茶叶进入循环滚炒机组（18）进行初次循环炒制，炒制适度后循环
滚炒自动出料，茶叶经过衔接设备送往布置在摊凉回潮机（19）上方的匀叶布料机（34），匀
叶布料机（34）可以将茶叶均匀地摊放在摊凉回潮机上（19）上，摊茶厚度可通过调节匀叶布
料机出料速度控制，摊凉堆放时间也可通过控制摊凉回潮机（19）的摊凉网带运行速度实
现，回潮好的茶叶再经过翻斗式提升机（35）送到分料平输（36）中，此时分料平输（36）反转，
茶叶进入布置在循环滚炒机组（20）上方的匀叶计量装置（44）中，定量计量的茶叶进入循环
滚炒机组（20）中进行二次循环炒制直至炒干成型，炒制达到要求后再通过由振动槽（45）、
立式提升机（46）和平面输送机（47）组成的衔接设备将茶叶送到平面输送机（37）上，分料平
输（39）正转，茶叶通过平面输送机（40）流到分料平输（41），分料平输（41）此时反转，茶叶进
入烘干机（22）进行烘足干作业，烘干后的茶叶再通过翻斗式提升机（43）送到风选机（23）中
进行最后的风选作业，由此，整个循环滚炒型绿茶加工过程全部完成。
针芽形绿茶的加工工艺为：1.摊青 → 2.杀青 →3.摊凉→4.连续理条→ 5.摊凉
→ 6.连续理条压扁 → 7.摊凉→ 8.烘足干 → 9.风选。加工针芽形绿茶时，鲜叶处理量
40 kg/h，24小时可生产约250kg干茶。摊青到摊凉回潮工艺过程及所需设备与颗粒型绿茶、
循环滚炒型绿茶一样，此处不再赘述，后续过程如下：摊凉回潮后茶叶通过翻斗式提升机
（31）送到分料平输（32）上，此时分料平输（32）反转，茶叶通过平面输送机（48）进入理条机
组（6）进行理条作业，理条作业完成后经振动槽（49）进入冷却输送机（7）进行冷却，再经过
平面输送机送入理条压扁机组（8），经过二次理条及压扁后针芽型绿茶基本成型，后续再经
过冷却输送机（12）、振动槽（13）、立式提升机（14）、平面输送机（15）送入到平面输送机（50）
上，此时平面输送机（50）反转，茶叶经平面输送机（37）进入正转的平面输送机（39），茶叶通
过平面输送机（40）流到分料平输（41），分料平输（41）此时反转，茶叶进入烘干机（22）进行
烘足干作业，烘干后的茶叶再通过翻斗式提升机（43）送到风选机（23）中进行最后的风选作
业，由此，整个针芽型绿茶加工过程全部完成。
所述的鲜叶流量计（2）采用的是专利号为ZL2011205150350，专利名称为一种自动
流量控制装置，它的作用是使杀青机瞬时杀青的鲜叶动态均衡，即每小时按设定的流量留
到杀青机，确保杀青的效果。该设备由计量室、匀叶斜输和振动槽等组成。
该生产线采用的杀青机（3）是中国专利ZL201010577150.0，在传统杀青机的基础
上进行自动化改造完成的，具体实现细节与公开的杀青机类似。根据设计的产能，该生产线
采用的是80型杀青机。该杀青机的处理能力最大可达120kg/h。
摊凉回潮机（5）、（19）的作用主要是使茶叶冷却后堆积、回软使茶叶水分均匀分布
后再进行下一步工序，以保证茶叶色泽翠绿和失水比较均匀，也是茶叶香味品质的保证；摊
凉回潮机（5）、（19）上方均布置由如匀叶布料机（34），匀叶布料设备，匀叶布料机（34）的可
以将茶叶均匀地摊放在摊凉回潮机上（5）、（19）上，摊茶厚度可通过调节匀叶布料机出料速
度控制，摊凉堆放时间也可通过控制摊凉回潮机（5）、（19）的摊凉网带运行速度实现，这在
加工不同类型绿茶时尤其重要，根据生产不同类型绿茶工艺调节控制不同的回潮厚度和时
间。
揉捻的作用：①卷紧茶条，缩小体积，为炒干成条打好基础；②适当破坏叶组织，既
要茶叶容易泡出，又要耐冲泡。该生产线采用的揉捻机组（5）是采用的是中国专利号
ZL2011204605804，专利名称为：一种自动化揉捻机。根据设计产能，这里采用的揉捻机型号
为3台55型揉捻机并联。揉捻前的匀叶储叶计量称（17）的作用是保证每次揉捻的茶叶重量
达到预设要求，匀叶计量称（9）由储叶斜输和电子称组成。
茶叶完成揉捻工序后容易粘合成坨，需要通过热风解块机（11）进行解块打散，该
热风解块机是将解块工艺与烘二青工艺合二为一，与传统的滚筒式烘二青工艺相比，既起
到解块作用而且透气性和失水效果更好，有利于持茶叶色泽翠绿。
整个多功能生产线控制系统根据功能分为如下十大模块（如图1所示）：鲜叶摊青
模块、计量杀青模块、摊凉回潮模块、揉捻机组模块、曲毫做形模块（CNXXX）、理条机组模块
（CN104171093A）、理条压扁机组模块、循环滚炒模块、烘干模块、风选模块，不同模块之间通
过不同输送辅助设备衔接。控制系统的数据采集与监控系统界面如图2所示。茶叶加工工艺
中的每个控制环节配置一个控制箱作为SCADA的下位机系统，控制箱内安装PLC和触摸屏以
及操作按钮指示灯等。各控制箱通过现场总线进行联网，实现网络通信和数据共享；在控制
中心配置主控台，安装通信网关，并配置工控机，在工控机上做组态，实现对整个生产线的
中控。用户通过中心控制室的电脑组态可以监控到各个设备的实时运行工况，并可在线修
改各控制环节的运行参数，也可对某执行机构进行实时控制。
生产线的控制系统配备数据采集与监控系统（SCADA），该系统能实时监控和采集
生产线各设备模块的状态参数，对数据异常进行报警，状态参数与控制参数可以进行存储，
为加工工艺的改进和产品加工过程的追溯提供基础数据。如对杀青模块的温度监测（图3），
如果杀青桶壁温度设定为T=330度，最大偏差温度为n=10，当温度为340度，燃烧系统自动关
闭，当杀青桶壁降温到低于320度，燃烧系统自动启动，n的设定根据工艺要求和燃烧系统硬
件要求灵活设定，n的值太小温度控制精度，但点火系统频繁启停，缩短燃烧系统的寿命，n
的值太大又无法满足工艺要求。
如对理条的温度设定根据工艺要求，理条的温度设定分为三个阶段：第一阶段为
150度、第二阶段为120度、第三阶段为140度，设定温度与实际监测温度值曲线入图4所示，
通过监测温度值与设定温度值的偏差变化控制理条机组模块的燃烧系统，保证了理条机组
的温度变化在要求的范围内，从而满足茶叶加工工艺要求。