茶葉加工中揀梗去雜是費(fèi)工費(fèi)時(shí)且又非常關(guān)鍵的工序，揀剔作業(yè)已是茶葉精制中質(zhì)量與成本控制的瓶頸環(huán)節(jié)。由于機(jī)械性能等原因，階梯式揀梗機(jī)、靜電揀梗機(jī)等常規(guī)設(shè)備，揀剔效果不理想。如工夫紅茶通過(guò)多次機(jī)揀、靜揀，仍需手揀予以輔助，手工揀茶費(fèi)用占紅茶精制成本的10%－15%。近年來(lái)，茶鮮葉的人工采摘質(zhì)量下降及機(jī)械采茶增多，茶葉加工中揀梗量隨之增加，業(yè)內(nèi)一直期待著茶葉揀剔設(shè)備的技術(shù)突破。色選技術(shù)是指利用特殊識(shí)別鏡頭捕捉物料表面像元素信號(hào)、采集物料透光率信號(hào)及其它成分的信息，并利用PLC控制及CPU處理，實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)互換，并與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)對(duì)比分析出物料的品質(zhì)優(yōu)劣，再利用壓縮空氣將該劣質(zhì)物料剔除的集光、電、氣、機(jī)于一體高科技綜合技術(shù)，色選設(shè)備現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，食品業(yè)、工礦業(yè)等領(lǐng)域。近年來(lái)，安徽等省一些企業(yè)在茶葉加工中已成功利用色選機(jī)揀剔

茶梗等夾雜物，揀剔質(zhì)量高、工效高，制茶成本降低，制提率顯著提高，能夠廣泛應(yīng)用于綠茶、紅茶、烏龍茶精制中的揀剔作業(yè)及名優(yōu)茶去片去梗的精選處理等。

1、茶葉色選機(jī)的技術(shù)特性

色選機(jī)主要是一些多用途和泛用途的色選設(shè)備，應(yīng)用于不同行業(yè)及產(chǎn)品時(shí)，部分組件和操作模式須作出相應(yīng)的技術(shù)研究與測(cè)試，才能達(dá)到理想的質(zhì)量要求。

1.1 茶葉色選機(jī)的工作原理

茶葉色選機(jī)利用光電技術(shù)專門剔除異色物料，通過(guò)光電系統(tǒng)分析茶物料表面的外觀色澤，以區(qū)分茶、梗及非茶類夾雜物，能解決常規(guī)使用篩分、風(fēng)選及揀剔設(shè)備所無(wú)法達(dá)到的茶梗分離效果。色選機(jī)選別室內(nèi)有若干狹長(zhǎng)的通道，通道出口處裝有高穩(wěn)定光源，當(dāng)茶物料經(jīng)由振動(dòng)喂料系統(tǒng)均勻地通過(guò)斜槽通道進(jìn)入選別區(qū)域時(shí)，物料通過(guò)檢測(cè)區(qū)域之前，靠重

力和落下的速度使每個(gè)茶葉以直線狀排列，依次落入光電檢測(cè)室。每個(gè)料槽有2個(gè)高分辨率的相機(jī)，加上數(shù)據(jù)處理硬件，在物料通過(guò)時(shí)從兩側(cè)對(duì)其檢查，確定異色品，光電傳感器測(cè)得反射光和投射的光量，并與基準(zhǔn)色板反射光量比較，將其差值信號(hào)放大處理，當(dāng)信號(hào)大于預(yù)定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)噴射系統(tǒng)（料槽末端的噴嘴）用壓縮空氣吹出異色物料。茶葉色選機(jī)采用新一代數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工控機(jī)，并采用模糊邏輯算法與支持向量機(jī)（SVM）算法，對(duì)背景板角度及喂料速度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，真正實(shí)現(xiàn)了色選機(jī)的全自動(dòng)控制，同時(shí)使機(jī)器的性能在工作時(shí)自動(dòng)達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

1.2 茶葉色選機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

茶葉色選機(jī)主要部件有：進(jìn)料斗、振動(dòng)喂料器、溜槽、光源、背景板、光電檢測(cè)器、數(shù)碼相機(jī)、副品槽、正品槽、噴氣閥、空氣壓縮機(jī)、空氣凈化器和過(guò)濾器、信號(hào)調(diào)理部件、時(shí)序部件及微機(jī)控制系統(tǒng)等。供料系統(tǒng)：由進(jìn)料斗、振動(dòng)喂料器和溜槽等組成。待分揀茶物料由進(jìn)料斗進(jìn)入振動(dòng)喂料器，通過(guò)振動(dòng)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)使物料自動(dòng)排列成一行行連續(xù)的線狀細(xì)束，再通過(guò)料槽加速后以恒定速度拋飛進(jìn)入光電系統(tǒng)的探測(cè)區(qū)內(nèi)，以確保茶物料精確地呈現(xiàn)在光學(xué)區(qū)和噴射區(qū)內(nèi)。

光電系統(tǒng)：光電系統(tǒng)是色選機(jī)的核心部分，主要由光源、背景板、數(shù)碼相機(jī)和有關(guān)輔助裝置組成。光源為被測(cè)物料和背景板提供穩(wěn)定的均勻照明。光電探測(cè)器將探測(cè)區(qū)內(nèi)被測(cè)物料的反射光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。背景板則為電控系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號(hào)，其反光特性與合格品的反光特性基本等效，而與剔除物差異較大。

分選系統(tǒng)：分選系統(tǒng)由副品槽、成品槽、噴氣閥、空氣壓縮機(jī)及過(guò)濾器等相關(guān)附件組成。氣動(dòng)噴嘴標(biāo)配有近200個(gè)噴嘴，口徑僅2－3mm，分辨率高、壽命長(zhǎng)、噴射精確。

電控系統(tǒng)：電控系統(tǒng)由信號(hào)調(diào)理部件、時(shí)序部件和微機(jī)控制系統(tǒng)等組成。電控系統(tǒng)對(duì)來(lái)自光電系統(tǒng)的色差電壓進(jìn)行放大，并與設(shè)定色差閾值進(jìn)行比較。核心技術(shù)是產(chǎn)品異色跟蹤模塊，以控制色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的背景燈亮度、灰塵清理和自動(dòng)校正等，以實(shí)現(xiàn)跟蹤、剔除異色物。

操作系統(tǒng)：異色跟蹤軟件隨時(shí)跟蹤成品質(zhì)量，保證色選機(jī)即使在長(zhǎng)時(shí)間不間斷連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，也能保持性能的穩(wěn)定性。中文觸摸屏式操作界面可以保留20多個(gè)預(yù)置樣品模式和保存100個(gè)用戶確認(rèn)的樣品

模式，樣品模式之間轉(zhuǎn)換瞬間即可完成。

1.3 茶葉色選機(jī)的性能指標(biāo)

茶葉色選機(jī)的主要性能指標(biāo)均在異色物含量及流量額定的條件下測(cè)定，而且與異色物的種類、色澤、密度有關(guān)。通常在異色物含量相同和臺(tái)時(shí)產(chǎn)量額定的情況下，色選精度越高，帶出比越低，說(shuō)明色選機(jī)的工藝性能越好。

臺(tái)時(shí)產(chǎn)量：茶葉色選機(jī)有較大創(chuàng)新，采用雙鏡頭雙面搜索，每個(gè)通道處理能力增大，產(chǎn)量和色選精度大大提高，臺(tái)時(shí)處理量0.8－1.0t?h。這個(gè)數(shù)字僅是常規(guī)茶葉揀剔設(shè)備的數(shù)十倍左右，但精選效果卻是常規(guī)設(shè)備遠(yuǎn)不可比擬的。

選別率：選別率（揀梗率）是指含有異色物的茶葉經(jīng)過(guò)色選后，選出的雜質(zhì)數(shù)量對(duì)茶原料中所含雜質(zhì)含量的重量百分?jǐn)?shù)，茶葉色選對(duì)雜質(zhì)的選別率決定于茶葉含雜比，并在理論上排除了對(duì)雜質(zhì)長(zhǎng)短、形狀、比重的特殊要求，可按照不同茶葉級(jí)別的凈度要求，相應(yīng)確定不同的色選工藝。

帶出比：帶出比（誤揀比）是指茶葉經(jīng)過(guò)色選后，其副品帶出料中的異色物重量與合格茶葉的重量之比。即每噴出1個(gè)單位雜質(zhì)帶出多少個(gè)單位合格品，一般可達(dá)到1:0.6左右。正品茶的凈度要求越高，越多的合格茶便可能被帶出。如果帶出比要求特別低，將會(huì)影響二次色選精度，過(guò)高則選出的物料很難處理，副品中茶葉出現(xiàn)跑料、走料。

色選精度：色選精度是指含有異色物的被選茶原料經(jīng)過(guò)色選后，其正品合格茶與被選前茶原料的重量百分比。常規(guī)的茶葉揀剔設(shè)備主要是階梯式揀梗機(jī)、靜電揀梗機(jī)，階梯式揀梗機(jī)只能揀剔粗長(zhǎng)筋梗，靜電揀梗機(jī)則以揀剔細(xì)筋嫩梗為主，這兩種茶機(jī)選別率低、誤揀比高。茶葉色選對(duì)雜質(zhì)的辨認(rèn)只在于顏色的深淺而不管其形狀和比重的大小，排除了其它許多不利因素的干擾。

2、茶葉色選機(jī)的技術(shù)調(diào)控

茶葉色選機(jī)對(duì)安裝使用環(huán)境、配套壓縮空氣系統(tǒng)、清掃系統(tǒng)的要求較高，并在光電探測(cè)元件、光源光譜特性、雙面色選、噴氣閥性能、控制系統(tǒng)抗干擾能力、整機(jī)平均無(wú)故障時(shí)間等方面加以改進(jìn)、優(yōu)化。

2.1 供料系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于茶物料的外形規(guī)格與大米、小麥及大豆等相比差異較大，通用色選機(jī)的供料裝置難以滿足茶葉色選的技術(shù)要求。茶葉色選機(jī)對(duì)料斗裝置進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，能達(dá)到茶物料平鋪直流而不是柱狀流動(dòng)，平鋪直流能使物流均勻地、連續(xù)地送到振蕩盤，并實(shí)

現(xiàn)自清理，所有茶物料都以相同速度流動(dòng)，而常規(guī)色選機(jī)大多是柱狀流動(dòng)，若付選茶葉則表現(xiàn)為中間流速快，兩側(cè)的速度慢，易產(chǎn)生潛在死角、造成堵塞。輸料斗將茶原料送到振蕩盤上時(shí)，可通過(guò)兩個(gè)螺絲進(jìn)行上下調(diào)節(jié)料門，保證原料平鋪直流地被輸送到振蕩盤上。并且，整個(gè)喂料系統(tǒng)的零部件均由不銹鋼制成，堅(jiān)固耐磨，色選時(shí)選用特種陽(yáng)極化處理的通道式料槽，選別率高，產(chǎn)量增大。

2.2 光電與分選系統(tǒng)控制

采用數(shù)碼影像新技術(shù)讓用戶對(duì)雜質(zhì)和異色物同時(shí)進(jìn)行多級(jí)閾值及多重參數(shù)設(shè)定，通過(guò)對(duì)茶物料中合格品及雜質(zhì)的光譜特性分析，并根據(jù)茶物料平均色澤，以分出接受物和剔除物，利用特定光譜特性的光源，使合格品與雜質(zhì)的反射光有較大差異。通過(guò)采用雙面色選技術(shù)，增加被揀物料的探測(cè)面積，獲取更全面信息，以提高揀梗剔筋的的選別率。茶葉色選機(jī)噴射茶物料采用順著物流從后往前吹，與料槽邊緣接觸的物流保持相對(duì)穩(wěn)定，能使噴嘴盡可能接近物流，噴嘴吹氣時(shí)物流自然分流。并設(shè)置通道式料槽，每個(gè)通道對(duì)一個(gè)噴嘴，一個(gè)噴嘴對(duì)準(zhǔn)一個(gè)物料，帶出比極低，噴嘴水平噴射時(shí)能確保最大限度地控制氣體擴(kuò)散，垂直噴射時(shí)受噴嘴閥門開?關(guān)的控制，其特制的開關(guān)頻率速度高達(dá)幾百個(gè)毫微秒，噴嘴速度可以達(dá)到300次?秒，物料跟蹤和自動(dòng)校正使得色選機(jī)保持較高的精確度和產(chǎn)量。

2.3 電控及操作系統(tǒng)控制

以茶葉色澤作為分選依據(jù)能實(shí)現(xiàn)其他常規(guī)分選方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。經(jīng)過(guò)色選后的茶葉色澤均勻一致，品相改善，質(zhì)量大大提高，產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力顯著增強(qiáng)。為解決現(xiàn)有色選機(jī)光源不穩(wěn)定、雜質(zhì)一次去除率不高及自動(dòng)化程度較低等問(wèn)題，用藍(lán)色高亮度發(fā)光二極管代替?zhèn)鹘y(tǒng)燈管作為色選機(jī)光源，并采用自動(dòng)調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)閾值的方法設(shè)置色選機(jī)閾值。動(dòng)態(tài)閾值法避免了人工干預(yù)，有利于提高色選系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，初步驗(yàn)證了高亮度LED作為光源和動(dòng)態(tài)閾值法的可行性。茶葉色選機(jī)使用的產(chǎn)品異色跟蹤模塊，控制色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的背景燈亮度、灰塵清理和自動(dòng)校正等，實(shí)現(xiàn)跟蹤、剔除異色物。并采用DSP、PLC等部件作為電控系統(tǒng)的控制核心，能在運(yùn)行過(guò)程中自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)對(duì)供料系統(tǒng)、分選系統(tǒng)、光電系統(tǒng)等進(jìn)行調(diào)整，使色選機(jī)隨時(shí)保持最佳工作狀態(tài)。

3、茶葉色選的技術(shù)應(yīng)用

茶葉色選為茶葉加工尤其是外銷茶加工的工效提高與成本控制創(chuàng)造了有利條件。同時(shí)，茶葉色選機(jī)的購(gòu)置與使用又是十分謹(jǐn)慎的，實(shí)踐中需正確掌握、應(yīng)用茶葉色選技術(shù)。

3.1 茶葉色選的原料控制

茶葉色選進(jìn)機(jī)原料茶的大小規(guī)格要求，是確定茶葉色選工藝及茶葉精制工藝的基礎(chǔ)條件。毛茶的葉長(zhǎng)梗長(zhǎng)、筋梗含量高，若以毛茶為原料進(jìn)入振動(dòng)喂料器，容易堵塞喂料器出口，無(wú)法通過(guò)振動(dòng)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)使物料自動(dòng)排列成一行行連續(xù)的線狀細(xì)束，更無(wú)法順暢地通過(guò)料槽加速后以恒定的速度拋飛進(jìn)入光電系統(tǒng)的探測(cè)區(qū)內(nèi)。滾筒圓篩等工序的分號(hào)茶雖然經(jīng)過(guò)粗分大小，并未過(guò)多切軋，仍然葉身長(zhǎng)、大梗多，含雜量大、流動(dòng)性差。因此，紅（綠）毛茶、毛茶頭及大篩號(hào)茶均不適宜作為色選機(jī)的茶原料。茶葉色選的選別率、帶出比及臺(tái)時(shí)產(chǎn)量等技術(shù)指標(biāo)主要取決于茶原料的筋梗含量、片末含量。研究結(jié)果顯示精扇后的篩號(hào)茶選別率高、帶出比低及臺(tái)時(shí)產(chǎn)量較高，色選效果表現(xiàn)最佳。

3.2 茶葉色選的凈度控制

不同級(jí)別茶物料中的茶梗等雜質(zhì)含量差異很大，茶葉級(jí)別越低，茶原料中的筋梗越多。以細(xì)筋嫩梗為主的高檔茶雜質(zhì)含量低，而筋梗異色程度也低，選出難度較大，以粗梗枝桿為主的低檔茶雜質(zhì)含量高，而雜質(zhì)異色程度也高，選出難度相對(duì)較容易。并且，不同級(jí)別商品茶的凈度要求同樣差異很大，高檔茶凈度要求高，低檔茶凈度要求低。因此，茶葉的色選揀剔工效，呈現(xiàn)與谷物色選相反的表現(xiàn)，雜質(zhì)少、凈度要求高的高檔茶色選工效低及技術(shù)難度大，雜質(zhì)多、凈度要求低的低檔茶色選工效高及技術(shù)難度小。對(duì)于同一級(jí)別或相似含雜量（筋梗量）的茶原料而言，商品茶凈度要求越高，在帶出比保持不變或變幅較小時(shí)，只能降低付選的茶葉流量或多次復(fù)選，從而茶葉色選機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量相應(yīng)降低。否則茶葉色選的帶出比增大，出現(xiàn)茶葉精制中最忌諱的跑料、走料現(xiàn)象。茶葉精制中，通過(guò)茶葉色選機(jī)工作站技術(shù)模式的選擇、微調(diào)及確定，在保證茶葉揀剔帶出比、選別率達(dá)到工藝要求的前提下，實(shí)現(xiàn)茶葉色選機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量的最大化。

4、結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)茶葉揀梗采用機(jī)揀、手揀相結(jié)合的方法，誤揀比高，并耗費(fèi)大量人力財(cái)力，揀梗質(zhì)量和效率不能適應(yīng)清潔化、工程化的加工要求。通過(guò)在茶葉加工中系統(tǒng)使用色選機(jī)揀剔茶梗等夾雜物，無(wú)需使交付色選的篩號(hào)茶長(zhǎng)短粗細(xì)過(guò)于規(guī)格化，不但除雜效果好，還可優(yōu)化精制工藝，減少反復(fù)切、抖、撩等篩制作業(yè)，避免茶葉過(guò)多的斷碎、短鈍，并達(dá)到揀剔質(zhì)量高、工效高、制茶成本降低、制提率提高的加工效果，基本解決了以往茶葉揀剔質(zhì)量差和工效低的缺陷。并且，常規(guī)機(jī)械或手工揀剔的茶梗中帶出的是條索緊、鋒苗好的面張茶，而茶葉色選的副品中帶出的是質(zhì)量較次的異色茶。一臺(tái)茶葉色選機(jī)的處理能力可相當(dāng)于幾百個(gè)揀茶工，企業(yè)產(chǎn)能被有效激活，加工周期大為縮短。此外，茶葉不經(jīng)過(guò)人手揀茶接觸，避免了手工揀剔的潛在污染，從而更加衛(wèi)生潔凈，達(dá)到了清潔化、規(guī)范化加工。