閩茶機(jī)械裝備創(chuàng)新探索
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1閩茶工裝史略
1.1加工工裝的發(fā)展歷程
福建的寧德天山和武夷山自商周時(shí)期開(kāi)始利用茶為藥用、飲用，隨茶葉生產(chǎn)的不斷發(fā)展，也逐步采用簡(jiǎn)單的工具、用具產(chǎn)制和貯存茶葉。唐末五代時(shí)，周導(dǎo)（宋初中書(shū)右相）入寧德洋中，從中原為天山茶區(qū)帶來(lái)先進(jìn)的以水資源應(yīng)用到茶葉產(chǎn)制機(jī)具中。唐宋時(shí)期有產(chǎn)制蠟面貢茶和北苑龍鳳貢茶等團(tuán)餅茶的蒸煮、碾、壓工具；宋后又有炒制綠茶的設(shè)備；明后更有用水激輪帶動(dòng)碾磨工具；清末民國(guó)間，出現(xiàn)蒸汽動(dòng)力機(jī)器和金屬制茶機(jī)械。福建近代第一家機(jī)器制茶的茶廠(chǎng)是——?jiǎng)?chuàng)辦于1874年的福州“悅興隆茶公司”。其后有福州商人先后于1896年，在福州北嶺建立“福州新法制茶公司”，從英國(guó)購(gòu)進(jìn)烘焙茶、卷葉等茶機(jī)；1891年在建寧府城建甌籌辦機(jī)器焙茶廠(chǎng)。1935年張?zhí)旄Ｏ壬诟０步⒉枞~試驗(yàn)場(chǎng)后，于1936年從日本引進(jìn)了萎凋機(jī)、大型揉茶機(jī)、茶葉烘干機(jī)及解塊機(jī)等，用于制造紅茶的全套設(shè)備。1941年張?zhí)旄Ｏ壬謩?chuàng)造了適合農(nóng)村茶區(qū)應(yīng)用的“九•一八”手動(dòng)木質(zhì)揉茶機(jī)，提高了茶葉揉捻的工作效率和茶葉的品質(zhì)，這是福建手動(dòng)茶機(jī)的開(kāi)始，也是福建茶機(jī)自主創(chuàng)新的萌芽。
1.2設(shè)施茶業(yè)的沿革
福建茶區(qū)設(shè)施栽培發(fā)展歷史悠久，古代采用人力、水力或畜力進(jìn)行灌溉提水。宋、元朝，就有從溪澗低處向園地高處提水的人工腳踏“翻車(chē)”、“牛轉(zhuǎn)翻車(chē)”、“水轉(zhuǎn)翻車(chē)”、木架水槽的“架槽”、以竹通水的“連筒”等設(shè)施。共和國(guó)后的二十世紀(jì)五十年代，又發(fā)明了人工降雨機(jī)、灌溉機(jī)械（離心式水泵等）、機(jī)動(dòng)噴霧器。七十年代后，茶園機(jī)械噴灌（有固定式、半固定式、移動(dòng)式）裝備茶區(qū)。其后又創(chuàng)新滴灌技術(shù)。八十年代中、后期引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)，促進(jìn)生產(chǎn)的發(fā)展，尤其是推動(dòng)早春茶和名優(yōu)茶的迅速發(fā)展。在高海拔氣溫低的茶區(qū)，示范試驗(yàn)塑料薄膜小拱棚或大棚復(fù)蓋、遮陽(yáng)網(wǎng)、地膜等培育良種茶苗、栽培茶樹(shù)。還實(shí)驗(yàn)應(yīng)用培養(yǎng)皿、特殊設(shè)施保存茶樹(shù)種質(zhì)材料。設(shè)施茶樹(shù)栽培新技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)了茶樹(shù)早生、高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的良好效果。近些年來(lái)，在茶樹(shù)栽培生產(chǎn)中，又在機(jī)耕、機(jī)管、機(jī)灌、茶園機(jī)剪、機(jī)采、物理防治病蟲(chóng)等方面應(yīng)用設(shè)施茶業(yè)新技術(shù)，促進(jìn)茶葉生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展。
2當(dāng)代加工制茶工裝的變革
福建制茶機(jī)械裝備的突破性發(fā)展，是始于共和國(guó)成立初期，其后它又經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。
2.1從手工操作走向半機(jī)械
第一階段（1953—1969年），從手工操作走向半機(jī)械。首先在茶區(qū)分別推廣應(yīng)用張老創(chuàng)制的“53式”和“54式”木質(zhì)手推揉茶機(jī)。其后省茶科所初工室又在綠茶區(qū)創(chuàng)制手搖殺青機(jī)，在原寧德縣（今蕉城區(qū)）、羅源縣等茶區(qū)建立試驗(yàn)示范運(yùn)用燃炭動(dòng)力機(jī)或水激輪或水輪泵帶動(dòng)木質(zhì)殺青機(jī)、揉茶機(jī)的半機(jī)械化綠茶初制廠(chǎng)。
2.2從半機(jī)械化走向機(jī)械化
第二階段（1970—1999年），從半機(jī)械化走向機(jī)械化，隨著當(dāng)年閩東北紅茶區(qū)改制綠茶后，福建大部分茶區(qū)均生產(chǎn)烘青綠茶，為減輕制茶勞動(dòng)強(qiáng)度，提高功效，節(jié)約能源，降低成本，茶區(qū)開(kāi)展機(jī)具改革，茶葉機(jī)械化被提上議事日程。部分縣、鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)機(jī)械廠(chǎng)在茶業(yè)部門(mén)配合下開(kāi)始創(chuàng)制茶機(jī)。茶機(jī)制造材料從木質(zhì)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)用金屬結(jié)構(gòu)。新茶機(jī)的原動(dòng)力從人力，創(chuàng)新用水力、柴油機(jī)動(dòng)力，電力。機(jī)械性能從單機(jī)，創(chuàng)新為多機(jī)、全機(jī)械化。制茶燃料能源從單純木柴、木炭，創(chuàng)新為柴、煤、電多種節(jié)能灶。這個(gè)時(shí)期不斷研究實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了適應(yīng)各茶類(lèi)初、精制的大量制茶機(jī)械和多種制茶節(jié)能爐灶等裝備。同時(shí)，在閩南烏龍茶區(qū)開(kāi)始推廣應(yīng)用張?zhí)旄Ｏ壬妊芯康摹叭斯た刂茷觚埐枳銮嗉霸O(shè)備”，改革創(chuàng)新了烏龍茶初制裝備。茶葉精制機(jī)械也從單機(jī)作業(yè)走向聯(lián)裝。
2.3從機(jī)械化走向連續(xù)化
第三階段（2000年至今），從機(jī)械化走向連續(xù)化。為提高機(jī)械化程度，自十九世紀(jì)七十年代始部分茶區(qū)或企業(yè)就開(kāi)始探討連續(xù)化、半自動(dòng)化初、精制廠(chǎng)。而后有的采取單機(jī)聯(lián)裝，有的發(fā)展形成連續(xù)化機(jī)初、精制機(jī)械連裝線(xiàn)、還出現(xiàn)用電子、微波、色選等高新技術(shù)的茶機(jī)裝備；制茶能源推廣應(yīng)用液化氣等，走上了制茶自動(dòng)化的征程。
3閩茶工裝的創(chuàng)新
六十多年來(lái)，在各級(jí)黨政部門(mén)及茶葉業(yè)務(wù)部門(mén)的重視和指導(dǎo)下，茶葉生產(chǎn)茶園、加工的機(jī)械設(shè)備和制茶能源、不斷改革創(chuàng)新，為茶葉高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、低成本和安全生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。
3.1茶園機(jī)械裝備創(chuàng)新成果
當(dāng)代，已發(fā)明創(chuàng)造用于茶園開(kāi)墾、茶樹(shù)栽培的機(jī)械裝備，最早是從1958年開(kāi)始，在開(kāi)展“技術(shù)革新”和“技術(shù)革命”中，出現(xiàn)牛拉的中耕器，施肥器、播種機(jī)、開(kāi)溝黎等簡(jiǎn)單的生產(chǎn)器械，發(fā)展到今天，在茶區(qū)推廣應(yīng)用的機(jī)械裝備，主要有茶園開(kāi)墾的挖土機(jī)、推土機(jī)、運(yùn)輸?shù)耐侠瓩C(jī)或農(nóng)用汽車(chē)、機(jī)動(dòng)車(chē)。茶園耕作機(jī)械——深耕機(jī)、中耕機(jī)、溝耕機(jī)、開(kāi)溝機(jī)；茶園灌溉的固定噴灌設(shè)施、移動(dòng)噴灌機(jī)、滴灌系統(tǒng)裝置、自流噴灌設(shè)施等；茶園植保的農(nóng)藥噴霧、噴液、噴灑器械、機(jī)械設(shè)備、病蟲(chóng)誘殺設(shè)施等；茶樹(shù)樹(shù)冠定型的修剪機(jī)、茶葉采收的采茶機(jī)等。目前茶園耕作機(jī)械的創(chuàng)造、應(yīng)用、推廣還在進(jìn)行中。
3.2制茶機(jī)械裝備的創(chuàng)新成果
1950年以來(lái)，隨著茶葉產(chǎn)銷(xiāo)的恢復(fù)和發(fā)展，福建省制茶機(jī)具改革、機(jī)械裝備和制茶工藝的研究、創(chuàng)新也不斷加強(qiáng)，并取得許多成果。本省自主創(chuàng)新的主要茶機(jī)有如下。3.2.1茶葉萎凋裝備的創(chuàng)新。創(chuàng)新了紅茶、白茶加溫萎凋設(shè)施，使茶葉從自然萎凋改變?yōu)槭覂?nèi)加溫、機(jī)械傳動(dòng)和機(jī)械調(diào)節(jié)溫濕條件的人工調(diào)節(jié)萎凋設(shè)施裝備，為紅、白茶、綠茶、烏龍茶的生產(chǎn)連續(xù)化、自動(dòng)化打下基礎(chǔ)。特別是張老等試驗(yàn)研究成功烏龍茶人工控制做青機(jī)溫、濕度及裝備，為烏龍茶制茶機(jī)械化、自動(dòng)化奠定基礎(chǔ)。3.2.2茶葉殺青裝備的創(chuàng)新。綠茶、烏龍茶的殺青，從手工鍋炒，發(fā)展到機(jī)動(dòng)鍋式（單鍋、雙鍋、三鍋、四鍋）連續(xù)殺青機(jī)。二十世紀(jì)七十年代又創(chuàng)造滾筒殺青機(jī)（瓶式滾筒殺青機(jī)、滾筒連續(xù)殺青機(jī)、汽熱殺青機(jī)、微波殺青機(jī)）等。二十世紀(jì)九十年代，又從省外引進(jìn)或創(chuàng)新了制造各種外形的炒綠茶做形機(jī)械、炒干機(jī)等。尤其是現(xiàn)代化的微波殺青機(jī)的不斷改進(jìn)創(chuàng)新，使茶葉的品質(zhì)更加穩(wěn)定和提高。3.2.3茶葉揉捻裝備的創(chuàng)新。茶葉揉捻過(guò)去靠手工揉茶，自張老發(fā)明“9•18”揉茶機(jī)，后改制“五三”、“五四”式揉茶機(jī)在福建茶區(qū)大量推廣。二十世紀(jì)六十年代至七十年代福鼎農(nóng)械廠(chǎng)創(chuàng)制電力傳動(dòng)的40型、55型鋁合金的小、中型揉茶機(jī)，閩南、閩北茶區(qū)亦有適制烏龍茶的金屬結(jié)構(gòu)揉茶機(jī)。創(chuàng)制多種中、小型茶葉解塊機(jī)、或解塊篩分機(jī)?，F(xiàn)有殺青、揉捻和干燥聯(lián)裝自動(dòng)線(xiàn)。3.2.4茶葉干燥裝備的創(chuàng)新。二十世紀(jì)七十年代前茶葉烘焙（即干燥），除部分國(guó)營(yíng)初、精茶廠(chǎng)或茶場(chǎng)，有引進(jìn)大型茶葉自動(dòng)烘干機(jī)外，廣大農(nóng)村茶區(qū)均使用竹焙籠焙茶。二十世紀(jì)七十年代閩東綠茶區(qū)開(kāi)始創(chuàng)新試驗(yàn)應(yīng)用木質(zhì)焙梯式熱風(fēng)焙柜，而后發(fā)展到手拉階梯式金屬結(jié)構(gòu)烘干機(jī)、進(jìn)而出現(xiàn)在天山茶區(qū)的洋中鎮(zhèn)試驗(yàn)應(yīng)用中、小型鏈板式506型、509型、510型動(dòng)烘干機(jī)。大型茶葉初制廠(chǎng)和精制廠(chǎng)應(yīng)用洋中農(nóng)城廠(chǎng)周玉琰設(shè)計(jì)的120型自動(dòng)烘干機(jī)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工效。3.2.5烏龍茶做青裝備的創(chuàng)新。1975年由南平市茶葉公司組織科技人員開(kāi)展“烏龍茶工藝與機(jī)械改革”攻關(guān)，創(chuàng)制了烏龍茶做青用的搖青機(jī)等，氣候研制成功“烏龍茶做青機(jī)微機(jī)自控儀”等，讓閩烏龍茶加工逐步走上機(jī)械化之路。1984年由張?zhí)旄Ｖ鞒郑袚?dān)省科委下達(dá)的“烏龍茶做青工藝與設(shè)備研究”。并在安溪鐵觀(guān)音茶區(qū)中試，取得成功，在烏龍茶區(qū)廣為推廣應(yīng)用，取得良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，本世紀(jì)以來(lái)，又引入臺(tái)灣制造烏龍茶的先進(jìn)工裝，為制造清香形烏龍茶闖出一條新路。3.2.6連續(xù)化現(xiàn)代化裝備的創(chuàng)新。1976年寧德縣（今蕉城區(qū)）天山山麓的洋中村茶葉初制廠(chǎng)建成當(dāng)時(shí)全省首所半自動(dòng)化綠茶初制廠(chǎng)，創(chuàng)新安裝殺青和揉捻聯(lián)裝連續(xù)化，解塊和烘干聯(lián)裝的自動(dòng)化線(xiàn)，并采用電力、動(dòng)力兩用傳動(dòng)裝置，這是全程連續(xù)化和自動(dòng)化的最早嘗試。于此同時(shí)寧德、福州等國(guó)營(yíng)茶葉精制廠(chǎng)，也開(kāi)展加工聯(lián)裝生產(chǎn)線(xiàn)創(chuàng)新。近些年來(lái)，茶廠(chǎng)茶機(jī)清潔化，已列入議程，在加工清潔衛(wèi)生、防塵、防噪音、連續(xù)化、自動(dòng)化等方面均有創(chuàng)新成果。茶葉光電色選機(jī)、茶葉自動(dòng)包裝機(jī)、計(jì)算機(jī)、變頻及程控等現(xiàn)代新技術(shù)，逐步被應(yīng)用茶機(jī)裝備。2011年政和佛子獅峰茶廠(chǎng)，率先建立政和功夫紅茶自動(dòng)化清潔化流水生產(chǎn)線(xiàn)；在精制方面，有福州等地花茶廠(chǎng)也創(chuàng)造了花茶生產(chǎn)自動(dòng)流水線(xiàn)；應(yīng)用自動(dòng)化包裝機(jī)等，提高現(xiàn)代化科學(xué)制茶水平。
3.3爐灶能源創(chuàng)新成果
二十世紀(jì)七十年代，在閩東綠茶區(qū)為解決制茶薪柴、薪炭日趨緊張，率先開(kāi)展制茶爐灶改革，在寧德、羅源、連江等縣先后試驗(yàn)應(yīng)用燃柴或燃煤殺青、烘干“一火兩用灶”。1974年寧德縣周玉斑等在天山茶區(qū)試驗(yàn)成功燃柴的“木柴氣化”、“殺青烘干聯(lián)用灶”等，取得良好地效果，加工每100kg干茶節(jié)省柴片200-240kg，節(jié)約木炭120kg，分別節(jié)柴和省炭50～60%；提高工效4-5倍。這些新?tīng)t灶裝備在閩東北等茶區(qū)和多個(gè)茶區(qū)廣為推廣，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著，大大緩和了制茶能源的緊張。八十年代后，又創(chuàng)新了應(yīng)用電力殺青和烘干爐灶。進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，許多茶區(qū)又用上了液化氣或天然氣等燃料，既有利森林保護(hù)，又衛(wèi)生清潔。
4福建茶機(jī)裝備的發(fā)展前景
從福建省這個(gè)多茶類(lèi)茶區(qū)的茶葉機(jī)械裝備創(chuàng)新發(fā)展來(lái)看，我國(guó)當(dāng)代的茶葉裝備已獲得不斷創(chuàng)新改革和發(fā)展的成果，但在茶園耕作和茶樹(shù)栽培管理生產(chǎn)機(jī)械設(shè)施上、在茶葉加工機(jī)械裝備的全程連續(xù)化、自動(dòng)化、智能化等方面，與國(guó)外先進(jìn)茶區(qū)相比仍有不少差距。隨著茶區(qū)對(duì)生產(chǎn)的省工、高效、清潔、優(yōu)質(zhì)、自動(dòng)化等有迫切要求，隨著時(shí)代的發(fā)展，我們茶葉科研、管理、農(nóng)機(jī)等部門(mén)應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加強(qiáng)茶機(jī)裝備的科學(xué)研究，提高茶機(jī)制造企業(yè)的創(chuàng)新能力，尤其是要加強(qiáng)茶園機(jī)械的創(chuàng)新，加強(qiáng)茶葉加工機(jī)械裝備向數(shù)控、程控、智能化、設(shè)備的清潔化、燃料的節(jié)能清潔化方向發(fā)展，使各茶類(lèi)加工走向連續(xù)化、自動(dòng)化，使加工工藝裝備走上現(xiàn)代化。
4.1設(shè)施茶葉的展望
現(xiàn)有茶樹(shù)栽培的農(nóng)藝耕作設(shè)施和茶園管理機(jī)械比較簡(jiǎn)單，機(jī)械化水平，適應(yīng)不了茶葉生產(chǎn)發(fā)展的需求，隨著茶葉生產(chǎn)用工的緊張，加快茶園機(jī)械的發(fā)明創(chuàng)造和推廣普及，成為當(dāng)務(wù)之急。有關(guān)部門(mén)和茶機(jī)制造企業(yè)，應(yīng)著力于茶園耕作機(jī)械、茶園管理機(jī)械、茶園節(jié)水灌溉設(shè)施、無(wú)公害、生物、現(xiàn)代化防治設(shè)施、采茶機(jī)械等進(jìn)一步研制，逐步提高耕作機(jī)械化、現(xiàn)代化水平。
4.2制茶裝備的展望
中國(guó)是一個(gè)多茶類(lèi)的茶區(qū)，每個(gè)茶類(lèi)和每一種名茶，都有其不同的制造工藝和品質(zhì)特征，茶機(jī)裝備的研制課題也繁多，我們應(yīng)加快改變茶機(jī)裝備制造粗糙，標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，型號(hào)混亂，機(jī)制茶質(zhì)量欠穩(wěn)定，高溫作業(yè)或人工操作勞動(dòng)強(qiáng)度較大等問(wèn)題，其發(fā)展方向主要有下幾方面。4.2.1加工流水線(xiàn)的研發(fā)。在現(xiàn)有半連續(xù)化的單機(jī)機(jī)械化的基礎(chǔ)上，研制聯(lián)裝成連續(xù)化或自動(dòng)化的初、精制加工流水線(xiàn)。如利用屬于連續(xù)化生產(chǎn)裝備——滾筒連續(xù)殺青機(jī)、槽式殺青機(jī)、鏈板式烘干機(jī)、名茶炒干機(jī)、紅茶自動(dòng)萎凋機(jī)、烏龍茶聯(lián)合做青機(jī)等設(shè)備。研究解決非連續(xù)化的揉捻機(jī)、炒制機(jī)、做形機(jī)、包揉機(jī)、以及緩沖裝置、機(jī)組模塊、運(yùn)輸裝置、茶葉精制全套流水作業(yè)線(xiàn)等聯(lián)裝裝備。從而研發(fā)出適合多茶類(lèi)的不同的加工流水線(xiàn)，逐步實(shí)現(xiàn)連續(xù)化、自動(dòng)化、現(xiàn)代化。4.2.2制茶清潔化的研發(fā)。要逐步實(shí)現(xiàn)清潔化初制、精制加工線(xiàn)，首先要選用食品級(jí)不銹鋼或新材料來(lái)制造與茶直接接觸的茶機(jī)，用食品專(zhuān)用輸送帶。與茶接觸部分不用油漆等涂料，不加機(jī)械潤(rùn)滑油、廢氣不直排烘干機(jī)?？刂圃胍?、茶葉不落地，人工干預(yù)少。對(duì)茶塵多的茶機(jī)要全封閉除塵，減少車(chē)間污染，確保初制產(chǎn)品清潔衛(wèi)生。要選擇生態(tài)環(huán)保的場(chǎng)所建設(shè)廠(chǎng)房，美化、綠化廠(chǎng)區(qū)，避免環(huán)境污染。4.2.3無(wú)人干預(yù)自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的研發(fā)。在茶葉加工實(shí)現(xiàn)連續(xù)化的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改造研制在無(wú)人工操作的、按既定的程序進(jìn)行制茶生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)。采取近年有人提出的用若干個(gè)自動(dòng)化模塊組合。其模塊的自動(dòng)系統(tǒng)，可引進(jìn)國(guó)外研究成果，應(yīng)用傳感器、工業(yè)計(jì)算機(jī)、變頻器、電控柜、終端電機(jī)、氣閥和數(shù)字化等組成自動(dòng)化系統(tǒng)。從而促進(jìn)自動(dòng)化程度的進(jìn)一步提高，即進(jìn)一步達(dá)到茶葉生產(chǎn)和制造的智能化、節(jié)能化、現(xiàn)代化。
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作者:周玉璠 單位:福建省茶葉學(xué)會(huì)