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闽茶机械装备创新探索

1闽茶工装史略

1.1加工工装的发展历程

福建的宁德天山和武夷山自商周时期开始利用茶为药用、饮用,随茶叶生产的不断发展,也逐步采用简单的工具、用具产制和贮存茶叶。唐末五代时,周导(宋初中书右相)入宁德洋中,从中原为天山茶区带来先进的以水资源应用到茶叶产制机具中。唐宋时期有产制蜡面贡茶和北苑龙凤贡茶等团饼茶的蒸煮、碾、压工具;宋后又有炒制绿茶的设备;明后更有用水激轮带动碾磨工具;清末民国间,出现蒸汽动力机器和金属制茶机械。福建近代第一家机器制茶的茶厂是——创办于1874年的福州“悦兴隆茶公司”。其后有福州商人先后于1896年,在福州北岭建立“福州新法制茶公司”,从英国购进烘焙茶、卷叶等茶机;1891年在建宁府城建瓯筹办机器焙茶厂。1935年张天福先生在福安建立茶叶试验场后,于1936年从日本引进了萎凋机、大型揉茶机、茶叶烘干机及解块机等,用于制造红茶的全套设备。1941年张天福先生又创造了适合农村茶区应用的“九•一八”手动木质揉茶机,提高了茶叶揉捻的工作效率和茶叶的品质,这是福建手动茶机的开始,也是福建茶机自主创新的萌芽。

1.2设施茶业的沿革

福建茶区设施栽培发展历史悠久,古代采用人力、水力或畜力进行灌溉提水。宋、元朝,就有从溪涧低处向园地高处提水的人工脚踏“翻车”、“牛转翻车”、“水转翻车”、木架水槽的“架槽”、以竹通水的“连筒”等设施。共和国后的二十世纪五十年代,又发明了人工降雨机、灌溉机械(离心式水泵等)、机动喷雾器。七十年代后,茶园机械喷灌(有固定式、半固定式、移动式)装备茶区。其后又创新滴灌技术。八十年代中、后期引进先进的设施农业技术,促进生产的发展,尤其是推动早春茶和名优茶的迅速发展。在高海拔气温低的茶区,示范试验塑料薄膜小拱棚或大棚复盖、遮阳网、地膜等培育良种茶苗、栽培茶树。还实验应用培养皿、特殊设施保存茶树种质材料。设施茶树栽培新技术的应用,促进了茶树早生、高产、高效、优质的良好效果。近些年来,在茶树栽培生产中,又在机耕、机管、机灌、茶园机剪、机采、物理防治病虫等方面应用设施茶业新技术,促进茶叶生产的持续发展。

2当代加工制茶工装的变革

福建制茶机械装备的突破性发展,是始于共和国成立初期,其后它又经历了三个发展阶段。

2.1从手工操作走向半机械

第一阶段(1953—1969年),从手工操作走向半机械。首先在茶区分别推广应用张老创制的“53式”和“54式”木质手推揉茶机。其后省茶科所初工室又在绿茶区创制手摇杀青机,在原宁德县(今蕉城区)、罗源县等茶区建立试验示范运用燃炭动力机或水激轮或水轮泵带动木质杀青机、揉茶机的半机械化绿茶初制厂。

2.2从半机械化走向机械化

第二阶段(1970—1999年),从半机械化走向机械化,随着当年闽东北红茶区改制绿茶后,福建大部分茶区均生产烘青绿茶,为减轻制茶劳动强度,提高功效,节约能源,降低成本,茶区开展机具改革,茶叶机械化被提上议事日程。部分县、乡农业机械厂在茶业部门配合下开始创制茶机。茶机制造材料从木质结构,创用金属结构。新茶机的原动力从人力,创新用水力、柴油机动力,电力。机械性能从单机,创新为多机、全机械化。制茶燃料能源从单纯木柴、木炭,创新为柴、煤、电多种节能灶。这个时期不断研究实验创造了适应各茶类初、精制的大量制茶机械和多种制茶节能炉灶等装备。同时,在闽南乌龙茶区开始推广应用张天福先生等研究的“人工控制乌龙茶做青及设备”,改革创新了乌龙茶初制装备。茶叶精制机械也从单机作业走向联装。

2.3从机械化走向连续化

第三阶段(2000年至今),从机械化走向连续化。为提高机械化程度,自十九世纪七十年代始部分茶区或企业就开始探讨连续化、半自动化初、精制厂。而后有的采取单机联装,有的发展形成连续化机初、精制机械连装线、还出现用电子、微波、色选等高新技术的茶机装备;制茶能源推广应用液化气等,走上了制茶自动化的征程。

3闽茶工装的创新

六十多年来,在各级党政部门及茶叶业务部门的重视和指导下,茶叶生产茶园、加工的机械设备和制茶能源、不断改革创新,为茶叶高产、优质、高效、低耗、低成本和安全生产打下基础。

3.1茶园机械装备创新成果

当代,已发明创造用于茶园开垦、茶树栽培的机械装备,最早是从1958年开始,在开展“技术革新”和“技术革命”中,出现牛拉的中耕器,施肥器、播种机、开沟黎等简单的生产器械,发展到今天,在茶区推广应用的机械装备,主要有茶园开垦的挖土机、推土机、运输的拖拉机或农用汽车、机动车。茶园耕作机械——深耕机、中耕机、沟耕机、开沟机;茶园灌溉的固定喷灌设施、移动喷灌机、滴灌系统装置、自流喷灌设施等;茶园植保的农药喷雾、喷液、喷洒器械、机械设备、病虫诱杀设施等;茶树树冠定型的修剪机、茶叶采收的采茶机等。目前茶园耕作机械的创造、应用、推广还在进行中。

3.2制茶机械装备的创新成果

1950年以来,随着茶叶产销的恢复和发展,福建省制茶机具改革、机械装备和制茶工艺的研究、创新也不断加强,并取得许多成果。本省自主创新的主要茶机有如下。3.2.1茶叶萎凋装备的创新。创新了红茶、白茶加温萎凋设施,使茶叶从自然萎凋改变为室内加温、机械传动和机械调节温湿条件的人工调节萎凋设施装备,为红、白茶、绿茶、乌龙茶的生产连续化、自动化打下基础。特别是张老等试验研究成功乌龙茶人工控制做青机温、湿度及装备,为乌龙茶制茶机械化、自动化奠定基础。3.2.2茶叶杀青装备的创新。绿茶、乌龙茶的杀青,从手工锅炒,发展到机动锅式(单锅、双锅、三锅、四锅)连续杀青机。二十世纪七十年代又创造滚筒杀青机(瓶式滚筒杀青机、滚筒连续杀青机、汽热杀青机、微波杀青机)等。二十世纪九十年代,又从省外引进或创新了制造各种外形的炒绿茶做形机械、炒干机等。尤其是现代化的微波杀青机的不断改进创新,使茶叶的品质更加稳定和提高。3.2.3茶叶揉捻装备的创新。茶叶揉捻过去靠手工揉茶,自张老发明“9•18”揉茶机,后改制“五三”、“五四”式揉茶机在福建茶区大量推广。二十世纪六十年代至七十年代福鼎农械厂创制电力传动的40型、55型铝合金的小、中型揉茶机,闽南、闽北茶区亦有适制乌龙茶的金属结构揉茶机。创制多种中、小型茶叶解块机、或解块筛分机。现有杀青、揉捻和干燥联装自动线。3.2.4茶叶干燥装备的创新。二十世纪七十年代前茶叶烘焙(即干燥),除部分国营初、精茶厂或茶场,有引进大型茶叶自动烘干机外,广大农村茶区均使用竹焙笼焙茶。二十世纪七十年代闽东绿茶区开始创新试验应用木质焙梯式热风焙柜,而后发展到手拉阶梯式金属结构烘干机、进而出现在天山茶区的洋中镇试验应用中、小型链板式506型、509型、510型动烘干机。大型茶叶初制厂和精制厂应用洋中农城厂周玉琰设计的120型自动烘干机减轻劳动强度,提高工效。3.2.5乌龙茶做青装备的创新。1975年由南平市茶叶公司组织科技人员开展“乌龙茶工艺与机械改革”攻关,创制了乌龙茶做青用的摇青机等,气候研制成功“乌龙茶做青机微机自控仪”等,让闽乌龙茶加工逐步走上机械化之路。1984年由张天福主持,承担省科委下达的“乌龙茶做青工艺与设备研究”。并在安溪铁观音茶区中试,取得成功,在乌龙茶区广为推广应用,取得良好的社会和经济效益,本世纪以来,又引入台湾制造乌龙茶的先进工装,为制造清香形乌龙茶闯出一条新路。3.2.6连续化现代化装备的创新。1976年宁德县(今蕉城区)天山山麓的洋中村茶叶初制厂建成当时全省首所半自动化绿茶初制厂,创新安装杀青和揉捻联装连续化,解块和烘干联装的自动化线,并采用电力、动力两用传动装置,这是全程连续化和自动化的最早尝试。于此同时宁德、福州等国营茶叶精制厂,也开展加工联装生产线创新。近些年来,茶厂茶机清洁化,已列入议程,在加工清洁卫生、防尘、防噪音、连续化、自动化等方面均有创新成果。茶叶光电色选机、茶叶自动包装机、计算机、变频及程控等现代新技术,逐步被应用茶机装备。2011年政和佛子狮峰茶厂,率先建立政和功夫红茶自动化清洁化流水生产线;在精制方面,有福州等地花茶厂也创造了花茶生产自动流水线;应用自动化包装机等,提高现代化科学制茶水平。

3.3炉灶能源创新成果

二十世纪七十年代,在闽东绿茶区为解决制茶薪柴、薪炭日趋紧张,率先开展制茶炉灶改革,在宁德、罗源、连江等县先后试验应用燃柴或燃煤杀青、烘干“一火两用灶”。1974年宁德县周玉斑等在天山茶区试验成功燃柴的“木柴气化”、“杀青烘干联用灶”等,取得良好地效果,加工每100kg干茶节省柴片200-240kg,节约木炭120kg,分别节柴和省炭50~60%;提高工效4-5倍。这些新炉灶装备在闽东北等茶区和多个茶区广为推广,经济和社会效益显著,大大缓和了制茶能源的紧张。八十年代后,又创新了应用电力杀青和烘干炉灶。进入二十一世纪以来,许多茶区又用上了液化气或天然气等燃料,既有利森林保护,又卫生清洁。

4福建茶机装备的发展前景

从福建省这个多茶类茶区的茶叶机械装备创新发展来看,我国当代的茶叶装备已获得不断创新改革和发展的成果,但在茶园耕作和茶树栽培管理生产机械设施上、在茶叶加工机械装备的全程连续化、自动化、智能化等方面,与国外先进茶区相比仍有不少差距。随着茶区对生产的省工、高效、清洁、优质、自动化等有迫切要求,随着时代的发展,我们茶叶科研、管理、农机等部门应当进一步加强茶机装备的科学研究,提高茶机制造企业的创新能力,尤其是要加强茶园机械的创新,加强茶叶加工机械装备向数控、程控、智能化、设备的清洁化、燃料的节能清洁化方向发展,使各茶类加工走向连续化、自动化,使加工工艺装备走上现代化。

4.1设施茶叶的展望

现有茶树栽培的农艺耕作设施和茶园管理机械比较简单,机械化水平,适应不了茶叶生产发展的需求,随着茶叶生产用工的紧张,加快茶园机械的发明创造和推广普及,成为当务之急。有关部门和茶机制造企业,应着力于茶园耕作机械、茶园管理机械、茶园节水灌溉设施、无公害、生物、现代化防治设施、采茶机械等进一步研制,逐步提高耕作机械化、现代化水平。

4.2制茶装备的展望

中国是一个多茶类的茶区,每个茶类和每一种名茶,都有其不同的制造工艺和品质特征,茶机装备的研制课题也繁多,我们应加快改变茶机装备制造粗糙,标准化程度不高,型号混乱,机制茶质量欠稳定,高温作业或人工操作劳动强度较大等问题,其发展方向主要有下几方面。4.2.1加工流水线的研发。在现有半连续化的单机机械化的基础上,研制联装成连续化或自动化的初、精制加工流水线。如利用属于连续化生产装备——滚筒连续杀青机、槽式杀青机、链板式烘干机、名茶炒干机、红茶自动萎凋机、乌龙茶联合做青机等设备。研究解决非连续化的揉捻机、炒制机、做形机、包揉机、以及缓冲装置、机组模块、运输装置、茶叶精制全套流水作业线等联装装备。从而研发出适合多茶类的不同的加工流水线,逐步实现连续化、自动化、现代化。4.2.2制茶清洁化的研发。要逐步实现清洁化初制、精制加工线,首先要选用食品级不锈钢或新材料来制造与茶直接接触的茶机,用食品专用输送带。与茶接触部分不用油漆等涂料,不加机械润滑油、废气不直排烘干机。控制噪音、茶叶不落地,人工干预少。对茶尘多的茶机要全封闭除尘,减少车间污染,确保初制产品清洁卫生。要选择生态环保的场所建设厂房,美化、绿化厂区,避免环境污染。4.2.3无人干预自动生产线的研发。在茶叶加工实现连续化的基础上,进一步改造研制在无人工操作的、按既定的程序进行制茶生产的自动化生产线。采取近年有人提出的用若干个自动化模块组合。其模块的自动系统,可引进国外研究成果,应用传感器、工业计算机、变频器、电控柜、终端电机、气阀和数字化等组成自动化系统。从而促进自动化程度的进一步提高,即进一步达到茶叶生产和制造的智能化、节能化、现代化。

参考文献:

[1]吕宁.天山绿茶初制机械及工艺创新[J].福建茶叶,2010(10):54.

[2]孙威江,陈志丹,董青华.福建乌龙茶生产技术创新[J].中国茶叶,2009(8):28-29.

[3]周玉璠.中国现代建设研究文库(我国设施茶业的发展与前景)[M].中央文献出版社,2001.

[4]中国科协主编,中国茶叶学会编著.2009-2010茶学学科发展报告[M].中国科学技术出版社,2010.

作者:周玉璠 单位:福建省茶叶学会

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