我国茶叶加工连续化生产线的研制与发展

权启爱

中国农业科学院茶叶研究所，310008

茶叶实现连续化加工是我国茶业界多年来的期盼，我国大宗茶加工连续化生产线的研制，始于上世纪七八十年代，并取得相当进展，后来随着名优茶生产的兴起逐渐停滞。本世纪初，大众消费型名优茶销售量猛增，名优茶连续化加工生产线的开发提上日程，并获得快速发展。

一、大宗茶加工连续化生产线的发展背景

中国是茶叶的故乡，19世纪80年代以前，中国茶在世界上始终占有统治地位，1886年中国就产茶25万t，出口13.41万t，占世界当时茶叶贸易总量的82%，创汇值约占全国各类商品创汇总值的60%。然而，由于长期封建统治和遭受外国列强侵略，我国茶叶生产每况愈下，上世纪40年代末落到谷底，茶园总面积仅余10万余hm2，总产量6万余t，出口量2万余t。

1949年，中华人民共和国成立，茶叶生产获得党和政府的高度重视，产业开始复苏，茶叶产量增加迅猛。同时，为适应茶叶生产的快速发展，茶叶机械的研发也被提上日程。茶叶机械结构从50年代民间开发时以铁木结构为主，到60年代正规设计并用于出口的全金属结构，从单机开发到成套机械研制，经历了近30年的努力，研制开发出包括茶叶杀青机、揉捻机、解块分筛机、烘干机、炒干机等一大批大宗绿茶加工机械，并且如各种类型的茶叶杀青机、炒干机等绿茶加工机械，均为我国独立自主开发；同时为实现红茶的机械化加工，还开发成功红茶萎凋槽、发酵装置和转子揉切机CTC等红茶加工机械等。70年代末我国的专业茶机制造厂达到60余家，茶叶机械生产能力达到4万台，全国茶叶机械保有量达到40余万台，茶叶生产长期依赖手工的落后局面被改变，促进了我国茶叶生产的发展。到了1979年，我国茶园面积发展到105万hm2，产量达到27.7万t，出口量达到10.7万t。然而由于当时我国机械研制制造条件所限，重点着眼于尽快替代手工作业，开发出的茶机均为大宗茶加工用单机，不少机械作业系断续作业状态。即便60年代我国援助和出口非洲几内亚、马里、摩洛哥等国的成套茶叶加工设备，也是一台台安装的单机设备，各单机间在制叶的转移均需人工搬运，完全处于单机作业状态。

进入70年代，国内茶叶生产发展突飞猛进，当时茶叶又处于公社化的集体加工，单机生产的落后作业状态已无法适应茶叶生产发展需求，为此，业界开始探讨进行茶叶加工连续化生产线的研发，并重点放在当时主要茶叶产品，如大宗绿茶的炒青绿茶、烘青绿茶等和国内刚兴起的红碎茶加工连续化生产线的研制。

二、大宗茶加工连续化生产线研发及技术状况回顾

20世纪60年代，红碎茶加工技术引入我国，红碎茶在加工过程中直接将加工叶切碎，经发酵、干燥而形成的茶叶产品具有“浓、强、鲜”的优良品质特征，加工环节和设备简单。在红碎茶加工技术启发下，为简化绿茶加工环节，探讨绿茶的连续化加工，中国农业科学院茶叶研究所于70年代初期开始进行绿碎茶（颗粒绿茶）的开发研制。1972年，中国农业科学院和农业部先后向中国农业科学院茶叶研究所下达“颗粒绿茶中间试验”和“颗粒绿茶初精制连续化装置的研究”课题，在资深茶机专家陈尊诗主持下开展研究，并于1982年通过鉴定。所研制成功的连续化装置（生产线）日产干茶1 t，研究形成的颗粒绿茶加工工艺为：鲜叶摊放－杀青－初揉－揉切－解块分筛－烘干－筛分精制。鲜叶贮青和摊放采用槽式摊青装置，即在地面下挖出地槽以水泥浆粉光、面上铺冲孔钢板，槽端装轴流风机，鲜叶即摊放在槽面上，摊叶厚度可达50 cm以上。杀青使用6CS－60型燃油滚筒式茶叶杀青机。初揉采用6CRT－32型筒式连续式初揉机，是一种转子外圆和筒体内壁均装有螺旋揉筋的设备，进行杀青叶的初步揉条。揉切是绿碎茶加工的关键工序，使用66CZH－705型绞切式转子揉切机，切碎性能良好，可使揉切叶呈细小颗粒状。解块分筛使用6CJ－70型螺旋齿辊振动式解块分筛机，可将揉切叶中的粘结团块充分解散，并进行分筛，筛面叶送去复切。干燥使用6CH－120型燃油链板式烘干机进行烘干，完成颗粒（碎）绿茶初制。初制毛茶紧接着就被筛分精制，在烘干出叶后的输送设备上配备了6CM J－140型塑料摩擦式静电拣梗机，以拣除筋梗毛衣。此后配备了单层四段筛网式平面圆筛机，可将毛茶分成5个筛号茶。粗大筛号茶采用切茶机切茶，进行复筛。然后使用立式风力选别机进一步分清筛号，使用阶梯拣梗机进一步拣梗，皮带式、斗式、刮板式和振动槽等输送装置将各台主机衔接，完成颗粒（碎）绿茶的全部加工。加工出的颗粒（碎）绿茶产品色泽翠绿，滋味新鲜，用于花茶加工的原料茶，与传统窨花相比，可节约鲜花25%～30%。颗粒绿茶初精制连续化装置的研制成功，不仅为我国提供了一种全新的茶叶类型，并且也是我国第一条茶叶初精制连续化生产线。

1974—1978年，陈尊诗还主持在浙江奉化研制了日产2 t（100 kg/h）的珠茶加工连续化生产线，但因炒干工段采用自行设计的燃油珠茶炒干机炒制，炒制效果不理想，未能在生产中普及应用。

20世纪70年代后期至80年代，安徽省农机研究所胥更生、浙江农业大学薛运凤分别主持，先后完成了“绿茶初制连续化成套设备”的研发，同时杭州茶叶试验场、杭州茶叶机械总厂和杭州茶机研究所协作完成了“日产2 t长炒青绿茶连续化生产线”的研制，加工的茶叶产品均为长炒青绿茶。生产线中的主机同样采用倾斜、平行、立式输送带和振动槽等进行衔接，用继电器等实施控制。这些生产线普遍采用具有连续作业功能的滚筒杀青机进行杀青。因为应用的盘式揉捻机缺乏连续作业功能，为此各生产线研制单位曾对连续型茶叶揉捻机开展探讨和研制，如浙江农业大学与浙江富阳茶机总厂协作研制的子母桶式、与浙江嵊县茶机厂协作研制的平板履带式茶叶揉捻机，但因使用效果不理想，均未能在生产中应用。在安徽开发的生产线上系将6台6CR－45型盘式揉捻机环形组合，用气动方式、程序完成各单机的定点定时进茶、加压与卸压、出茶。在浙江农业大学开发的25 kg/h生产线上，将3台6CR－45型盘式揉捻机上下叠层安装，各台单机均采用伞形压盖周边进茶，并在揉盘近边缘处开出茶口出茶，实现了从上至下的连续揉捻。同时还有绿茶生产线采用了将数台揉捻机联装，设置纵、横向输送带，按程序控制揉捻时的投叶、加压、卸压和出茶，实现脉动式连续作业。炒干工段二青炒制，当时多采用滚筒杀青机以滚代烘，炒干采用结构如滚筒式杀青机似的大筒径6CCT－100型连续筒式炒干机，有的使用槽式炒干机。

此外，80年代我国广西、云南、四川、海南等茶区，还采用当时我国研制的转子揉切机和CTC机等研制出红碎茶加工连续化生产线。同时，80年代初期，再加工茶砖茶压制生产线的开发也提上日程，四川雅安茶厂康砖、湖北赵李桥老青茶、湖南安化茯砖茶生产流水线先后投入使用，1987年四川开发研制成功的年产2 500 t康砖茶压砖生产线，从原料蒸制到压砖、脱模、晾放连续完成，在贵州桐梓茶厂应用效果良好。

我国20世纪70—80年代所研制的大宗茶加工生产线，不论是主机还是控制系统配备，一方面由于当时主机和输送设备制造水平不高，可靠性较差；另一方面生产线的控制主要依赖继电器，电器元件质量较差，控制水平和可靠性均不高，故所研制的生产线均处于初级阶段。但即便如此，还是在茶区各地的大宗茶生产中初步发挥了作用，并为以后连续化生产线的深入研制奠定了基础。到了20世纪80年代后期，名优茶生产兴起，我国大宗茶连续化生产线研制停滞。

三、名优茶加工机械的小型和零碎，催生了名优茶连续化生产线

20世纪80年代，我国名优茶生产迅猛兴起，开始阶段的加工方法几乎全部为手工。为适应名优茶的迅速发展，从80年代中期起，国内茶机的研发重点迅速向名优茶机转移。首先开发成功的是名茶杀青机、揉捻机、解块机、烘干机等名优茶加工机械，使毛峰茶加工实现了机械化，同时也被用作其他名优茶部分环节的加工。名优茶加工技术的最大难点在于干燥做形，国内缺乏这类机械，故名优茶干燥整形机械研制成为当时国内茶机开发之重中之重。历经10多年的努力，先后自主研制成功了扁形茶炒制机、茶叶理条机、曲毫形茶炒制机、针形茶整形机等大批名优茶干燥做形机械，在生产中投入使用，使国内名优茶加工基本实现了机械化。加之随着大陆和台湾省两岸交流的快速推进，台湾省乌龙茶加工机械被成套引入大陆，使大陆乌龙茶加工也实现了机械化。据统计，我国名优茶生产20世纪80年代起步，当时产量和产值极微，而到2007年，全国名优茶总产量达到43.5万t，产值达240亿元，在全国茶叶总产量中占38.2%，在全国茶叶总产值中占80%。同样，1980年全国乌龙茶产量为1.15万t，占全国茶叶总产量的3.8%，到了2006年则达到11.6万t，占全国茶叶总产量的10.5%。机械化加工对名优茶生产的推动由此可见。

然而随着产业形势的进一步发展，发现因名优绿茶生产多起源于一家一户，故初期所开发的多为小型零碎的名优绿茶加工机械，生产效率低，作业多不连续，仅能满足于农户使用。进入21世纪，高档名优茶开始滞销，而价格适中、大众消费型名优茶销售迅速增长，名优茶的集约化、规模化、省力化加工需求迫切，故名优茶加工连续化的研发被提上日程。作为连续化生产线开发的前奏，业界首先对作为主机的高产能、连续化单机开展了研发。为满足绿茶鲜叶摊放连续化需求，研发出摊叶面积不同、多种型号多层网带式鲜叶摊放机。为使杀青或在制叶尽快摊凉，防止黄变，开发出输送带吹风式摊凉和连续箱式茶叶回潮机。为克服茶叶理条机断续作业的不足，在传统机型上加装了加工叶自动定时、定量投叶装置，并对理条时间、出叶实施自动控制，实现了脉冲式连续。同时还开发出槽锅长度为3～5m的连续式理条机，将加热多槽锅顺槽作前高后低适度倾斜安装，前部设自动投叶装置连续投叶，加工叶在槽锅内一边前进，一边接受炒制理条，完成理条从出口自动连续出叶，实现了真正意义上的连续理条。为了使长板式扁形茶炒制机实现连续作业并提高产能，创制出两锅、三锅、四锅连装机型，两锅间设置活门，前锅完成炒制的加工叶可被扫入后锅，并且加装了自动投叶装置，同样实现了作业的脉冲式连续。为实现茶叶炒干的连续作业，开发出结构类似于热风杀青机的滚筒式茶叶连续炒干机，即在筒体中部设置冲孔风管，热风炉送入的热风从冲孔吹出，使加工叶在筒内一边前进接受炒制，一边失水，完成干燥做形。这些名优茶机械的研制成功，不仅自身实现了自动和连续化作业，并且均比原手工操作机型显著提高了产能。正是由于这些高产能、连续化加工单机的出现，加之已有的滚筒式、热风式茶叶杀青机，自动链板式茶叶烘干机等连续化制茶设备，并承接大宗茶连续化生产线所应用的自动揉捻机组和各种形式的输送带、振槽、风力等输送设备研制成果，茶机生产企业将这些单机进行科学组合，实施模块化设计，形成名优茶加工各工序或各工段不同产量类型的机械模块，根据加工需求，选取适当模块拼装，并配置单片机和PLC等自动控制系统，构成连续化生产线，用于中档为主的名优茶或优质茶的生产。

四、名优茶加工连续化生产线的类型及其设备配备

为适应市场茶叶消费需求，我国研发出的名优茶连续化生产线，主要有名优绿茶、工夫红茶加工连续化生产线等，生产中推广应用已较普遍。

1.名优绿茶加工连续化生产线

名优绿茶加工连续化生产线的类型较多，有炒青绿茶、香茶、毛峰茶、扁形茶、颗粒形（半球形）茶等名优绿茶加工连续化生产线等。

（1）炒青型名优绿茶加工连续化生产线

应用于炒青型名优绿茶加工的连续化生产线，主要设备配备与上世纪80年代应用的炒青绿茶大宗茶加工连续化生产线相近似，不同点在于生产线采用了模块化设计，生产线由若干模块组合而成，另外采用了单片机及PLC等控制系统。以浙江上洋机械有限公司研发加工能力40～50 kg/h的6CTC－50型炒青型名优绿茶连续化生产线为例，整条生产线由鲜叶摊放模块、杀青模块、揉捻模块、解块初炒模块、二青及回潮模块、炒干模块等组成。应用的热源以往多为燃煤，现已普遍推广使用生物质颗粒燃料。

鲜叶摊放模块主机为6CT－80型多层网带连续式鲜叶摊放机，摊叶面积80m2。当室温较低时，风机可从网带下部向叶层吹送35℃热风，室温过高时可吹送冷风，2～4 h可完成摊放作业。

杀青模块主机为6CS－80型滚筒式茶叶杀青机（或热风杀青机），并配套6CML－75型茶叶冷却机和输送带等组成模块。鲜叶杀青量200～250 kg/h，出叶后杀青叶被送上装有轴流风机的6CML－75型输送带式茶叶冷却机吹风冷却。

揉捻模块主机为6台6CR－55型揉捻机联装组成的自动揉捻联装机组，配套有杀青叶自动称量和定时定量投叶装置、各种类型输送带和自动控制系统组成模块。完成揉捻的揉捻叶，由振动槽和输送带等送往解块、烘二青。

解块初炒模块主机采用与热风式茶叶杀青机相似的6CJC－80型滚筒式茶叶解块初炒机，配套输送带等组成模块。揉捻叶从主机进茶口投入，在动态状况下将揉捻团块打碎并进行初炒，有利于茶条紧结。

二青及回潮模块主机为6CH－16型自动链板式烘干机，配套结构与烘干机烘箱相似的6CHC－15型茶叶回潮机和输送带等组成模块，烘干机用于烘二青，烘至含水率40%～45%，出叶送入6CHC－15型茶叶回潮机摊凉回潮，回潮后送入炒干工段炒干。

炒干模块主机为4台6CPC－100型瓶式炒干机（或6CCT－80型滚筒式炒干机），配套自动定时、定量投叶装置、输送带等组成模块。使用瓶式炒干机一般为每筒40 kg左右，炒制时间45～60m in。炒至条形紧结，含水率5%～6%，完成炒青绿茶炒制。

（2）毛峰茶加工连续化生产线

毛峰茶加工连续化生产线是我国较早开发成功的名优绿茶加工连续化生产线，国内各主要茶机生产企业均有生产。

毛峰茶加工连续化生产线的鲜叶摊放、杀青、揉捻等机械模块及应用主机，基本上与炒青绿茶加工连续化生产线相同。只是干燥工段完全由烘干机组成模块完成，分作初烘和足烘。

毛峰茶因主要在揉捻工序做形，为保持干茶色泽绿润，生产线中常将6台揉捻机分别联装成两个阶段机组，以利于初揉和复揉。初揉机组由4台、复揉机组由2台揉捻机组成，中间设解块分筛模块，筛上茶送入复揉，筛下茶则直接送往烘干。

（3）香茶加工连续化生产线

香茶加工连续化生产线以长沙湘丰机械制造有限公司等企业提供的产品投入生产应用较早。

香茶加工连续化生产线采用的鲜叶摊放、杀青、揉捻、解块分筛等机械模块及配用主机，基本上与炒青型名优绿茶加工连续化生产线相同。只是在干燥工段，应用由回炒输送带、6CCT－80型滚筒式炒干机等组成的香茶专用炒制模块进行反复滚炒。专用炒制模块配备2组，用于初炒（初干）和复炒（足干）。

（4）扁形茶加工连续化生产线

扁形茶加工连续化生产线，以杭州千岛湖丰凯实业有限公司和浙江新昌科技有限公司生产的产品在生产中应用较普遍。

杭州千岛湖丰凯实业有限公司研发的6CCB－20型扁形茶连续化生产线，杀青模块主机为6CS－60型滚筒式杀青机，筒体温度达到250℃左右时开始投叶，出叶后的杀青叶含水率60%～62%，叶质柔软，清香微露。杀青叶送入初理条模块，由主机6CLZ－200型连续理条机进行第一次理条，含水率达45%～50%完成初步成条出叶。理条叶经两口式风力选别机吹除黄片和碎末。然后送入摊凉回潮模块的主机链板箱式茶叶摊凉回潮机中进行摊凉回潮，时间约1 h，水分分布均匀，叶质回软出叶。回潮叶通过输送带送入复理条模块，由主机6CLZ－200型连续理条机进行第二次理条，至含水率达35%～40%，基本成条出叶。二次理条叶再由输送带送上干燥成型模块，定时、定量送入4台主机6CCB－98型4锅扁形茶连续炒干机内进行压扁磨光，完成扁形茶的炒制。

浙江新昌科技有限公司研发15 kg/h的6CCB－15型扁形茶连续化生产线，设备配备与丰凯稍有不同。鲜叶摊放模块，主机采用公司自行研制的6CT－38ZD吊篮式名优鲜叶摊放机，当鲜叶含水率降至70%～72%完成摊放出叶；进入杀青理条模块，由槽锅长度3m的6CSL－300连续式杀青理条机，进行杀青理条，槽锅温度180℃左右，炒制6～8m in；杀青和理条叶由茶叶分配输送带送入青锅模块，由5台6CCB－100型两锅连续式扁形茶炒制机等组成的主机进行青锅炒制，炒至含水率至35%左右、初步呈扁形出叶。青锅叶由茶叶分配输送带送入辉锅模块，由4台6CCB－100型单锅扁形茶炒制机组成的主机，进行辉锅炒制，待茶条扁平，含水率10%出叶。辉锅叶送入脱毫磨光模块，由主机6CH－20型自动进出茶式辉锅机实施脱毫磨光，筒温80～100℃、时间1 h左右，待茶叶含水率达到6%左右，茶条光扁平直，锋苗显露，色泽黄嫩绿，完成扁形茶炒制。

（5）曲毫（颗粒）形茶加工连续化生产线

曲毫形（颗粒）茶加工连续化生产线所使用的鲜叶摊放、杀青回潮、揉捻、解块初炒模块，与炒青型名优绿茶加工连续化生产线基本相同。在完成解块初炒后，被送入炒干机模块，由主机6CCQ－50型或60型双锅曲毫茶炒干机进行炒制成型，待茶叶已基本呈腰圆形出锅。最后送入足烘提香模块，由主机6CH－25型自动链板式烘干机进行足烘提香，完成曲毫茶炒制。卷曲形（颗粒）茶加工连续化生产线使用的主机6CCQ－50型或60型双锅曲毫茶炒干机，需配备台数较多，并且初炒和并锅复炒炒制时间较长，故多采用人工进出料。

2.工夫红茶加工连续化生产线

国内研发的工夫红茶加工连续化生产线，主要由鲜叶萎凋模块、揉捻模块、发酵模块和干燥模块等组成。鲜叶萎凋模块，与绿茶生产线使用鲜叶摊放机模块相同，仅是作业时应用的工作温度、时间等参数不同，一般保持叶层萎凋温度为35℃、萎凋时间6～10 h。揉捻、干燥模块与毛峰茶生产线应用者相同，分初烘和足烘两段。

五、茶叶加工连续化生产线发展水平评价和待攻克技术重点

我国茶叶加工连续化生产线通过10多年的努力，发展势头迅猛，其技术水平和待攻克技术重点可概括成以下几点。

1.名优茶加工连续化生产线研发，还将是近期茶机发展的重点

笼统估算，当前我国现有名优绿茶、工夫红茶等4 000多条茶叶加工连续化生产线在生产中运行应用，70%以上为名优绿茶加工连续化生产线，承担着全国三分之一以上产量茶叶的加工。随着茶产业持续快速发展和生产用工严重缺乏，茶产业面临着急需“机器换人”的问题，这就决定了今后几年名优茶加工连续化生产线增长速度还将加快。

2.茶叶加工连续化生产线已达到实用水平

当前我国所研制开发和所应用的茶叶加工连续化生产线，已尽可能应用具有连续化功能、大产能、制茶性能良好的单机，并进行模块化设计，机器制造质量也获得显著提高。特别是单片机和PLC控制系统在生产线中的应用，不仅可对整条生产线进行统一决策和控制，并可对各单机进行分别控制，以适应多种茶叶生产工艺，可对已用过的成熟工艺进行记忆，生产线已实现全程连续化和局部自动化，总体已达到生产实用水平。

3.茶叶加工连续化生产线标准化急需攻克

如前所述，连续化生产线已成为当前茶机市场消费的热门，国内几乎所有茶机生产企业，都在进行生产线的开发与制造。而我国茶机生产企业绝大多数规模小、技术薄弱，总的来说茶机产品制造质量参差不齐。当前名优茶加工生产线虽然大多实现了模块化设计，但都是各茶机生产企业的分散行为，各自独立开发，各生产线的机械模块和零部件不能通用和互换，缺乏标准化，不仅增加了生产成本和售价，更给使用和维修增加了困难。故茶机行业今后应集中力量攻关茶叶加工连续化生产线标准化研究和相关标准制定，并用相关标准来规范生产线的机械制造。

4.名优茶加工连续化生产线实现完全自动化的最大瓶颈应突破

部分单机特别是茶叶揉捻机等单机作业不连续和低含水率茶叶物料含水率测定原件缺乏，是阻碍茶叶加工连续化生产线实现完全自动化的最大障碍。现因揉捻机作业不连续，为勉强实现生产线中揉捻作业的间断性连续，目前采用多台输送带进行加工叶输送、分配，机组结构复杂，且设备投资占整套生产线的20%甚至25%，并且还常出现投叶外漏现象。同时因为低含水率茶叶物料含水率测定原件缺乏，连续化生产线的最终出叶的含水率信号取不出，计算机控制系统就无法反馈控制最早鲜叶的进叶量和中间加工环节的加工叶进出量，即尚未实现闭环控制。故使我国当前应用的茶叶加工生产线还不是真正意义上的全自动化生产线，也就是我国目前开发的茶叶加工连续化生产线还处于初级阶段的原因。为此，连续化揉捻机等单机和低含水率茶叶含水率测定原件的研究开发，应该作为今后茶机开发的主要难点来攻克，以尽快使我国的茶叶加工连续化生产线实现真正意义上的全自动化生产线。