机械自动化技术在茶叶生产加工方面的应用研究

王 亮

（河南机电职业学院，河南 郑州 451191）

茶叶的饮用在我国已有近万年的历史，茶叶作为一种绿色纯天然、有益健康的饮品已深入人心，被世界各国人民所喜爱与推崇。我国作为茶叶的原产地，随着国家进一步对农业生产结构的优化调整，我国原先大部分地区以人力进行茶叶生产的传统方式将逐步被现代机械自动化技术所取代，从而提高茶叶生产效率，促进我国茶叶产业快速发展。

1 机械自动化技术在国外茶叶生产加工中的应用

国外最先把机械自动化技术应用于茶叶生产加工的国家是日本。1910年，日本已开始将大剪刀应用于茶树栽培。日本分别在1955、1976年研发出小型采茶机和大型自走式采茶机。20世纪70年代，日本根据茶叶的不同采摘方式研制出多种形式的采茶机械。日本所研制的滚筒杀青机、滚筒炒干机、连续性发酵机等以其自动化程度高、应用范围广等优点而被大量应用于茶叶生产。近些年，日本逐步优化茶叶生产加工机械的规格和效能，已成为目前世界上茶叶连续生产自动化程度最高的国家[1]。

1929年，苏联首先从日本进口了大型采茶剪刀。1930年，苏联研制出三轮型采茶机。苏联分别在1965年和1970年研制出折断式采茶机和切断式采茶机。随着近些年的发展，苏联也实现了采茶机械化作业。

世界上除中国外的其他几大茶叶原产国，如斯里兰卡、法国、土耳其、印度等，也都进行了茶叶生产加工机械的相关研发。随着茶叶生产加工机械的普及，这些国家也大多实现了茶叶生产加工的机械自动化。

2 机械自动化技术在国内茶叶生产加工中的应用

自20世纪初期，国外茶叶生产加工机械化兴起，我国开始外派相关茶叶生产加工技术人员到相关国家进行学习考察。并于20世纪40年代初期，开始对国外的茶叶生产加工机械进行仿制，制造出了抖筛机、圆筛机等茶叶生产加工机械。我国茶叶生产加工机械的研制正式起步于20世纪50年代初期，当时新成立的中国茶叶总公司提出利用茶叶生产加工机械，提高茶叶生产效率，降低生产成本，促进贸易发展的设想。由此根据国家拨付的相关资金，安排济南、无锡、上海等地的机械厂首先仿制，而后大规模生产出茶叶烘干机、揉捻机、筛分机等茶叶机械设备。20世纪70年代，我国开展大型茶叶采摘机械研制工作[2]。1980年，我国开始引进外资联合研制生产采茶机械和茶叶修剪机械设备。20世纪90年代初期，国内茶叶生产加工机械实用化、自动化程度进一步提高，国内企业先后研制出具有国际先进水平的炒青机、速包机、烘焙机等。近年来，我国茶叶机械融合更多高新技术，先后研制出微波远红外加热烘干杀青技术、蒸汽热风杀青机。并把计算机检测和自动控制技术嵌入茶叶生产加工机械设备当中，形成完整的茶叶生产加工全检测控制的自动生产线。经过近50年的发展，我国茶叶生产机械制作业已发展成为多品种、多系列、全覆盖，集茶叶生产、采摘、加工、包装等一体化的完善的先进行业。

3 机械自动化技术在国内茶叶生产加工中应用存在的问题

虽然我国茶叶生产加工机械设备的研制已取得不俗的成绩，但是与西方发达国家相比，还存在不小的差距，主要表现如下。

3.1 茶叶生产加工机械质量水平差

传统意义上，我国把茶叶生产加工划归为农副产品加工系列，所以自然而然地把茶叶生产加工机械也划归为农副产品机械。这就导致茶叶生产加工机械本身设计制造起点低于食品生产加工机械，使得茶叶生产加工机械普遍技术含量低、质量水平差。相关机械制造厂商设计制造茶叶生产加工机械只单纯以落后的机械产品进行简单的仿制叠加，不考虑先进技术如数字控制、机电一体化等技术的使用，使制造出的茶叶生产加工机械外形笨重、噪声大、能耗超标、使用效率大打折扣[3]。同时，国内相关茶叶机械设备制造厂商存在重复生产的问题，使得茶叶生产加工机械型号系列单一，缺乏完整统一的系列规格，进而造成茶叶生产加工机械人机协调性差、操作复杂。

3.2 茶叶生产加工机械智能化、自动化程度较低

第三次工业革命将机械行业发展阶段划分为3个阶段，分别是第一阶段人力和半机械化、第二阶段机械化和第三阶段智能化、自动化。目前，国外西方发达国家茶叶生产加工机械已发展为第三阶段。我国的茶叶生产加工机械大多还处于第二阶段发展过程中。现今我国的茶叶生产加工大多还停留在单机作坊式生产模式中。企业制造出的茶叶机械缺乏相应智能化、自动化技术的应用。例如，揉捻机的紧实只能依靠操作人员手工控制；理条机的温度控制只是单纯的程序控制开关，具体的检测还要依靠相关技术人员实现；茶叶机械设备材料多选用碳钢或铸铁材料，造成生产效率低下，难以形成规模生产。

3.3 茶叶生产加工机械厂商规模小，自主创新不足

目前，国内茶叶生产加工机械厂普遍规模较小。截至2017年的统计资料显示，国内茶叶机械相关企业从业人员为6 176人，其中50人以下的企业占企业总数的81.2%。同时，企业注册资金在500万元以上的有6家，其中注册资金在100万元以下的企业占企业总数的76.6%。大多数茶叶机械企业依靠传统的家庭作坊式方式进行生产制造。所制造出的茶叶机械产品由于自身设计能力薄弱、加工工艺落后而缺乏市场竞争力。同时，大多数茶叶机械企业自主创新能力不足，生产的产品多数依靠仿制，缺乏核心关键技术。最终造成我国茶叶机械相关产品一直处于廉价、低效的状态，严重影响了茶叶相关机械产品的发展。

3.4 茶叶生产加工机械厂商人才、资金缺乏

现代茶叶生产加工机械是集计算机技术、自动控制技术、智能化于一体的高新技术行业。相关机械企业缺乏掌握上述技术且熟悉茶叶相关生产加工操作的复合型人才。这就导致茶叶机械产品设计制造不能完全契合实际生产要求，对产品的创新研发也只能以机械产品为基础，缺乏以茶叶生产加工为特点的切入点。同时，茶叶生产加工机械属于技术密集型产品，相关机械产品的设计、研发、制造、试验到最终量产投入市场需要很长的时间周期。其中，产品的设计、研发过程涉及机械、物理、自动化、计算机等多个学科，需要企业在相关学科技术上投入大量人力、时间和资金进行研发。而现今的茶叶生产加工企业大多缺乏资金，影响了茶叶生产加工机械的技术革新。

4 机械自动化技术在茶叶生产加工中应用的趋势

4.1 绿色发展

绿色、节能、环保是当今世界发展的主流，人们越来越重视绿色节能环保的发展理念，这种理念已经深入各个发展领域，在茶叶机械发展中也不例外。首先，在茶叶生产加工机械的设计研发过程中，将越来越多地考虑节能环保。降低茶叶生产加工机械的能耗，提高其效率将是未来茶叶机械发展的首要目标。其次，在当前我国产业结构调整升级、淘汰落后产能的大背景下，设计研发绿色、节能、环保的产品设备既符合当前建设节约型社会的发展精神，又可以达到节能、环保的目的，利国利民，意义深远。

4.2 智能高新技术的应用

21世纪是智能化、信息化高速发展的时期，越来越多的高精尖技术将运用到生产生活当中。原有的传统茶叶加工生产方式将发生革命性的变革。例如，远红外烘干技术、微波杀青技术等一批高新技术将在茶叶的生产加工中得到了应用。另外，光伏技术、光机电一体化技术、智能控制与制造、机器人技术等也将逐步引入并应用到茶叶的生产加工机械设备中。可以预见，不久的将来，随着越来越多的智能高新技术应用到茶叶生产加工机械设备中，将会形成一条集茶叶种植、采摘、生产、包装于一体的标准化、多系列的自动化生产线。同时，也会大大提高茶叶的产品质量，降低生产成本，实现茶叶行业快速发展。

4.3 朝着清洁与安全的方向发展

社会对食品安全的重视程度越来越高，作为人们的常见饮品，茶叶的清洁与安全也同样受到关注。所以，对于茶叶生产加工机械的清洁与安全的要求也备受关注。现如今，从茶叶的单机化生产到自动化流水线生产都建立了完善的清洁与安全保障。从茶叶原产品选取、生产技术工艺改进、执行更严格的清洁安全标准等多方面保证了茶叶的卫生与安全性。在将来的发展过程中，茶叶的清洁与安全是茶叶站稳市场的首要先决条件，所以茶叶的生产加工机械将朝着清洁与安全的方向发展，以此来保证茶叶产品的清洁与安全性。

5 机械自动化技术在茶叶生产加工中应用的对策

5.1 强化茶叶生产加工机械研发能力

目前，我国茶叶生产加工机械装备技术落后，是制约茶叶行业快速发展的一大弊端。要想研发新型适应市场需求的茶叶生产加工机械，需要在了解茶叶生产加工技术理论的前提下才能实现。而目前我国对茶叶生产加工技术理论的相关研究相对滞后，并且对于相关茶叶生产加工的机械装备研发投入有限，造成茶叶生产加工机械研发能力薄弱，相关机械装备技术落后。所以，政府和茶叶相关行业协会应加大对茶叶生产加工机械的研发投入，强化茶叶生产加工机械的研发能力。自我创新，根据实际市场需求，研发既包含茶叶生产加工技术理论又包含最新技术的相关机械设备，实现茶叶生产加工与机械设备完美结合。并引入新技术、新材料、新工艺，提高茶叶生产加工机械的质量稳定性，提高生产效率，降低能耗。同时，进一步完善相关机械设备产品的标准，建立模块化机械装备，降低茶叶机械的制造维护成本，提高茶叶机械的通用性。

5.2 强化茶叶生产加工机械人才培养

充分发挥产学研一体化优势，建立校企合作人才培养模式。首先，茶叶生产制造机械相关企业可以借助高校的科研平台，聘请高校专家、教授参与企业相关产品的研发，为新产品的研发提供技术支持。同时，开设有茶叶相关专业的高校可以聘请茶叶种植、采摘、销售和茶叶机械研发的行业专家为学生授课，开设讲座。使学生理论结合实际，充分掌握茶叶的相关专业知识，使学生成为既掌握理论知识又熟悉相关实践经验的茶叶行业复合型高素质人才。

6 结语

随着我国产业结构的调整升级，政府对农业机械自动化装备的重视度越来越高。机械制造企业应紧抓这个发展契机，在引进国外茶叶机械先进生产技术的同时，坚持自主创新研发，构建产学研一体的发展模式，研发适合我国茶叶生产加工的相关自动化机械设备，改变我国茶叶机械落后的局面，提高国际竞争力。