茶叶揉捻机现状与发展

（黎明职业大学 智能制造工程学院，福建 泉州 362000）

茶文化是我国传统文化中不可或缺的一部分，茶物质及其含有的价值在神农时期便被饮用，伴随着春秋时期、秦汉时期、隋唐、明清到现代社会的发展，茶文化逐渐形成一种体系，深度渗透在人们的日常交际与生活中。现代社会中，通过茶文化体系，可进一步提高人们之间的沟通性，通过情感的交流与表达，解析出不同层面的含义。从茶叶供给角度来看，种植、采摘到销售所经历的时间较长，且茶叶种类本身具有多样性特点，其反映到市场中将产生供不应求的现象。从茶叶制备工艺来讲，我国传统制作茶艺是以人工揉捻作业模式为主，通过手动处理，实现对原料的成条及表型塑造，为保证揉捻的质量性，一般茶叶在高温杀青之后，便应立即进行揉捻，保证在合适的温度上令茶叶迅速成型。与此同时，不同茶叶所呈现的属性，令整个茶叶制备工序也具有一定的差异性，此类繁杂的手工作业模式，要求操控人员具备扎实的基本功，但在市场供需模式的转变下，传统人工揉捻所生产出的茶叶，虽然品质较高，但在数量上难以达到市场需求。揉捻机器设备的研发与应用，则在一定程度上，简化茶叶加工工序，机器设备具有的一体化功能，可以提高茶叶产能，且可实现全天候运作，为企业创造更多的经济收益。本文则是对茶叶揉捻机器设备的发展现状及未来发展方向进行探讨，仅供参考。

1 茶叶的人工揉捻

茶叶加工具有复杂性特点，针对不同的茶叶品种，需要制定相对应的揉捻工艺确保茶叶本身的属性不会遭到破坏，提高茶叶营养价值的固存度。从古至今，茶叶揉捻一般是以人工作业为主，其将杀青后的茶叶置于宽凳或者竹片编织体上进行形变处理，此过程需要制作人员用脚掌进行工作。因为手工作业本身存在一定的弊端，是因为茶叶在高温杀青以后，通过“揉”工艺，使茶叶成条，然后通过“捻”工艺挤破茶叶细胞，排除水分，对茶叶进行塑形处理。此过程对于力度要求较高，长时间的手工揉捻，随着体力的不断下降，茶叶“捻”工艺质量也将随之下降，而通过脚关节则可节约大部分体力，保证揉捻工序的持续性。在科学技术体系尚未成型的古代来讲，劳作人们均是通过人工作业的形式对茶叶进行加工，从而了解到不同茶叶在加工过程中应当遵循的工艺步骤。正是上述手工操作所总结的经验，才为茶叶揉捻机器设备的研发提供数据支撑，进而通过科学技术驱动着茶叶生产行业的发展。

2 茶叶揉捻设备的研发初始

我国茶叶物种及相关种植技术在18世纪初期引入国外，国外在最开始对茶叶进行生产时，沿用的是我国传统的人工揉捻工艺。但国外在分析茶叶制备工艺后，认为人工揉捻工艺较为复杂，且产生的实际加工效率较低，经过不断的设计实践，最初将两个桌子面倒贴在一起，让工人扶住上边的桌子进行揉搓加工，但从实际效果来看，茶叶无法成条，且茶叶极易分散。于是研究者将茶叶填充在一个长型的布条之中，并将两端封住，加大上层的压力进行操作。此时发现加工效果显著提升，改善了加工条件，且增加整个加工产量。在此类原理下，英国工程师提出揉捻设备的制作理念，类似于我国的石磨碾设施，其是由两个木盘所组成，下方的木盘处于固定状态，上层的木盘则可进行平面位移，两个木盘之间刻划沟纹，此时在偏心转动的作用下，可加快揉捻效率。最后，其他工程师对此类工艺进行改进，采用弹簧及汽动装置增加联动性能，令其具备揉捻调节力，这也是自动化茶叶揉捻设备的制作雏形。

3 我国茶叶揉捻机的研发

我国作为茶文化的起源地，无论是在生产还是加工方面都具有一定的话语权，但是此类发展模式受到清末时期闭关锁国的影响，先进技术无法引入，造成我国茶叶自动化发展存在断层问题。但是茶文化在民众体系中的根深蒂固，部分业界人员仍然致力于茶叶生产结构优化的战略中。在1915年，安徽籍人员自主研发小型揉捻机，在一定程度上推动地区茶叶生产质量，并为茶叶界树立正确的发展方向。伴随着茶叶产商引进高新技术与设备，茶叶加工也步入机械化行业，但受限于不同品种的制作影响，设备只是单独的对应某一类品种，而我国茶叶品类较多，茶叶产商开始研究引进设备的工作特点，并进行仿制，在一定程度上，加快我国茶叶制备体系机械化转型效率。在新中国成立以后，茶叶所具备的营养价值以及经济价值，逐渐被政府部门重视，国家也开始加大技术资源、经济资源的投入力度，以工业化为基础，将茶叶揉捻设备的生产制造纳入到国家重点项目体系中。但茶叶种植环境多集中于南方区域，而工业生产多集中于北方区域，其在一定程度上加大设备的研究难度。但秉承着工匠精神，我国研发人员克服人力资源、工业资源的阻力，在1960年研发出绿茶初制设备，并投入量产，经过设计工艺与制作工艺的共享，在一定程度上推动着我国茶叶揉捻制备工艺机械化的转型速率。

4 揉捻机器的自动化研究进展

伴随着科学技术的不断更新，我国茶叶揉捻设备的机械自动化体系逐步完善，基本实现了茶叶投放、自动温控、揉捻等一系列的操控。与此同时，在人工调节程序下，自动化系统所具备的集成功能，可有效保证不同操控模式下，系统功能的实现可依据程序调节，满足不同原材料的加工需求。在实际操控过程中，不同茶叶物质对揉捻力度具有差异性，为进一步实现差异化运行，基于PLC控制系统的压力调节功能，则可对实际供给压力值进行精准调节。在不同操控视域下，依托于可编程逻辑控制，结合外设组件，可确保压力值的输入及运行状态，反馈到主系统中，这对于整个操控系统而言，则可进一步强化操控行为之间的对接性。伴随着PLC 技术的不断成熟，国内茶叶产业采用可视化操控系统，将传感器与压力信号传输装置相对接，以形成压力检测系统，这样便可确保压力信息在传感的同时，主系统通过双向反馈功能，对整个操控工艺进行驱动处理，以提高实际处理精度。此类由PLC为平台的处理模式与传统的压力调控方案相比，通过数据实时传输所产生的时间差，可进一步缩减实际缓冲值，这对于系统本身所具备的操控属性来讲，则可通过压力值映射出固定操控模式与动态操控模式所产生的差异系数。从实际操作效果来看，依托于机器设备的柔性化操控，其可有效节约能源，且柔性化揉捻工艺，在破坏茶叶细胞时可产生一个渗透效果，提高细胞破碎效率，且对茶叶表面的破坏效果较低，提高茶叶制备质量。在实际操作中，柔性压力的参数值，是由PLC程序参数所决定的，通过参数与执行指令之间的对接，控制电机的正反转，此类操控现象映射到压力装置中，则是以压力盖升降状态来实现的。

我国技术人员还设计一种基于智能化平台来实现的茶叶揉捻工艺体系，在信息化技术、智能操控技术的支持下，可以有效针对整个智能操控程序进行调节，以此来保证茶叶揉捻工艺运行的精准性与质量性。此类茶叶加工体系是以多个揉捻机器而组成，然后在不同揉捻机器之间设定独立的上料带，此类上料袋可以实现正转与反转，确保上料过程中可以精准的将料体补给到目标处。与此同时，在揉捻机器的主程序中设定监测系统，系统所具备的功能是全过程作用到整个熔点操控体系中，通过对控制箱及变速箱的调节，可以进一步实现对茶叶原料的多元化操控，例如加料控制、压力控制、揉捻顺序控制等。通过智能化功率的实现可以进一步提高实际揉捻效率，为我国茶叶生产制造体系提供数据支撑。

除此之外，部分技术人员针对揉捻过程中所呈现出的工艺特性，设定相对应的自动化控制体系，体系设定的原理是针对原有的熔点设备原料供应机制，界定出基于压力控制平衡系统的一种自动填充工艺。其是气缸装置、皮带装置、电磁阀门装置以及步进电机传感器等，制定出具有一体功能的控制体系，且外部显示系统可以针对此类技术参数进行映射，工作人员通过屏幕所显示的参数，便可对当前熔点机器的运行工况进行分析，以此来查证出不同操控模式下设备本身所具备的性能，或者是在某一段时间节点下设备所呈现出的故障趋势，这样便可进一步为整个智能生产体系的持续化运行奠定坚实基础。

伴随着自动一体化技术的深入落实，传统茶叶揉捻设备在运行过程中其并不是单一的对茶叶物质进行揉搓加工，而是通过自动上调自动整合的形式，令茶叶加工形成智能化操作，以解放传统的人力资源，这样才可进一步企业带来长期稳定的收益。除此之外，自动化操控模式通过 PLC内部传感器以及相关控制系统的实现，可以确保各类指令参数下达的精准性并予以及时响应，这样可以有效提高实际加工精度，以避免人工操作所造成的误差问题。例如通过传感器测定茶叶物质的数量，然后依据茶叶种类设定好茶叶输送的数值，并通过测力传感器对整个茶叶在运输过程中所呈现出的数值，通过弹性形变机构传递到主系统中，这样在主系统指令下达下可以有效控制电机及变频器。进而实现对转速的改变，确保送茶速度及压力参数的修正，进一步提高茶叶制作质量。与人工操作模式相比，茶叶揉捻设备的建设，无论是在成长还是在杀青等方面，其所具备的工作效率远远高于人工操作，且整体技术成本使用较低，对于企业的持续化发展具有较高的促进作用。

5 茶叶揉捻机的发展趋势

茶叶揉捻机器的研发与应用可以进一步提高制茶效率，替代原有的人工操作模式，真正实现经济利益的持续性增长。这对于企业来讲，成本低投入可以令企业将技术及管理机制做到最优，反馈到整个制茶体系中，进而在市场中获取更多的经济利润。然而，从我国目前揉捻机器的应用模式来看，其仍存在下列问题。首先，熔点机器设备在使用过程中不同操控机构本身所呈现出的工艺参数难以做到真正的量化，特别是对于部分操纵性能繁杂的组件来讲，如果单一的参数无法被系统进行衡量，这必然造成在实际加工过程中产生基于数据冗余问题操控，这也是传统揉捻机器结构，在自动化智能化发展体系中呈现出滞后性的主要原因。其次，我国揉捻机设备智能应用程度不足，其无法依据茶叶本身所呈现出的鲜嫩度采取智能化操控，多数智能设备对于茶叶只是进行种类数量上的核定，其并不能以茶叶物质本身的属性来界定出相关操控方法，且此过程需要人工进行操作修改，在一定程度上加大系统运行的繁琐性。此外，在揉捻过程中主要是对茶叶物质内部的细胞进行破碎以达到成型目的，但是目前熔点机器在操作过程中，其内部传感机构只是单纯的对茶叶外表特征进行查验，其并不能对茶叶本身所呈现出的气泡破碎度进行精准分析，这也就造成在碾压过程中压力调控值无法实时更新。为此，我国茶叶揉捻机器在未来发展过程中，必须加强机械技术及相关理论的应用，真正设计出可以对茶叶内部细胞破损度检测的智能传感体系，只有这样，才可进一步提高茶叶物质在揉捻过程中呈现出的各类属性状态，然后通过传感器保证主系统所下达的指令，满足当前茶叶揉捻工艺需求，进一步提高实际揉捻质量，为我国茶叶智能化生产体系的发展奠定坚实基础。

综上所述，茶叶揉捻机的研发与应用，真正实现茶叶加工的一体化。通过自动化、智能化的加工模式，替代传统人工作业，进一步强化茶叶制备效率与质量。期待在未来发展过程中，技术人员可对揉捻机器进行深度解析，强化机械设备功能。