龙井茶的加工机械

  相对于传统的手工揉捏茶叶来说,机械化加工龙井茶是一个重大的进步。我国龙井茶加工机械的研制始于20世纪50年代,历经几十年的努力现已达到世界先进水平。

  龙井茶是我国著名的传统名茶之一,但由于长期以来依赖于手工炒制,劳动强度大,功效低,炒制技术要求高,质量难于控制,加之龙井茶的生产季节性强,故广大茶区对龙井茶炒制机械化要求迫切。
  我国龙井茶加工机械的研制始于20世纪50年代,历经几十年的努力,到了90年代,龙井茶的机械炒制已较普遍。本文特对龙井茶加工机械的发展历程作一简要回顾,并对其主要机型作一介绍。
  一、起步阶段
  中华人民共和国建国初期,杭州市国营龙井茶场成立,为了减轻龙井茶手工炒制中繁重的体力劳动,该场从20世纪50年代中期起就开始了龙井茶整形机的研制,但因当时的条件和技术限制,未能研制出成型的机器。1958年,中国农业科学院茶叶研究所成立,为了加速茶叶生产机械化的进程,不久该所就设置了茶叶机械研究室,杭州市国营龙井茶场也并入该所,从而使龙井茶炒制机的研制正式提上日程,并列入科研计划进行研制。
  在起步阶段,龙井茶炒制机的研制思路是在分析手工炒制手法的基础上,经归并、简化而获得的,从理条、压扁、磨光等主要工艺出发,进行整台机器和主要部件的设计。经过几年的探索和改进,于20世纪60年代研制出我国第一台成型的龙井茶整形机。该机由半圆形整形锅、整形器、炉灶和传动机构组成。这种机器在当时投入了制茶试验,但由于机器结构及零部件设计较原始,机器制造质量也不好,可靠性差,炒制的龙井茶,其品质与要求相差较远,未能在生产中应用。然而,由此所提出的理条、压扁、磨光的研制思路,在较长时间内都深刻影响着我国龙井茶加工机械的研制开发。
  二、试用阶段
  此后,中国农业科学院茶叶研究所等单位,一直坚持着龙井茶炒制机的探索和研制,同时西湖龙井茶区对龙井茶炒制机械化的要求也更为迫切。于是,自1973年开始,由当时的杭州市科技局主管、杭州市西湖区西湖公社出面组织和主持,组成由中国农业科学院茶叶研究所林定清、杭州茶厂俞林生、杭州锅炉厂张友农、西湖公让双峰大队钱福曹、西湖区农业科孙官顺、西湖公社朱生洪和西湖公社农机厂施才松等科技人员、干部、工人、农民参加的龙井茶机试验组,对龙井茶炒制机进行协作研制和攻关。
  历经几年的合作和努力,由林定清等人完成机器图样设计,并由杭州锅炉厂和西湖公社农机厂先后试制出两轮样机,经反复改进,于1976年完成了新一代龙井茶炒制机的研制,定名为LC-l型龙井茶炒于机,并在杭州市西湖区投入试验和试用。
  LC一1型龙井茶炒干机由紧条炒叶锅、整形炒叶锅、传动系统、加压装置、电热装置和机架组成。经试验表明,此机已可用于低档龙井茶的炒制,其作业原理基本可行,但因当时条件有限,对该机主轴往复次数、摆幅大小、压辊尺寸及运转参数等均未做充分的优化设计,加之机器制作粗糙,各部件运转欠灵活,未能在生产中获得普及推广。
  进入20世纪80年代,中国农业科学院茶叶研究所陈宝根等,在LC-l型龙井茶炒干机的基础上,继续进行研究改进,使机器结构设计趋于合理,尤其是经杭州三叶茶机厂和衢州微型茶机厂等厂家对整机结构和零部件设计方案的优化以及按机械产品加工要求进行制造,使该机产品质量和作业性能更为完善,完成了6CBZ-80型龙井茶(扁茶)炒制机的设计定型,使该机达到了生产中可应用的水平,并获得小批量的推广试用。
  6CBZ-80型龙井茶炒制机由锅体、加压机构、炒叶器、传动机构、加热及送风装置等组成。主要工作部件的锅体,是由一对与LC-l型齿形炒叶锅相似的近似于半圆锥的槽锅组成,两只槽锅平行安装,倾角相反,在每口槽锅低端设置一回转导叶器(刮叶刷),从而组成一封闭的茶叶回路。槽锅装在振动机构上,做茶时,锅内的茶叶进振动过理条,同时沿槽锅倾斜面下滑,到低端后由导叶器提到另一槽锅之高瑞,从而完成循环作业。同时,由于这时沿槽锅轴线布置的炒叶器炒手板作径向摆动,使槽锅内茶叶受到推、挤作用力而沿锅壁向上滑动到一定高度翻滚落下,从而实现翻叶。此外,在曲柄机构带动下,配置在槽锅上方的压杆作圆摆动,压杆上装有可调节高度的压头,压头则间歇地压向已理好条并排列整齐的叶层,达到压扁整形之目的。为使成品茶色泽绿润,机器上装有风机,将经过加热的热风适量适时吹入槽锅,以驱赶蒸发出的水汽。
  应用6CBZ-80型龙井茶炒制机加工的龙井茶,基本上已可达到条索扁平,外形整齐,色泽绿润,苗锋完好,但该机结构复杂,操作繁琐,价格贵,使用故障也较多,因此影响了该机在生产中的普遍推广,直至目前虽然部分用户认为该机制茶质量尚好,还在应用,但数量甚少。

  三、推广应用阶段
  进人20世纪90年代,我国经济获得了迅速发展,人民生活水平也迅速提高,对龙井茶的需求增长甚快,于是原产于杭州市西湖区的龙井茶,其生产工艺迅速向浙江省其他茶区甚至全国各地茶区传播,各地依照龙井茶制法生产的扁形名茶产量迅猛增长,1998年仅浙江省的扁形条产量已达l.3万t,产值8亿元。生产的发展,有力地推动了我国龙井茶加工机械的发展,使在20世纪叨年代中期研制成功的往复多槽式龙井茶炒制机很快在全国各茶区推广应用。到2000年底,仅浙江省推广的龙井茶加工机械就达1万台以上,机制龙井茶产量达6700t,产值达3.5亿元;估计在全国各茶区推广的龙井茶加工机械达4万台以上。
  往复多槽式龙井茶炒制机的开发成功,起源于20世纪80年代末期安徽省宣州市溪口村一位名叫何世华的农村知识青年所发明的一种往复多槽式茶叶理条机,该发明于20世纪90年代初期获得国家实用新型发明专利。此机主要结构为一由传动系统带动、在加热炉灶上作往复运动的多槽锅,当原料投入多槽锅内,随着多槽锅的往复运动,会使茶叶一边失水、一边顺着槽锅轴线逐步有序排列,并不断被卷紧,达到理条之目的。
  为了将上述往复多槽式理条机用于龙井茶的炒制,浙江省新昌县购买了理条机专利,并经改进用于龙井茶的理条作业,效果良好。随之浙江不少茶机厂均采用这种原理开展龙井茶炒制机的研制,对机器整体结构,槽锅形状、尺寸和槽数,槽锅往复频率和往复幅度,热源形式等进行了优化设计,使其更适合龙井茶理条工艺。在此过程中,有一个更重要的创举,就是在完成理条工序后,向每个槽锅内投入一根压棒,由于压棒在柏锅内的不断往复滚动,逐渐将茶条压扁,并使条条不断失水,从而完成龙井茶的成型。这样一种全新原理的龙井茶炒制机诞生后,浙江省几乎所有条机厂都投入试制生产,并各自对机器的结构、性能进行了研究和改进,使其逐步完善,形成了目前生产中适用的各种机型,并很快在全国各茶区推广应用。
  往复多槽式龙井茶炒制机主要由多槽式炒叶锅、机架、热源、传动机构和加压榨等组成。多槽式炒叶锅用不锈锅或碳锅薄板冲压而成,有三槽、五槽、六槽等。热源有电热、液化气、煤柴和木炭等。热源位于往复运动的多槽锅下部,直接对锅体加热。传动机构由电动机通过减速箱带动曲柄机构运转,使炒叶锅在机架的轨道上往复运动。加压棒一般以塑料管内灌黄沙,两端封死,外面紧包棉布制成,通常有几种重量规格,视在制叶状况选用。为了改善炒制过程中尤其是青锅时的水蒸气散发状况,机器上还装有热风吹送系统和变速机构,以便需要时向槽锅内适量吹火热风,并使槽锅往复频率适当加快,利于水蒸气散发。当使用压棒加压时,为保证压棒在锅内“只浪不抛”,往往利用变速机构适当降低槽锅往复频率,以减少碎茶。
  在龙井茶炒制时,将原料均匀投入往复运动的多槽锅的每条槽内,在适宜的温度下,采用相关的炒制技术来完成龙井茶的加工。生产实践证明,由往复多槽式龙井茶炒制机完成龙井茶的青锅和辉锅阶段的炒制,只要槽锅往复频率、锅温、加压和吹送热风时间等掌握得当,即可在一台机器上完成龙井茶的杀青、理条、压扁、干燥等全部工序,可以说是龙井茶加工机械研制开发的一大突破。同时,该机又可用于毛峰茶和针形茶等名茶加工中的理条,故又被称为“名茶多功能机”。该机自20世纪90年代中期以来在龙井茶和其他名茶加工中应用十分普遍,被认为是20世纪90年代以来茶叶机械中最热门的机器。实际使用表明,应用该机炒制的龙井茶,条索扁平匀齐,外形匀整程度甚至优于手工炒制,若技术掌握得当,成茶色泽绿翠,香气良好,各种档次的龙井茶都能做,并且机械结构简单,操作方便,基本上可满足龙井茶加工工艺的要求。
  为了规范往复多槽式龙井茶炒制机的操作,减少机器制茶过程中对操作人员操作技术的依赖,使机制龙井茶的品质水平稳定,20世纪90年代中期以来,中国农业科学院茶叶研究所与密州微型茶机厂协作,又研制开发出电脑控制的往复多槽式龙井茶炒制机,实现了机器作业过程中的槽锅往复频率,炒制温度,热风吹送时间和投、取加压榨提示等程序控制,使该机性能更臻完善,很受用户的欢迎。
  四、存在的问题及应采取的对策
  龙井茶的机械加工虽然已较普遍,尤其是应用往复多槽式龙井茶炒制机加工的龙井茶产品也已逐渐被广大消费者所接受,但与精细的手工炒制相比,产品质量仍有较大差距。具体表现在机制龙井茶虽茶条扁平,但表面较粗糙欠光滑,加之机制茶条索收紧度不够,成茶容重较小,所以冲泡时往往浮于水面,不易下沉;从成茶色泽上看,机制茶往往泛青绿色,而非传统手工炒制的嫩黄绿色;在香气和滋味方面表现为清香不足,往往是高火香较浓。产生这些问题的主要原因是因为手工炒制手法复杂,各种手法交替使用,并依茶叶炒制不同阶段及时调整炒制温度、手法和用力等,有利于龙井茶品质的形成。而机器炒制则将手工炒制的十大手法简化成理条、压扇等几个机械动作,在炒制质量上就很难达到手工炒制的水平。例如茶条表面欠光滑,就是因机器炒制时虽压扁充分,但如手工炒制那样的推、捺、磨等动作和作用明显不足造成的,当然清香不足也是因为机制中缺乏手工制茶时有关香气转化条件造成的。
  为解决上述问题,目前生产中常常采取机、手结合的加工方式,即充分利用机器炒制中杀青、理条、压扁等优于手工的优势,以机器加工为主,待完成八成炒制后,以手工在电炒锅内进行辅助辉干。这样制成的产品不但外形匀整光滑,而且香高味醇,符合龙井茶的传统风格要求。
  与此同时,应进一步加强龙井茶外形和内质形成机理的研究,从生物化学、机械动力学和运动学等方面进行探讨,以便对现行的往复多槽式龙井茶炒制机进行改进,使其更加完善,从而加工出更加符合传统风格的机制龙井茶。

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