茶機簡史系列之七我國珠茶炒干機的研制和發(fā)展

權(quán)啟愛，姚作為

1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，310008；2.浙江省出入境檢驗檢疫局，310016

珠茶是我國特有的綠茶類型，珠茶炒干機的研制成功和珠茶加工機械化的實現(xiàn)，為我國茶機事業(yè)發(fā)展史增添了光輝的一頁。

一、珠茶的品質(zhì)特征和手工制作的艱辛

珠茶原產(chǎn)于浙江紹興嵊縣（現(xiàn)浙江省嵊州市），與著名盤卷形名茶泉崗輝白同族同宗，均為從古越茶和剡溪茶（日鑄茶）演化而來。越茶從明代開始出現(xiàn)圓茶雛形，到了清代，珠茶在外形上不斷趨于緊實如珠，此后逐漸形成了外形顆粒圓緊重實，色澤綠潤，湯色黃綠明亮，香氣純正，滋味濃醇，葉底明亮的品質(zhì)特色，歷史上享譽世界的平水綠茶和涌溪火青為著名的珠茶產(chǎn)品。珠茶中的極品泉崗輝白，則在很大程度上保留了古越茶的盤花卷曲的特點，鮮葉采摘趨細，高檔茶多使用一芽一葉至一芽二葉，一般產(chǎn)品則使用一芽二葉至一芽三葉鮮葉，形成了外形盤花卷曲，綠中帶白，色白起霜，濃香四溢，香高味醇，經(jīng)久耐泡，葉底嫩黃成朵的品質(zhì)特色。目前除在浙江嵊州所保留的歷史名茶泉崗輝白產(chǎn)品外，國內(nèi)外市場暢銷的浙江產(chǎn)羊巖勾青、貴州產(chǎn)綠寶石等名優(yōu)茶產(chǎn)品，其加工技術(shù)均來自泉崗輝白。

據(jù)清宣統(tǒng)《會稽勸業(yè)廳報告冊》所載，清末每年從紹興平水鎮(zhèn)以珠茶為主，運銷外洋的茶葉就達880萬斤，國內(nèi)銷售達190萬斤。直至目前，珠茶仍然是我國綠茶出口的主要產(chǎn)品，特別是銷往西北非的綠茶產(chǎn)品主要為珠茶。而泉崗輝白、羊巖勾青和綠寶石等盤花卷曲形名優(yōu)綠茶產(chǎn)品，目前在國內(nèi)市場上十分暢銷，并且也出口到歐盟等市場，成為國內(nèi)外消費的重要綠茶產(chǎn)品類型。

自古以來珠茶加工依賴手工炒制（圖1），特別是極品珠茶泉崗輝白，直至目前茶界還普遍認為手工炒制的產(chǎn)品，品質(zhì)最佳。珠茶手工炒制工藝技術(shù)復(fù)雜,炒制時面對高溫斜鍋、小鍋、對鍋、大鍋等不同階段，雙手仰曲將5～10kg的茶葉沿鍋壁由下向上不斷推拖而起，然后五指并攏伸開向下對炒制葉加壓，反反復(fù)復(fù)。一個熟練技工，一天作業(yè)10h以上，僅能完成6～7kg干茶的炒制，勞動強度大，工效低，極度艱辛。珠茶是所有綠茶中加工消耗體力和時間最多的產(chǎn)品之一，對加工機械化的需求十分迫切。

圖1珠茶手工炒制

二、珠茶炒干機的研制

1958年，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所在杭州成立不久，該所機械研究室主任陳尊詩，便在浙江嵊縣北山區(qū)開始進行珠茶炒干機研制。因為陳尊詩曾較長時間擔(dān)任嵊縣三界茶廠廠長，熟悉珠茶炒制技術(shù)，于是便模仿手工炒制手法，經(jīng)過努力研制出一種撳壓式大鍋機，勉強可用于珠茶大鍋工序的炒制。1963年，浙江農(nóng)學(xué)院（后浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)，現(xiàn)合并至浙江大學(xué)）茶葉系薛運鳳、方輝遂兩位老師，開始在嵊縣三界茶場繼續(xù)開展珠茶炒干機研究，仍然采用模仿手工炒制的原理，按照炒二青、小鍋（三青）、對鍋和大鍋的工藝路線進行機械設(shè)計。大鍋作業(yè)采用了類似于陳尊詩設(shè)計的大鍋機，并且設(shè)計試制出小鍋（三青）機、對鍋機與大鍋機相配套。試用結(jié)果表明，可完成珠茶的全程炒制，但成茶圓緊度難以達到手工炒制水平。同時，由于過分依賴于人工炒制動作的模仿，機器結(jié)構(gòu)配備復(fù)雜，為完成每一個炒制動作，機器上設(shè)置眾多擺桿、滑塊以及多種類型的曲柄四連桿和不同形式的節(jié)點和運動結(jié)構(gòu)，同時為了滿足炒制需求，機器結(jié)構(gòu)和零部件不斷增加，增加了各類零部件配合及調(diào)整的困難，造成運轉(zhuǎn)故障較多，未能在生產(chǎn)中普遍推廣應(yīng)用。

1964年，浙江省農(nóng)業(yè)廳再次下達任務(wù)并撥給專項費用，要求嵊縣農(nóng)林水利局繼續(xù)進行珠茶炒干機的改進與研制。確定由大躍進時期以來參與過珠茶炒干機試制，并曾配合過陳尊詩、薛運鳳等人工作的農(nóng)村技術(shù)革新能手張德興、馬傳進等人，與浙江農(nóng)學(xué)院薛運鳳、方輝遂等組成試驗小組，在嵊縣三界茶場和北山電廠分別開展研制。不久，嵊縣三界茶場的技工張德興在薛運鳳、方輝遂等幫助下，對薛運鳳、方輝遂等原來研制的小鍋（三青）機進行反復(fù)推敲摸索，根據(jù)珠茶成圓規(guī)律，將小鍋（三青）機關(guān)鍵部件的主軸，逐漸由直改彎，最后確定了彎軸的形狀和尺寸，并將裝置其上的大型炒板也改成彎板，攻克了珠茶炒干機的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為整臺珠茶炒干機的研制成功奠定了基礎(chǔ)，并試制出使用84cm直徑炒葉鍋的珠茶炒制小鍋機。1968年10月，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所機械研究室的權(quán)啟愛、舒南炳、陳寶根等人，參加浙江省農(nóng)業(yè)廳組織的“浙江省茶葉機械調(diào)研組”，到嵊縣開展茶葉機械發(fā)展情況調(diào)研，在三界茶場見到了小鍋機（三青）創(chuàng)始人張德興，他將保存完好的小鍋（三青）機直形、不同彎度彎形、定型后彎形的木制、金屬制主軸和炒板部件，從其睡覺的板床下掏出來，一一擺在水泥地上，向調(diào)研人員詳細介紹了小鍋（三青）機關(guān)鍵炒制部件主軸和炒板由直變彎以及整臺小鍋（三青）機的研制過程。此后，權(quán)啟愛等3人又到了嵊縣北山電廠，見到了另一位珠茶炒干機的研制人馬傳進。據(jù)縣里主管茶葉同志介紹，根據(jù)分工，三界茶廠張德興主要負責(zé)炒葉鍋直徑為84cm機型的研制，馬傳進則負責(zé)炒葉鍋直徑64cm機型的研制。調(diào)研組到北山后，看到了馬傳進所研發(fā)的炒葉鍋直徑為64cm的珠茶炒制小鍋（三青）機，他將小鍋（三青）機帶動炒板擺動的曲柄連桿機構(gòu)的連桿，改為兩段相接、長度可調(diào)節(jié)的螺母、螺桿機構(gòu)，從而可按炒制需求控制和調(diào)節(jié)炒板往復(fù)擺幅。并在炒葉鍋上設(shè)置了鍋蓋，炒制必要時可進行鍋面覆蓋，以利于茶葉成圓。據(jù)介紹，炒板擺動螺桿調(diào)節(jié)機構(gòu)由方輝遂老師繪制成圖樣，交由嵊縣甘霖農(nóng)機廠組織生產(chǎn)，被此后的珠茶炒干機廣泛應(yīng)用。馬傳進、張德興等所創(chuàng)制的珠茶炒制小鍋（三青）機，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，不僅可完成珠茶小鍋（三青）的炒制，并且用于對鍋到大鍋炒制性能均良好，可承擔(dān)珠茶干燥成形的全過程炒制。此后被統(tǒng)稱為珠茶炒干機，一機多用，加工葉顆粒成圓性能優(yōu)越，徹底擺脫了珠茶手工炒制的繁瑣工序和繁重體力勞動。同時由于馬傳進、張德興等所研制成功的珠茶炒干機，在珠茶炒制過程中，加工葉一邊受熱蒸發(fā)水分，一邊逐步成圓，炒制出的珠茶成品茶，特別是成圓和光潔程度幾乎可以與油炒豆相媲美，明顯好于人工炒制，炒小鍋、炒對鍋、炒大鍋均可在一臺機器上完成，顯著提高了勞動生產(chǎn)率。故1967年秋茶到1968年春夏茶，該機在嵊縣等珠茶產(chǎn)區(qū)不推自廣，供不應(yīng)求。1968年10月由浙江省茶葉公司組織，在嵊縣北山正式通過鑒定。當(dāng)時通過鑒定的包括兩種機型，結(jié)構(gòu)基本相同，只是分別使用84cm和64cm兩種鍋口直徑的鑄鐵鍋，被正式定名為“工農(nóng)84型珠茶炒干機”和“工農(nóng)64型珠茶炒干機”。由于工農(nóng)84型機型生產(chǎn)效率高，平均臺時產(chǎn)量達15kg以上，顯著提高了勞動生產(chǎn)率，后來由設(shè)在嵊縣長樂鎮(zhèn)的嵊縣茶機廠（現(xiàn)嵊州市茶葉機械廠）投入批量生產(chǎn)。至1982年，浙江僅當(dāng)時嵊縣、紹興、新昌、上虞、鄞縣、余姚等幾個縣珠茶產(chǎn)量達2.5萬t，已全部使用珠茶炒干機進行炒制。

此后，在馬傳進研制的炒板擺動螺桿調(diào)節(jié)機構(gòu)基礎(chǔ)上，由浙江省機械研究所（現(xiàn)浙江省機電研究設(shè)計院）的李期富協(xié)助嵊縣茶機廠進行了正規(guī)設(shè)計，形成了珠茶炒干機使用的整體式傳動箱，使珠茶炒干機的傳動機構(gòu)大為簡化，并且更為安全，應(yīng)用到嵊縣茶機廠等企業(yè)生產(chǎn)的珠茶炒干機上。

珠茶炒干機通過鑒定和普遍推廣應(yīng)用后，其產(chǎn)品質(zhì)量仍在不斷完善和提高，在珠茶炒干機出現(xiàn)初期，均使用磚砌土灶，以柴為燃料，在車間內(nèi)機器前部開燒火爐門燒火（圖2），衛(wèi)生條件差，火溫控制困難。為控制炒制時的水分蒸發(fā)，炒大鍋時多采用白布覆蓋鍋面，操作麻煩，白布易受污染。后來逐步改用全金屬結(jié)構(gòu)（圖3），并且以電為熱源，部分機型設(shè)置了鍋面蓋布自動覆蓋和掀開裝置，方便了使用，清潔衛(wèi)生。

三、珠茶炒干機系國內(nèi)首臺獲國家發(fā)明獎的茶機產(chǎn)品

圖2磚砌爐灶機型

圖3全金屬結(jié)構(gòu)機型

1978年3月，全國科學(xué)大會在北京召開，吹響了向科學(xué)進軍的號角。在科學(xué)大會帶動下，國家各類評獎活動陸續(xù)展開。因為在珠茶炒干機發(fā)明初期，筆者曾作為調(diào)研組的成員去發(fā)明現(xiàn)場考察，當(dāng)看到珠茶炒干機炒制的珠茶產(chǎn)品如油炒豆一樣光滑緊結(jié)，對樣審評，機炒和手炒珠茶產(chǎn)品的香氣、滋味無差異，部分品質(zhì)指標甚至超過手工炒制，深感無比自豪和鼓舞。調(diào)研組成員當(dāng)時一致認為，珠茶炒干機是我國茶機研制中杰出的科學(xué)研究成果，系一項重大發(fā)明。同時，是我國茶葉機械產(chǎn)品研制過程中炒制原理的重大突破，也是機械結(jié)構(gòu)從簡單到復(fù)雜、又從復(fù)雜到簡單，達到完美創(chuàng)新突破的典范。為此，在調(diào)研組考察回杭后，筆者立即寫出文稿，在當(dāng)時的中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所廣播站上連續(xù)廣播宣傳。也正因為如此，在此后很長一段時間，筆者每到紹興或嵊州參加茶葉方面的活動和會議，都反復(fù)宣傳珠茶炒干機是一項重大發(fā)明，鼓勵應(yīng)組織報獎。然而，當(dāng)幾位參與研制的成員聽到報獎的鼓勵后，表示他們已經(jīng)因為珠茶炒干機獲了獎，當(dāng)問及他們得了什么獎時，他們說每人獲獎了一套《毛澤東選集》（4卷）。這時筆者進一步當(dāng)面向他們解釋，獲獎《毛澤東選集》是一種精神上的鼓勵，與科技發(fā)明獎不能等同，并在以后的相關(guān)場合中繼續(xù)鼓勵報獎。1981年10月在上虞茶場舉辦的茶園耕作機演示會議上，筆者再次在會上呼吁珠茶炒干機報獎，終于引起了當(dāng)時一位鄭姓紹興地區(qū)科委主任和嵊縣有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的重視，此后即開始組織資料撰寫和取證。1982年底上報浙江省科委，1983年由浙江省科委向國家科委申報，經(jīng)國家科委發(fā)明評選委員會評審，1984年獲國家發(fā)明四等獎。珠茶炒干機是我國第一臺獲得國家發(fā)明獎的茶葉機械，并且可以說是直至目前國內(nèi)唯一制茶品質(zhì)超過手工制茶并廣泛推廣使用的茶葉機械。珠茶系我國出口西北非國家的主要茶葉產(chǎn)品，現(xiàn)全國茶區(qū)內(nèi)外銷的珠茶產(chǎn)品，系全部使用珠茶炒干機加工。近來茶機生產(chǎn)企業(yè)進一步對珠茶炒干機進行了優(yōu)化設(shè)計，采用單片機和PLC控制系統(tǒng)對炒制鍋溫和炒板擺幅進行自動控制，采用多臺機器聯(lián)合使用以滿足大型茶葉加工企業(yè)的需求，并且在機器出葉口下部裝置振槽，各鍋完成炒制而出鍋的炒制葉，由振槽集中于一處，送往下一工序處理，進一步減輕了操作勞動強度和減少了操作用工（圖4）。

四、珠茶炒干機產(chǎn)品的延伸

圖4裝有自動控溫和出葉振槽的珠茶炒干機

圖5 6CCQ－50型（左）和6CCQ－60型曲毫形茶炒制機

20世紀80年代，我國名優(yōu)茶生產(chǎn)興起。如碧螺春、泉崗輝白、羊巖勾青、貴州綠寶石等曲毫形名優(yōu)茶在市場上暢銷。如前所述，此類名優(yōu)茶與珠茶同族同宗，實際上為珠茶中的極品茶。這類茶葉原來均系手工炒制，費力費時，生產(chǎn)效率低下，無法滿足市場需求。為此，在珠茶炒干機基本作業(yè)原理和結(jié)構(gòu)不變的基礎(chǔ)上，衢州微型茶機廠（現(xiàn)浙江上洋機械有限公司）等企業(yè)，經(jīng)過小型優(yōu)化設(shè)計，開發(fā)出新機型，并在生產(chǎn)中普遍投入使用。曲毫形茶炒制機仍沿用弧形炒板并作往復(fù)擺動進行茶葉炒制。炒葉鍋鍋口直徑有50cm和60cm兩種（圖5），由于炒葉鍋鍋型較小，投葉較少，炒制出的茶葉顆粒不像珠茶炒干機那樣緊結(jié)，只能達到半圓或稱之為腰圓形狀。巧合的是，這種腰圓形的茶葉顆粒形狀恰為名優(yōu)茶中的泉崗輝白、羊巖勾青和貴州綠寶石等卷曲形茶所要求，故研制成功的曲毫形茶炒制機被廣泛用于這類名優(yōu)茶的加工，使市場需求旺盛的曲毫茶炒制實現(xiàn)了機械化。同時，名優(yōu)綠茶中的碧螺春茶是目前干燥做形工序唯一尚未實現(xiàn)機械化加工的名優(yōu)茶類型，但它在干燥做形初期需要使茶條初步卷曲，故在碧螺春茶加工過程中往往也是用曲毫形茶炒制機進行初步做形，然后再進一步用手工在盤式（曲毫形茶）烘干機內(nèi)完成最后做形。近來，浙江紅五環(huán)制茶裝備股份有限公司開發(fā)生產(chǎn)的6CCQ－60型曲毫形茶炒制機，使用60cm炒葉鍋，并應(yīng)用單片機進行控制，全機自控系統(tǒng)的炒制溫度、炒制時間、炒板擺幅、開啟和停止吹熱風(fēng)等控制元件，均采用插片式結(jié)構(gòu)，若出現(xiàn)故障極易抽出更換，炒制工效高，使用方便，2016—2017年僅貴州省貴茶集團就采購了千臺以上用于貴州綠寶石的加工。

五、珠茶炒干機和曲毫形茶炒制機的發(fā)展趨勢

珠茶是我國出口的主要綠茶類型，而名優(yōu)茶中的卷曲形茶，鮮葉原料主要為一芽一葉至一芽三葉，是當(dāng)前提倡生產(chǎn)的大眾消費型名優(yōu)茶的代表性類型。隨著珠茶和曲毫形名優(yōu)茶兩種類型綠茶產(chǎn)品市場需求量的不斷增加，珠茶炒干機和曲毫茶炒制機兩種機械的社會需求量也隨之上升，特別是隨著茶葉生產(chǎn)用工日趨缺乏，急需“機器換人”，對珠茶和曲毫形茶連續(xù)化生產(chǎn)線的需求增加。然而，現(xiàn)在存在的問題是，珠茶炒干機和曲毫形茶炒制機雖經(jīng)不斷完善，但仍然為斷續(xù)性生產(chǎn)設(shè)備，并且在完成炒制后還需要人工從鍋內(nèi)炒板上部將茶葉取出，操作十分不便，難于適應(yīng)連續(xù)化生產(chǎn)線需求。目前已有茶機生產(chǎn)企業(yè)將曲毫形茶炒制機的炒葉鍋用鉸鏈與機架相連接，并且設(shè)置油缸升降裝置，使炒葉鍋圍繞鉸鏈旋轉(zhuǎn)前傾，實現(xiàn)炒葉鍋的自動出茶，已獲業(yè)界重視，預(yù)計不久將會實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用并快速推廣。同時目前業(yè)界已著手加強珠茶和曲毫茶連續(xù)化生產(chǎn)線配套使用的自動送料、稱重、分配投料、炒制弧板擺動頻率和擺幅自動化作業(yè)裝置及控制系統(tǒng)的研制，進行模塊化設(shè)計，強調(diào)通用性強，簡單實用，便于單機或多臺機器連裝使用，又便于生產(chǎn)線的選用組裝，從而促進和加快珠茶炒干機和曲毫形茶炒制機及其自動化、清潔化、連續(xù)化生產(chǎn)線的產(chǎn)業(yè)化進程。