機械自動化技術在茶葉生產加工方面的應用研究

王 亮

（河南機電職業學院，河南 鄭州 451191）

茶葉的飲用在我國已有近萬年的歷史，茶葉作為一種綠色純天然、有益健康的飲品已深入人心，被世界各國人民所喜愛與推崇。我國作為茶葉的原產地，隨著國家進一步對農業生產結構的優化調整，我國原先大部分地區以人力進行茶葉生產的傳統方式將逐步被現代機械自動化技術所取代，從而提高茶葉生產效率，促進我國茶葉產業快速發展。

1 機械自動化技術在國外茶葉生產加工中的應用

國外最先把機械自動化技術應用于茶葉生產加工的國家是日本。1910年，日本已開始將大剪刀應用于茶樹栽培。日本分別在1955、1976年研發出小型采茶機和大型自走式采茶機。20世紀70年代，日本根據茶葉的不同采摘方式研制出多種形式的采茶機械。日本所研制的滾筒殺青機、滾筒炒干機、連續性發酵機等以其自動化程度高、應用范圍廣等優點而被大量應用于茶葉生產。近些年，日本逐步優化茶葉生產加工機械的規格和效能，已成為目前世界上茶葉連續生產自動化程度最高的國家[1]。

1929年，蘇聯首先從日本進口了大型采茶剪刀。1930年，蘇聯研制出三輪型采茶機。蘇聯分別在1965年和1970年研制出折斷式采茶機和切斷式采茶機。隨著近些年的發展，蘇聯也實現了采茶機械化作業。

世界上除中國外的其他幾大茶葉原產國，如斯里蘭卡、法國、土耳其、印度等，也都進行了茶葉生產加工機械的相關研發。隨著茶葉生產加工機械的普及，這些國家也大多實現了茶葉生產加工的機械自動化。

2 機械自動化技術在國內茶葉生產加工中的應用

自20世紀初期，國外茶葉生產加工機械化興起，我國開始外派相關茶葉生產加工技術人員到相關國家進行學習考察。并于20世紀40年代初期，開始對國外的茶葉生產加工機械進行仿制，制造出了抖篩機、圓篩機等茶葉生產加工機械。我國茶葉生產加工機械的研制正式起步于20世紀50年代初期，當時新成立的中國茶葉總公司提出利用茶葉生產加工機械，提高茶葉生產效率，降低生產成本，促進貿易發展的設想。由此根據國家撥付的相關資金，安排濟南、無錫、上海等地的機械廠首先仿制，而后大規模生產出茶葉烘干機、揉捻機、篩分機等茶葉機械設備。20世紀70年代，我國開展大型茶葉采摘機械研制工作[2]。1980年，我國開始引進外資聯合研制生產采茶機械和茶葉修剪機械設備。20世紀90年代初期，國內茶葉生產加工機械實用化、自動化程度進一步提高，國內企業先后研制出具有國際先進水平的炒青機、速包機、烘焙機等。近年來，我國茶葉機械融合更多高新技術，先后研制出微波遠紅外加熱烘干殺青技術、蒸汽熱風殺青機。并把計算機檢測和自動控制技術嵌入茶葉生產加工機械設備當中，形成完整的茶葉生產加工全檢測控制的自動生產線。經過近50年的發展，我國茶葉生產機械制作業已發展成為多品種、多系列、全覆蓋，集茶葉生產、采摘、加工、包裝等一體化的完善的先進行業。

3 機械自動化技術在國內茶葉生產加工中應用存在的問題

雖然我國茶葉生產加工機械設備的研制已取得不俗的成績，但是與西方發達國家相比，還存在不小的差距，主要表現如下。

3.1 茶葉生產加工機械質量水平差

傳統意義上，我國把茶葉生產加工劃歸為農副產品加工系列，所以自然而然地把茶葉生產加工機械也劃歸為農副產品機械。這就導致茶葉生產加工機械本身設計制造起點低于食品生產加工機械，使得茶葉生產加工機械普遍技術含量低、質量水平差。相關機械制造廠商設計制造茶葉生產加工機械只單純以落后的機械產品進行簡單的仿制疊加，不考慮先進技術如數字控制、機電一體化等技術的使用，使制造出的茶葉生產加工機械外形笨重、噪聲大、能耗超標、使用效率大打折扣[3]。同時，國內相關茶葉機械設備制造廠商存在重復生產的問題，使得茶葉生產加工機械型號系列單一，缺乏完整統一的系列規格，進而造成茶葉生產加工機械人機協調性差、操作復雜。

3.2 茶葉生產加工機械智能化、自動化程度較低

第三次工業革命將機械行業發展階段劃分為3個階段，分別是第一階段人力和半機械化、第二階段機械化和第三階段智能化、自動化。目前，國外西方發達國家茶葉生產加工機械已發展為第三階段。我國的茶葉生產加工機械大多還處于第二階段發展過程中。現今我國的茶葉生產加工大多還停留在單機作坊式生產模式中。企業制造出的茶葉機械缺乏相應智能化、自動化技術的應用。例如，揉捻機的緊實只能依靠操作人員手工控制；理條機的溫度控制只是單純的程序控制開關，具體的檢測還要依靠相關技術人員實現；茶葉機械設備材料多選用碳鋼或鑄鐵材料，造成生產效率低下，難以形成規模生產。

3.3 茶葉生產加工機械廠商規模小，自主創新不足

目前，國內茶葉生產加工機械廠普遍規模較小。截至2017年的統計資料顯示，國內茶葉機械相關企業從業人員為6 176人，其中50人以下的企業占企業總數的81.2%。同時，企業注冊資金在500萬元以上的有6家，其中注冊資金在100萬元以下的企業占企業總數的76.6%。大多數茶葉機械企業依靠傳統的家庭作坊式方式進行生產制造。所制造出的茶葉機械產品由于自身設計能力薄弱、加工工藝落后而缺乏市場競爭力。同時，大多數茶葉機械企業自主創新能力不足，生產的產品多數依靠仿制，缺乏核心關鍵技術。最終造成我國茶葉機械相關產品一直處于廉價、低效的狀態，嚴重影響了茶葉相關機械產品的發展。

3.4 茶葉生產加工機械廠商人才、資金缺乏

現代茶葉生產加工機械是集計算機技術、自動控制技術、智能化于一體的高新技術行業。相關機械企業缺乏掌握上述技術且熟悉茶葉相關生產加工操作的復合型人才。這就導致茶葉機械產品設計制造不能完全契合實際生產要求，對產品的創新研發也只能以機械產品為基礎，缺乏以茶葉生產加工為特點的切入點。同時，茶葉生產加工機械屬于技術密集型產品，相關機械產品的設計、研發、制造、試驗到最終量產投入市場需要很長的時間周期。其中，產品的設計、研發過程涉及機械、物理、自動化、計算機等多個學科，需要企業在相關學科技術上投入大量人力、時間和資金進行研發。而現今的茶葉生產加工企業大多缺乏資金，影響了茶葉生產加工機械的技術革新。

4 機械自動化技術在茶葉生產加工中應用的趨勢

4.1 綠色發展

綠色、節能、環保是當今世界發展的主流，人們越來越重視綠色節能環保的發展理念，這種理念已經深入各個發展領域，在茶葉機械發展中也不例外。首先，在茶葉生產加工機械的設計研發過程中，將越來越多地考慮節能環保。降低茶葉生產加工機械的能耗，提高其效率將是未來茶葉機械發展的首要目標。其次，在當前我國產業結構調整升級、淘汰落后產能的大背景下，設計研發綠色、節能、環保的產品設備既符合當前建設節約型社會的發展精神，又可以達到節能、環保的目的，利國利民，意義深遠。

4.2 智能高新技術的應用

21世紀是智能化、信息化高速發展的時期，越來越多的高精尖技術將運用到生產生活當中。原有的傳統茶葉加工生產方式將發生革命性的變革。例如，遠紅外烘干技術、微波殺青技術等一批高新技術將在茶葉的生產加工中得到了應用。另外，光伏技術、光機電一體化技術、智能控制與制造、機器人技術等也將逐步引入并應用到茶葉的生產加工機械設備中。可以預見，不久的將來，隨著越來越多的智能高新技術應用到茶葉生產加工機械設備中，將會形成一條集茶葉種植、采摘、生產、包裝于一體的標準化、多系列的自動化生產線。同時，也會大大提高茶葉的產品質量，降低生產成本，實現茶葉行業快速發展。

4.3 朝著清潔與安全的方向發展

社會對食品安全的重視程度越來越高，作為人們的常見飲品，茶葉的清潔與安全也同樣受到關注。所以，對于茶葉生產加工機械的清潔與安全的要求也備受關注。現如今，從茶葉的單機化生產到自動化流水線生產都建立了完善的清潔與安全保障。從茶葉原產品選取、生產技術工藝改進、執行更嚴格的清潔安全標準等多方面保證了茶葉的衛生與安全性。在將來的發展過程中，茶葉的清潔與安全是茶葉站穩市場的首要先決條件，所以茶葉的生產加工機械將朝著清潔與安全的方向發展，以此來保證茶葉產品的清潔與安全性。

5 機械自動化技術在茶葉生產加工中應用的對策

5.1 強化茶葉生產加工機械研發能力

目前，我國茶葉生產加工機械裝備技術落后，是制約茶葉行業快速發展的一大弊端。要想研發新型適應市場需求的茶葉生產加工機械，需要在了解茶葉生產加工技術理論的前提下才能實現。而目前我國對茶葉生產加工技術理論的相關研究相對滯后，并且對于相關茶葉生產加工的機械裝備研發投入有限，造成茶葉生產加工機械研發能力薄弱，相關機械裝備技術落后。所以，政府和茶葉相關行業協會應加大對茶葉生產加工機械的研發投入，強化茶葉生產加工機械的研發能力。自我創新，根據實際市場需求，研發既包含茶葉生產加工技術理論又包含最新技術的相關機械設備，實現茶葉生產加工與機械設備完美結合。并引入新技術、新材料、新工藝，提高茶葉生產加工機械的質量穩定性，提高生產效率，降低能耗。同時，進一步完善相關機械設備產品的標準，建立模塊化機械裝備，降低茶葉機械的制造維護成本，提高茶葉機械的通用性。

5.2 強化茶葉生產加工機械人才培養

充分發揮產學研一體化優勢，建立校企合作人才培養模式。首先，茶葉生產制造機械相關企業可以借助高校的科研平臺，聘請高校專家、教授參與企業相關產品的研發，為新產品的研發提供技術支持。同時，開設有茶葉相關專業的高校可以聘請茶葉種植、采摘、銷售和茶葉機械研發的行業專家為學生授課，開設講座。使學生理論結合實際，充分掌握茶葉的相關專業知識，使學生成為既掌握理論知識又熟悉相關實踐經驗的茶葉行業復合型高素質人才。

6 結語

隨著我國產業結構的調整升級，政府對農業機械自動化裝備的重視度越來越高。機械制造企業應緊抓這個發展契機，在引進國外茶葉機械先進生產技術的同時，堅持自主創新研發，構建產學研一體的發展模式，研發適合我國茶葉生產加工的相關自動化機械設備，改變我國茶葉機械落后的局面，提高國際競爭力。