權(quán)啟愛

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，310008）

茶機(jī)簡史系列之五

茶葉揉捻機(jī)的發(fā)明及我國茶葉揉捻機(jī)研制與發(fā)展

權(quán)啟愛

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，310008）

揉捻幾乎是所有茶類加工不可或缺的工序，目的是使茶葉緊結(jié)成條，體積縮小，外形美觀，同時(shí)使茶汁部分溢出，利于干茶沖泡。茶葉揉捻使用的設(shè)備是茶葉揉捻機(jī)，它的發(fā)明及在我國的研制推廣，經(jīng)歷了極為漫長和艱辛的歲月。

一、從我國茶葉的人工揉捻談起

中國的茶葉加工，千百年來一直停留在手工作業(yè)狀態(tài)。揉捻作業(yè)是用竹編篾片鋪在桌面或置于寬凳上，用手工在篾片上揉搓使茶葉成形。一些無法用手工揉捻成形的粗老茶葉，則將殺青葉或萎凋葉灌入布袋中，趁熱用腳在地面上反復(fù)揉搓，使其成形。特別是因?yàn)樽龃u茶使用的鮮葉原料過于粗老，不易揉捻成條，四川茶區(qū)經(jīng)過長期實(shí)踐，創(chuàng)造了一種叫做“遛（揉）板”的原始揉捻工具，一般用長6m、寬1m的木板，作30°的斜坡安裝而成，兩側(cè)用竹竿做成扶手。作業(yè)時(shí)，將15～25kg的殺青葉灌入布袋，工人手扶扶手，腳踏布袋，沿遛（揉）板從上至下，踩滾布袋，經(jīng)反復(fù)數(shù)次遛茶揉捻，在強(qiáng)有力的腳踏揉搓下，使粗老殺青葉成型。茶葉的人工揉捻，極為費(fèi)力，但是勞動人民就是主要用這種方式，創(chuàng)造了我國茶葉在世界歷史上的輝煌，為人類文明和進(jìn)步作出了杰出貢獻(xiàn)，其原始性揉捻原理，也為茶葉揉捻機(jī)的出現(xiàn)提供了依據(jù)和參考。

人工揉捻工具及方式

二、茶葉揉捻機(jī)的發(fā)明

18世紀(jì)，中國茶葉的種植和加工技術(shù)傳入印度等國，直至20世紀(jì)初期，在印度等國的茶葉種植、加工和經(jīng)營者大多為西方人，主要生產(chǎn)的茶類為紅茶，并使用從中國傳過去的揉捻方式，即在木制長臺上鋪上竹編篾墊用手工揉捻。當(dāng)時(shí)在印度一個(gè)叫卡察（Cachai）的茶區(qū)，有一位英國的茶園經(jīng)理納里生（J.Nelson），在認(rèn)真觀察后發(fā)現(xiàn)制茶工人手工揉捻工作非常繁重，由此得到啟發(fā)，遂思索研究機(jī)械揉捻方法。開始時(shí)，將一只桌子翻轉(zhuǎn)置于另一只鋪放篾片的桌面之上，將待揉捻茶葉置于兩桌面之間，讓工人手握上面桌子的四腿往返推動，欲達(dá)到手工揉捻之效果。但發(fā)現(xiàn)揉搓葉一是易于在兩只桌面間散開，二是壓力不夠，茶葉難以成條。于是納氏便命令一名工人脫下白布長褲，剪除部分褲管，將待揉葉裝入，縛其褲口，置于兩桌臺間揉捻，命兩個(gè)體重較小的工人，坐于上臺之上，其余工人握四桌腿繼續(xù)揉捻，效果大為改善。但存在的問題是布袋仍易從兩臺間滑出，于是納氏將布褲換成布袋，并在兩只桌面之間放上一只無蓋無底的淺木箱，在上面桌上放置數(shù)塊石頭，以增加揉捻的壓力，再次推揉，揉捻質(zhì)量顯著提高，工效也為原手工總?cè)嗄砹康?倍。這就是納里生最初發(fā)明的袋式茶葉揉捻機(jī)。

受此啟發(fā)，1867年印度阿薩姆公司英國的土木工程師肯蒙特（J.C.Kinmond）設(shè)計(jì)出一種揉捻機(jī)，它由上下兩個(gè)圓形木盤所組成，中置無底無蓋木箱，下盤靜止，上盤在下盤面上作偏心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，兩盤相對面上刻上凹凸淺溝，淺溝由中心擴(kuò)散至邊緣，在此粗糙面上再釘上帆布。該設(shè)計(jì)將茶葉直接投入箱中，使其在箱內(nèi)夾在上下盤中揉捻，并為機(jī)器設(shè)計(jì)了傳動機(jī)構(gòu)，偏心轉(zhuǎn)動的動力則依賴人力、畜力或蒸汽機(jī)帶動。其后，另外一位英國工程師杰克生（W.Jackson）再次改良，使上盤直徑略小于木箱，并給上盤加上一個(gè)彈簧連動結(jié)構(gòu)，可使上盤在箱內(nèi)上下移動，以調(diào)節(jié)揉捻之壓力。這就是與現(xiàn)今應(yīng)用機(jī)型相似、第一臺所謂的直交“速動”式茶葉揉捻機(jī)，被全球茶業(yè)界認(rèn)為是目前使用的盤式茶葉揉捻機(jī)的雛形。

民國中央試驗(yàn)茶場木質(zhì)揉捻機(jī)和張?zhí)旄?18木質(zhì)揉捻機(jī)

1886年以后，杰克生將注意力集中在機(jī)器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和簡化上，在揉盤的垂直處裝置曲柄，從傾斜位置布置傳動機(jī)構(gòu)，由動力驅(qū)動曲柄作簡單回轉(zhuǎn)運(yùn)動，并將揉盤架于3只曲柄之上。1907年又將機(jī)器改為全金屬型，機(jī)器壽命大大增加。1927年一種更新式的西羅柯O.C.B揉捻機(jī)在印度出現(xiàn)，其特點(diǎn)是將曲柄安裝在3根立軸的上部，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)變得更為靈活與迅速，并可減少磨損和破裂，其結(jié)構(gòu)與目前各國所使用的盤式茶葉揉捻機(jī)已十分接近，至此，茶葉揉捻機(jī)的發(fā)明正式完成。此后，德國又研制出大型雙動式克虜伯揉捻機(jī)，1897～1909年日本高林謙三也研制成功盤式茶葉揉捻機(jī)。在此后100多年，盤式茶葉揉捻機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)再未發(fā)生重大變化。

三、我國茶葉揉捻機(jī)的研制和推廣應(yīng)用

清末和民國時(shí)期，由于政府的腐敗和世界列強(qiáng)特別是日本的入侵，中國茶葉生產(chǎn)遭受重創(chuàng)，茶葉生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展更無從談起。然而，業(yè)界人士在極為困難的形勢下，仍堅(jiān)持著對茶葉加工機(jī)械化的推進(jìn)。1915年，北洋政府農(nóng)商部在安徽省祁門縣南鄉(xiāng)平里村創(chuàng)建祁門模范種茶場，就自行制造了小型揉捻機(jī)，用于紅茶加工。1925年，浙江省余杭林牧公司引進(jìn)日本茶葉揉捻機(jī)，用于綠茶的加工。1932年，湖南省安化茶場場長馮紹裘設(shè)計(jì)出木質(zhì)揉捻機(jī)。1935年，國內(nèi)一些茶場和茶葉改良場開始引進(jìn)德國、日本等國揉捻機(jī)，并根據(jù)中國茶葉加工特點(diǎn)進(jìn)行仿制，用于紅、綠茶加工。1942年，時(shí)任福安茶業(yè)改良場場長的張?zhí)旄?，自行設(shè)計(jì)制造出918木質(zhì)揉捻機(jī)，為當(dāng)?shù)夭柁r(nóng)所采用?？谷諔?zhàn)爭爆發(fā)后，以茶界知名人士范和鈞先生為首的一批技術(shù)人員，經(jīng)我國香港和印度、緬甸進(jìn)入云南省勐海，在佛海（今勐海）籌建勐海實(shí)驗(yàn)茶廠，引進(jìn)克虜伯式揉捻機(jī)等設(shè)備，加工滇紅工夫茶?？谷諔?zhàn)爭爆發(fā)，民國政府在湄潭籌建的中央實(shí)驗(yàn)茶場，更是自制木質(zhì)揉捻機(jī)，用于制作“湄紅”和“湄綠”，從而形成可出口換回槍炮子彈用于支持抗日的“商品茶產(chǎn)品”。

新中國成立后，由于政府的重視，揉捻機(jī)的研制加快。1949年11月，時(shí)任實(shí)業(yè)部副部長、中國茶業(yè)公司總經(jīng)理的吳覺農(nóng)先生就利用“壓資訂機(jī)”，組織專門技術(shù)人員，以仿制為主，測繪和設(shè)計(jì)出圖紙，委托上海、杭州等私營機(jī)械工廠于1951年6月制造出各類制茶機(jī)械2577臺，其中就包括仿制出的克虜伯茶葉揉捻機(jī)。在華東和中南等重點(diǎn)茶區(qū)籌備興建了一批機(jī)械茶廠，雖然杯水車薪，但為我國制茶機(jī)械化事業(yè)發(fā)展作出示范。

在20世紀(jì)50年代群眾性的茶葉機(jī)械技術(shù)革新運(yùn)動中，茶葉界大批科技人員和能工巧匠，克服原材料極度缺乏等重重困難，創(chuàng)制出大量以人力、畜力、水力、機(jī)電為動力，諸如鐵木結(jié)構(gòu)，甚至部分采用水泥、石頭等結(jié)構(gòu)的茶葉揉捻機(jī)。特別是在1960年正式定型的“浙江58型綠茶初制機(jī)械”中，就包括了58型鐵木結(jié)構(gòu)雙動揉捻機(jī)，僅浙江省1960年就組織生產(chǎn)2869臺，并且其圖紙被各產(chǎn)茶省引進(jìn)，加速了全國的茶葉揉捻機(jī)械化進(jìn)程。

水泥（左）和石頭（右）揉盤

20世紀(jì)50年代茶區(qū)使用的揉盤和木質(zhì)茶葉揉捻機(jī)

在我國20世紀(jì)60年代援助非洲幾內(nèi)亞的成套紅、綠茶加工設(shè)備中就包括了正規(guī)設(shè)計(jì)的全金屬結(jié)構(gòu)的6CR-55型、65型茶葉揉捻機(jī)和90型雙動茶葉揉捻機(jī)，以及相同型號的盤式紅碎茶揉切機(jī)。此類揉捻機(jī)至今仍然是國內(nèi)設(shè)計(jì)和原材料應(yīng)用最高水平的產(chǎn)品，并在普遍生產(chǎn)和應(yīng)用。筆者曾訪問斯里蘭卡、印度、越南、尼泊爾等產(chǎn)茶國，從他們引進(jìn)的中國和其他國家與地區(qū)的茶葉揉捻機(jī)使用狀況看，中國機(jī)型與其他國家的相比，產(chǎn)品質(zhì)量和性能毫不遜色。

1973年生產(chǎn)、現(xiàn)尚在廣東等地使用的265型茶葉揉捻機(jī)

此后，為滿足全國茶葉生產(chǎn)快速發(fā)展的需要，揉捻機(jī)生產(chǎn)廠家迅速增多，使我國的茶葉加工揉捻工序全部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。其中最著名的產(chǎn)品就是當(dāng)時(shí)富陽茶機(jī)廠（現(xiàn)浙江春江茶葉機(jī)械有限公司）和臨安茶機(jī)廠（現(xiàn)浙江臨安市茶葉機(jī)械有限公司）研制的7355型茶葉揉捻機(jī)，該機(jī)獲得了1989年舉辦的全國科學(xué)大會獎(jiǎng)，其型式與性能延續(xù)了出口機(jī)型，但其加壓機(jī)構(gòu)參照當(dāng)時(shí)的日本機(jī)型，采用了單柱絲桿式加壓。

四、自控和連續(xù)化作業(yè)茶葉揉捻機(jī)的研制

歷經(jīng)幾十年的努力，中國茶葉揉捻機(jī)，特別是6CR-65型以下的中小型揉捻機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造已達(dá)到國際先進(jìn)水平，大部分企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量良好、性能穩(wěn)定，完全可滿足各茶類的揉捻工藝要求。但是，目前世界上茶葉揉捻機(jī)共同存在的問題是作業(yè)不連續(xù)，加工葉一筒一筒投入，一筒揉好出葉后再行投葉進(jìn)行下一筒的揉捻，斷續(xù)性作業(yè)。

為了改善揉捻機(jī)的作業(yè)性能并實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，20世紀(jì)90年代，浙江省機(jī)電研究設(shè)計(jì)院夏狄剛等人研發(fā)出一種程控式揉捻機(jī)。即在單柱式加壓絲桿裝置的下部裝上1只微型電動機(jī)和少齒差減速器，在程控系統(tǒng)控制下用以對揉捻機(jī)的“加壓”和“減壓”實(shí)時(shí)控制。作業(yè)時(shí)，設(shè)定“啟動”“終止”“加壓”和“松壓”程序，然后按動操作按鈕，揉捻機(jī)即可按設(shè)定程序?qū)庸と~進(jìn)行揉捻，并且可控制揉桶蓋的開啟和關(guān)閉。雖然在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用不多，但為以后的揉捻機(jī)組的開發(fā)提供了參考。

20世紀(jì)80年代，浙江曾研制出一種子母桶式連續(xù)揉捻機(jī)。這種揉捻機(jī)由子母揉盤、揉桶、加壓裝置、傳動機(jī)構(gòu)和機(jī)架組成。母子揉盤由1個(gè)母揉盤和8個(gè)子揉盤組成，并且置于機(jī)架上。8只子揉盤裝在子母揉盤上，每只子揉盤裝置1只揉桶，桶上使用錐形揉桶蓋并裝有加壓絲桿和彈簧等組成投葉和加壓機(jī)構(gòu)，便于揉捻過程中的連續(xù)投葉和加壓。傳動機(jī)構(gòu)由電動機(jī)帶動，通過減速裝置等使8只揉桶實(shí)現(xiàn)均勻自轉(zhuǎn)，并同時(shí)公轉(zhuǎn)。作業(yè)時(shí)，上葉輸送裝置將加工葉連續(xù)均勻地送到錐形揉桶蓋上，加工葉滑入揉桶，由于揉桶的自轉(zhuǎn)而實(shí)施揉捻，并且因?yàn)橥瑫r(shí)的公轉(zhuǎn)，各揉桶便順序依次經(jīng)過子母揉盤的出茶口而均勻出葉，實(shí)現(xiàn)揉捻過程的連續(xù)化。但這種連續(xù)揉捻機(jī)因結(jié)構(gòu)和制造簡陋，未能在生產(chǎn)中推廣使用。

與此同時(shí)，浙江還曾研制出一種履帶式平板連續(xù)揉捻機(jī)。這種揉捻機(jī)由揉捻輸送帶、揉搓板、傳動機(jī)構(gòu)和機(jī)架等組成。揉捻輸送帶系60塊木板由螺栓固定在兩條橡膠皮帶上，全長4m，形成無端履帶輸送形式，裝置在機(jī)架上。木質(zhì)履帶板中部下凹，并釘有棱骨，與裝在其上部的揉搓板構(gòu)成揉葉腔。作業(yè)時(shí)，揉捻輸送帶由傳動機(jī)構(gòu)帶動運(yùn)行，加工葉由上葉裝置揉捻履帶的一端送入，并連續(xù)不斷地進(jìn)入揉葉腔，被不斷揉搓成條，并不斷前進(jìn)，直到從揉捻履帶后端排出機(jī)外，完成連續(xù)揉捻。浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)的薛運(yùn)鳳等則將3臺揉捻機(jī)交叉120°上下3層固定在立式機(jī)架上，形成層疊式連續(xù)揉捻機(jī)，同樣使用錐形揉桶蓋，上層機(jī)器揉捻一定時(shí)間后，從出茶口出茶排入下一臺機(jī)器，直至第3臺最后完成揉捻。這些機(jī)型由于揉捻效果不理想，未能在生產(chǎn)中普及推廣。

近幾年，隨著茶葉連續(xù)化加工生產(chǎn)線的開發(fā)，連續(xù)式茶葉揉捻機(jī)組獲得普遍應(yīng)用。一般是將數(shù)臺揉捻機(jī)單行或雙行排列在機(jī)架上，所有機(jī)器的茶葉稱量、投葉、揉捻、加壓和松壓、出茶等均由單片機(jī)通過控制系統(tǒng)進(jìn)行程序控制。實(shí)現(xiàn)了加工葉自動稱量，并自動送入送葉小車或往返運(yùn)行的茶葉分配輸送帶，根據(jù)指令向需要上葉的揉捻機(jī)揉桶定時(shí)、定量自動投入加工葉，然后揉捻機(jī)自動關(guān)閉揉桶蓋，按照規(guī)定程序開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行自動加壓、揉捻和出葉。該機(jī)組雖存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資較大等不足，但是實(shí)現(xiàn)了間歇式連續(xù)揉捻作業(yè)，被廣泛應(yīng)用到茶葉加工連續(xù)化生產(chǎn)線上。

茶葉揉捻間歇連續(xù)機(jī)組

隨著茶葉生產(chǎn)向規(guī)模化、清潔化、自動化方向的發(fā)展，對茶葉加工連續(xù)化、自動化生產(chǎn)線需求愈來愈迫切，這就要求研發(fā)出一種結(jié)構(gòu)簡單、本身具有連續(xù)作業(yè)功能、造價(jià)低廉的連續(xù)式揉捻機(jī)。這一技術(shù)目前在世界上均未解決，是中國茶業(yè)界和茶機(jī)界今后需重點(diǎn)攻克的難題。