茶叶揉捻机自动加压装置应用研究

刘晓东，汤周斌，庞月兰，蒋漓生，高生福，刘德友

(1.广西桂林茶叶科学研究所，广西桂林541004;2.南宁市创宇茶叶机械有限公司，广西南宁530100)

茶叶是当今世界三大饮料之一，主要包括绿茶、红茶、乌龙茶、黑茶、白茶、黄茶等六大茶类。揉捻是茶叶初制中的一个重要工序，除了白茶类和绿、黄茶中有些不需要揉捻外，一般在制茶过程中都有揉捻工序。揉捻是运用搓揉的方法破坏茶叶的组织细胞、挤出茶汁、使叶片成条的茶叶初制工序［1］。通过揉捻，茶叶细胞组织部分破坏，内含成分适当转化与合成，使成品茶滋味更为醇和，香气更持久，冲泡浸出更均匀，外形更整齐［2］。因此，揉捻是茶叶品质特色形成的关键，在茶叶加工中具有重要作用。而揉捻对质量影响最大的是茶叶揉捻后成条程度和细胞破损程度。

我国茶叶生产上常用的揉捻机主要是盘式揉捻机，由揉盘与机架、揉桶与加压装置、传动机构等组成。揉桶是装载揉捻叶的容器，它固定于揉桶框架上，由曲臂带动运转(方向、速度固定)。揉捻机在作业时，揉桶内装满杀青叶，在电动机和传动机构的带动下，由揉桶、揉桶盖和揉盘组成的揉捻腔在揉盘上作水平回转运动;揉桶内的加工叶由于受到揉桶盖压力、揉盘反作用力、棱骨揉搓力及揉桶侧压力等作用，被逐渐揉捻成条，并使部分叶细胞破碎而使茶汁外溢，达到揉捻的目的［3－4］。在揉捻机转速不变的条件下，压力是增大摩擦力使叶子卷曲成条的主要因素［5］。揉捻加压大小与调节会直接影响茶叶成条程度和细胞破损程度，因此根据不同时段的揉捻情况，需要调节揉捻的压力。而目前茶叶揉捻加压过程多为人工操作，根据不同揉捻时段的揉捻叶状态，在揉捻机揉桶旋转状态下转动手摇转轮压力装置进行加压或减压，操作人员劳动强度大、且存在一定安全隐患，工作效率低。针对揉捻人工加压的问题，笔者进行了揉捻机自动加压装置的研究，并与人工揉捻加压进行了对比试验。

1 揉捻机自动加压装置设计与结构

1.1 设计方案 在揉桶加压杆上安装同步电机、同步皮带轮及同步皮带，同步电机通过同步皮带与同步皮带轮进行连接，与加压杆成为一个整体，控制同步电机的正反转可实现对茶叶的加压或减压，从而代替人工操作。

1.2 主要结构 该揉捻机自动加压装置是在盘式茶叶揉捻机的基础上安装而成，自动加压装置安装在揉捻加压杆上成为一个整体，由同步电机1、同步皮带2、同步皮带轮3组成。其中同步电机1用支架固定在加压杆4上，同步皮带轮3安装在加压杆4上代替原有的手摇转轮(图1)。

1.3 使用方法 揉捻机工作时，当茶叶需要加压或减压时，控制同步电机的正反转可实现对揉捻叶加压或减压，从而实现揉捻机的自动加压或减压，代替人工手摇转轮进行加压或减压。

2 揉捻机自动加压装置与人工手摇转轮加压的对比试验

2.1 试验地点 南宁市创宇茶叶机械有限公司武鸣茶机生产基地。

2.2 试验鲜叶 供试鲜叶为相同品种、相同嫩度的鲜叶，采用滚筒热风杀青机进行杀青处理后供试。

2.3 试验设备 安装了自动加压装置的揉捻机与传统人工手摇转轮加压的揉捻机同为南宁创宇茶机厂生产的45机型。

2.4 试验处理及方法 将杀青叶分成4组进行揉捻对比试验，由一名有经验的技术人员根据不同揉捻时段的揉捻叶状态发号揉捻加压、减压口令，4组处理的操作人员在相同的规定时间内，听从口令统一进行揉捻加、减压操作。处理1由一名不熟练工进行人工手摇转轮揉捻加、减压作业;处理2由一名不熟练工利用自动加压装置进行揉捻加、减压作业;处理3由一名熟练工进行人工手摇转轮揉捻加、减压作业;处理4由一名熟练工利用自动加压装置进行揉捻加、减压作业。将上述4组处理进行10次重复试验，然后对10次的4组处理揉捻叶样品测定其成条率和细胞破损率，按《JBT 9814－2007茶叶揉捻机》行业标准中揉捻机加工绿茶时的作业性能指标，对比不同处理后茶叶的揉捻质量。

揉捻成条率测定方法:取揉捻叶样50 g，剔除老梗老叶、杂质，分出未成条叶(包括扁条、扁片)、碎茶和成条叶3种，分别称重，按《JBT 9814－2007茶叶揉捻机》行业标准的成条率计算公式，计算成条率。

细胞破损率测定方法:取揉捻叶样5 g，放入10%的重铬酸钾溶液中，浸泡5 min后用清水冲洗，随机取出20片，将其摊平，用方格计数法统计染色面积，按《JBT 9814－2007茶叶揉捻机》行业标准的细胞破损率计算公式，计算细胞破损率。

2.5 试验结果与分析

2.5.1 试验结果。对4组处理的揉捻叶样品按《JBT 9814－2007茶叶揉捻机》行业标准计算成条率、细胞破损率，10次的4组处理揉捻叶样品成条率、细胞破损率结果分别见表1和2。

表1 10次4组处理揉捻叶样品成条率结果%

表2 10次4组处理揉捻叶样品细胞破损率结果%

从表1和表2可以看出，处理1的样品成条率只有2次达到≥85%的揉捻机加工绿茶的成条率指标，分别为89.4%、85.3%，而细胞破损率有4次未达到50% ～60%的揉捻机加工绿茶的细胞破损率指标，有3次超出了指标范围;处理3的样品成条率有1次是80.8%，未达到≥85%的揉捻机加工绿茶的成条率指标，而细胞破损率也有1次是73.5%，超出了50% ～60%的揉捻机加工绿茶的细胞破损率指标范围;处理2和处理4的样品成条率、细胞破损率10次均达到揉捻机加工绿茶的成条率、细胞破损率指标。

2.5.2 结果分析。处理1由于是不熟练工负责操作手摇转轮，在揉捻机揉桶旋转状态下转动手摇转轮进行加压及减压，对其心理有一定影响，加压、减压花费时间相对较长，多数在发号口令的规定时间内未能完成加压、减压操作，造成揉捻时茶叶受到的压力过大或过小，成条率、细胞破损率难以达到揉捻机加工绿茶的指标。

处理3由熟练工负责操作手摇转轮，基本上能在规定时间内完成加压、减压，但是也有1次因为手臂疲劳的原因，未能在规定时间内完成加压、减压操作，成条率、细胞破损率不能达到揉捻机加工绿茶的指标。

处理2和处理4均采用了自动加压装置，无需人工操作手摇转轮，只需轻按自动加压装置的按钮，即可完成加压、减压工作，不会因为操作的熟练度、疲劳度原因，影响加压、减压的时间，全部在规定时间内完成加压、减压操作，成条率、细胞破损率均能达到揉捻机加工绿茶的指标。

3 结语

笔者通过在揉捻机揉桶加压杆上安装同步电机、同步皮带轮及同步皮带，与加压杆成为一个整体自动加压装置，代替人工手摇转轮加压装置，不仅可以避免因为操作人员不熟练、操作疲劳等原因造成揉捻机成条率、细胞破损率指标不达标，从而影响揉捻叶质量的情况，而且还可以降低劳动强度、增加工作安全性、提高工作效率，为实现茶叶生产自动化流水作业创造条件。

［1］高霞.条形茶叶加工机械的作业质量指标与评价［J］.安徽农学通报，2013，19(20):108 －109.

［2］钟应富，李中林，佘小明，等.多功位茶叶自动揉捻机组研发［J］.西南农业学报，2010，23(5):1733 －1735.

［3］权启爱.茶叶加工技术与设备［M］.杭州:浙江摄影出版社，2005.

［4］赵春芳，严晓敏.基于PLC的变频器控制在茶叶揉捻机中的应用［J］.机床电器，2010(4):29－30.

［5］杜继存，曾彦华.揉捻加压对绿茶成型的技术探讨［J］.汉中科技，2011(4):26.