茶机简史系列之七我国珠茶炒干机的研制和发展

权启爱，姚作为

1.中国农业科学院茶叶研究所，310008；2.浙江省出入境检验检疫局，310016

珠茶是我国特有的绿茶类型，珠茶炒干机的研制成功和珠茶加工机械化的实现，为我国茶机事业发展史增添了光辉的一页。

一、珠茶的品质特征和手工制作的艰辛

珠茶原产于浙江绍兴嵊县（现浙江省嵊州市），与著名盘卷形名茶泉岗辉白同族同宗，均为从古越茶和剡溪茶（日铸茶）演化而来。越茶从明代开始出现圆茶雏形，到了清代，珠茶在外形上不断趋于紧实如珠，此后逐渐形成了外形颗粒圆紧重实，色泽绿润，汤色黄绿明亮，香气纯正，滋味浓醇，叶底明亮的品质特色，历史上享誉世界的平水绿茶和涌溪火青为著名的珠茶产品。珠茶中的极品泉岗辉白，则在很大程度上保留了古越茶的盘花卷曲的特点，鲜叶采摘趋细，高档茶多使用一芽一叶至一芽二叶，一般产品则使用一芽二叶至一芽三叶鲜叶，形成了外形盘花卷曲，绿中带白，色白起霜，浓香四溢，香高味醇，经久耐泡，叶底嫩黄成朵的品质特色。目前除在浙江嵊州所保留的历史名茶泉岗辉白产品外，国内外市场畅销的浙江产羊岩勾青、贵州产绿宝石等名优茶产品，其加工技术均来自泉岗辉白。

据清宣统《会稽劝业厅报告册》所载，清末每年从绍兴平水镇以珠茶为主，运销外洋的茶叶就达880万斤，国内销售达190万斤。直至目前，珠茶仍然是我国绿茶出口的主要产品，特别是销往西北非的绿茶产品主要为珠茶。而泉岗辉白、羊岩勾青和绿宝石等盘花卷曲形名优绿茶产品，目前在国内市场上十分畅销，并且也出口到欧盟等市场，成为国内外消费的重要绿茶产品类型。

自古以来珠茶加工依赖手工炒制（图1），特别是极品珠茶泉岗辉白，直至目前茶界还普遍认为手工炒制的产品，品质最佳。珠茶手工炒制工艺技术复杂,炒制时面对高温斜锅、小锅、对锅、大锅等不同阶段，双手仰曲将5～10kg的茶叶沿锅壁由下向上不断推拖而起，然后五指并拢伸开向下对炒制叶加压，反反复复。一个熟练技工，一天作业10h以上，仅能完成6～7kg干茶的炒制，劳动强度大，工效低，极度艰辛。珠茶是所有绿茶中加工消耗体力和时间最多的产品之一，对加工机械化的需求十分迫切。

图1珠茶手工炒制

二、珠茶炒干机的研制

1958年，中国农业科学院茶叶研究所在杭州成立不久，该所机械研究室主任陈尊诗，便在浙江嵊县北山区开始进行珠茶炒干机研制。因为陈尊诗曾较长时间担任嵊县三界茶厂厂长，熟悉珠茶炒制技术，于是便模仿手工炒制手法，经过努力研制出一种揿压式大锅机，勉强可用于珠茶大锅工序的炒制。1963年，浙江农学院（后浙江农业大学，现合并至浙江大学）茶叶系薛运凤、方辉遂两位老师，开始在嵊县三界茶场继续开展珠茶炒干机研究，仍然采用模仿手工炒制的原理，按照炒二青、小锅（三青）、对锅和大锅的工艺路线进行机械设计。大锅作业采用了类似于陈尊诗设计的大锅机，并且设计试制出小锅（三青）机、对锅机与大锅机相配套。试用结果表明，可完成珠茶的全程炒制，但成茶圆紧度难以达到手工炒制水平。同时，由于过分依赖于人工炒制动作的模仿，机器结构配备复杂，为完成每一个炒制动作，机器上设置众多摆杆、滑块以及多种类型的曲柄四连杆和不同形式的节点和运动结构，同时为了满足炒制需求，机器结构和零部件不断增加，增加了各类零部件配合及调整的困难，造成运转故障较多，未能在生产中普遍推广应用。

1964年，浙江省农业厅再次下达任务并拨给专项费用，要求嵊县农林水利局继续进行珠茶炒干机的改进与研制。确定由大跃进时期以来参与过珠茶炒干机试制，并曾配合过陈尊诗、薛运凤等人工作的农村技术革新能手张德兴、马传进等人，与浙江农学院薛运凤、方辉遂等组成试验小组，在嵊县三界茶场和北山电厂分别开展研制。不久，嵊县三界茶场的技工张德兴在薛运凤、方辉遂等帮助下，对薛运凤、方辉遂等原来研制的小锅（三青）机进行反复推敲摸索，根据珠茶成圆规律，将小锅（三青）机关键部件的主轴，逐渐由直改弯，最后确定了弯轴的形状和尺寸，并将装置其上的大型炒板也改成弯板，攻克了珠茶炒干机的关键环节，为整台珠茶炒干机的研制成功奠定了基础，并试制出使用84cm直径炒叶锅的珠茶炒制小锅机。1968年10月，中国农业科学院茶叶研究所机械研究室的权启爱、舒南炳、陈宝根等人，参加浙江省农业厅组织的“浙江省茶叶机械调研组”，到嵊县开展茶叶机械发展情况调研，在三界茶场见到了小锅机（三青）创始人张德兴，他将保存完好的小锅（三青）机直形、不同弯度弯形、定型后弯形的木制、金属制主轴和炒板部件，从其睡觉的板床下掏出来，一一摆在水泥地上，向调研人员详细介绍了小锅（三青）机关键炒制部件主轴和炒板由直变弯以及整台小锅（三青）机的研制过程。此后，权启爱等3人又到了嵊县北山电厂，见到了另一位珠茶炒干机的研制人马传进。据县里主管茶叶同志介绍，根据分工，三界茶厂张德兴主要负责炒叶锅直径为84cm机型的研制，马传进则负责炒叶锅直径64cm机型的研制。调研组到北山后，看到了马传进所研发的炒叶锅直径为64cm的珠茶炒制小锅（三青）机，他将小锅（三青）机带动炒板摆动的曲柄连杆机构的连杆，改为两段相接、长度可调节的螺母、螺杆机构，从而可按炒制需求控制和调节炒板往复摆幅。并在炒叶锅上设置了锅盖，炒制必要时可进行锅面覆盖，以利于茶叶成圆。据介绍，炒板摆动螺杆调节机构由方辉遂老师绘制成图样，交由嵊县甘霖农机厂组织生产，被此后的珠茶炒干机广泛应用。马传进、张德兴等所创制的珠茶炒制小锅（三青）机，结构简单，使用方便，不仅可完成珠茶小锅（三青）的炒制，并且用于对锅到大锅炒制性能均良好，可承担珠茶干燥成形的全过程炒制。此后被统称为珠茶炒干机，一机多用，加工叶颗粒成圆性能优越，彻底摆脱了珠茶手工炒制的繁琐工序和繁重体力劳动。同时由于马传进、张德兴等所研制成功的珠茶炒干机，在珠茶炒制过程中，加工叶一边受热蒸发水分，一边逐步成圆，炒制出的珠茶成品茶，特别是成圆和光洁程度几乎可以与油炒豆相媲美，明显好于人工炒制，炒小锅、炒对锅、炒大锅均可在一台机器上完成，显著提高了劳动生产率。故1967年秋茶到1968年春夏茶，该机在嵊县等珠茶产区不推自广，供不应求。1968年10月由浙江省茶叶公司组织，在嵊县北山正式通过鉴定。当时通过鉴定的包括两种机型，结构基本相同，只是分别使用84cm和64cm两种锅口直径的铸铁锅，被正式定名为“工农84型珠茶炒干机”和“工农64型珠茶炒干机”。由于工农84型机型生产效率高，平均台时产量达15kg以上，显著提高了劳动生产率，后来由设在嵊县长乐镇的嵊县茶机厂（现嵊州市茶叶机械厂）投入批量生产。至1982年，浙江仅当时嵊县、绍兴、新昌、上虞、鄞县、余姚等几个县珠茶产量达2.5万t，已全部使用珠茶炒干机进行炒制。

此后，在马传进研制的炒板摆动螺杆调节机构基础上，由浙江省机械研究所（现浙江省机电研究设计院）的李期富协助嵊县茶机厂进行了正规设计，形成了珠茶炒干机使用的整体式传动箱，使珠茶炒干机的传动机构大为简化，并且更为安全，应用到嵊县茶机厂等企业生产的珠茶炒干机上。

珠茶炒干机通过鉴定和普遍推广应用后，其产品质量仍在不断完善和提高，在珠茶炒干机出现初期，均使用砖砌土灶，以柴为燃料，在车间内机器前部开烧火炉门烧火（图2），卫生条件差，火温控制困难。为控制炒制时的水分蒸发，炒大锅时多采用白布覆盖锅面，操作麻烦，白布易受污染。后来逐步改用全金属结构（图3），并且以电为热源，部分机型设置了锅面盖布自动覆盖和掀开装置，方便了使用，清洁卫生。

三、珠茶炒干机系国内首台获国家发明奖的茶机产品

图2砖砌炉灶机型

图3全金属结构机型

1978年3月，全国科学大会在北京召开，吹响了向科学进军的号角。在科学大会带动下，国家各类评奖活动陆续展开。因为在珠茶炒干机发明初期，笔者曾作为调研组的成员去发明现场考察，当看到珠茶炒干机炒制的珠茶产品如油炒豆一样光滑紧结，对样审评，机炒和手炒珠茶产品的香气、滋味无差异，部分品质指标甚至超过手工炒制，深感无比自豪和鼓舞。调研组成员当时一致认为，珠茶炒干机是我国茶机研制中杰出的科学研究成果，系一项重大发明。同时，是我国茶叶机械产品研制过程中炒制原理的重大突破，也是机械结构从简单到复杂、又从复杂到简单，达到完美创新突破的典范。为此，在调研组考察回杭后，笔者立即写出文稿，在当时的中国农业科学院茶叶研究所广播站上连续广播宣传。也正因为如此，在此后很长一段时间，笔者每到绍兴或嵊州参加茶叶方面的活动和会议，都反复宣传珠茶炒干机是一项重大发明，鼓励应组织报奖。然而，当几位参与研制的成员听到报奖的鼓励后，表示他们已经因为珠茶炒干机获了奖，当问及他们得了什么奖时，他们说每人获奖了一套《毛泽东选集》（4卷）。这时笔者进一步当面向他们解释，获奖《毛泽东选集》是一种精神上的鼓励，与科技发明奖不能等同，并在以后的相关场合中继续鼓励报奖。1981年10月在上虞茶场举办的茶园耕作机演示会议上，笔者再次在会上呼吁珠茶炒干机报奖，终于引起了当时一位郑姓绍兴地区科委主任和嵊县有关领导的重视，此后即开始组织资料撰写和取证。1982年底上报浙江省科委，1983年由浙江省科委向国家科委申报，经国家科委发明评选委员会评审，1984年获国家发明四等奖。珠茶炒干机是我国第一台获得国家发明奖的茶叶机械，并且可以说是直至目前国内唯一制茶品质超过手工制茶并广泛推广使用的茶叶机械。珠茶系我国出口西北非国家的主要茶叶产品，现全国茶区内外销的珠茶产品，系全部使用珠茶炒干机加工。近来茶机生产企业进一步对珠茶炒干机进行了优化设计，采用单片机和PLC控制系统对炒制锅温和炒板摆幅进行自动控制，采用多台机器联合使用以满足大型茶叶加工企业的需求，并且在机器出叶口下部装置振槽，各锅完成炒制而出锅的炒制叶，由振槽集中于一处，送往下一工序处理，进一步减轻了操作劳动强度和减少了操作用工（图4）。

四、珠茶炒干机产品的延伸

图4装有自动控温和出叶振槽的珠茶炒干机

图5 6CCQ－50型（左）和6CCQ－60型曲毫形茶炒制机

20世纪80年代，我国名优茶生产兴起。如碧螺春、泉岗辉白、羊岩勾青、贵州绿宝石等曲毫形名优茶在市场上畅销。如前所述，此类名优茶与珠茶同族同宗，实际上为珠茶中的极品茶。这类茶叶原来均系手工炒制，费力费时，生产效率低下，无法满足市场需求。为此，在珠茶炒干机基本作业原理和结构不变的基础上，衢州微型茶机厂（现浙江上洋机械有限公司）等企业，经过小型优化设计，开发出新机型，并在生产中普遍投入使用。曲毫形茶炒制机仍沿用弧形炒板并作往复摆动进行茶叶炒制。炒叶锅锅口直径有50cm和60cm两种（图5），由于炒叶锅锅型较小，投叶较少，炒制出的茶叶颗粒不像珠茶炒干机那样紧结，只能达到半圆或称之为腰圆形状。巧合的是，这种腰圆形的茶叶颗粒形状恰为名优茶中的泉岗辉白、羊岩勾青和贵州绿宝石等卷曲形茶所要求，故研制成功的曲毫形茶炒制机被广泛用于这类名优茶的加工，使市场需求旺盛的曲毫茶炒制实现了机械化。同时，名优绿茶中的碧螺春茶是目前干燥做形工序唯一尚未实现机械化加工的名优茶类型，但它在干燥做形初期需要使茶条初步卷曲，故在碧螺春茶加工过程中往往也是用曲毫形茶炒制机进行初步做形，然后再进一步用手工在盘式（曲毫形茶）烘干机内完成最后做形。近来，浙江红五环制茶装备股份有限公司开发生产的6CCQ－60型曲毫形茶炒制机，使用60cm炒叶锅，并应用单片机进行控制，全机自控系统的炒制温度、炒制时间、炒板摆幅、开启和停止吹热风等控制元件，均采用插片式结构，若出现故障极易抽出更换，炒制工效高，使用方便，2016—2017年仅贵州省贵茶集团就采购了千台以上用于贵州绿宝石的加工。

五、珠茶炒干机和曲毫形茶炒制机的发展趋势

珠茶是我国出口的主要绿茶类型，而名优茶中的卷曲形茶，鲜叶原料主要为一芽一叶至一芽三叶，是当前提倡生产的大众消费型名优茶的代表性类型。随着珠茶和曲毫形名优茶两种类型绿茶产品市场需求量的不断增加，珠茶炒干机和曲毫茶炒制机两种机械的社会需求量也随之上升，特别是随着茶叶生产用工日趋缺乏，急需“机器换人”，对珠茶和曲毫形茶连续化生产线的需求增加。然而，现在存在的问题是，珠茶炒干机和曲毫形茶炒制机虽经不断完善，但仍然为断续性生产设备，并且在完成炒制后还需要人工从锅内炒板上部将茶叶取出，操作十分不便，难于适应连续化生产线需求。目前已有茶机生产企业将曲毫形茶炒制机的炒叶锅用铰链与机架相连接，并且设置油缸升降装置，使炒叶锅围绕铰链旋转前倾，实现炒叶锅的自动出茶，已获业界重视，预计不久将会实现产业化应用并快速推广。同时目前业界已着手加强珠茶和曲毫茶连续化生产线配套使用的自动送料、称重、分配投料、炒制弧板摆动频率和摆幅自动化作业装置及控制系统的研制，进行模块化设计，强调通用性强，简单实用，便于单机或多台机器连装使用，又便于生产线的选用组装，从而促进和加快珠茶炒干机和曲毫形茶炒制机及其自动化、清洁化、连续化生产线的产业化进程。