山西省药茶加工关键设备改进

苏安晋，杜 婵

(山西省农业机械发展中心，山西 太原030002)

0 引言

在我国传统医学宝库中，药茶是一个重要组成部分。山西省药茶历史悠久、原料道地；独特的生态环境孕育了丰富的药用资源；山西药茶功效显著，兼具“药的功效”和“茶的味道”。发展山西药茶产业是推动全省农业高质量转型发展的重要抓手，是打造农产品深加工10大产业集群的重中之重，也是发展现代特色农业的有力举措。加快山西药茶的发展，形成集研发、生产和销售于一体的全产业链模式，打好山西农业特色优势牌。要大力发展药茶，就必须大力开发引进与药茶相关配套的采摘收获及加工设备。

1 山西省药茶产业现状

随着时代的发展和社会进步，人们越来越关注健康的生活方式，也使得山西药茶具有巨大的市场潜力[1-2]。中药资源普查初步统计，山西省现有1 788种中药材，其中包括39种道地药材、99种可作保健食品的药材、59种药食同源的药材和7种新资源食品药材[3]。药茶加工企业有上百家，开发出了200余款产品，单品药茶如槐米茶、连翘叶茶、路丁茶、沙棘叶茶、杜仲叶嫩芽茶、桑叶茶、毛建草茶、枣叶茶和覆盆子叶茶等，以及拼配茶如黄芪枸杞红枣茶、荷菊枸杞菊花茶、黄芪花茶、黄芪普洱和茉莉桑叶茶等，拥有近300项相关发明专利。山西药茶的功效多种多样，美容养颜功能的有玫瑰花茶、菊花茶等；健胃消食功能的有毛建草茶、山楂叶茶和黄芪茶等；降“三高”功能的有沙棘叶茶；清热解毒功能的有连翘叶茶、蒲公英茶等；增强免疫功能的有党参茶、桑叶茶等；改善睡眠功能的有酸枣叶茶、红枣叶茶等。

进入新时代，在全面推进资源、经济转型发展的过程中，山西省委、省政府高度重视发展药茶产业，立足于挖掘三晋大地独特的资源宝库，实现高质量发展，打造高品质生活，确立了建设中医药强省的发展目标。2021年山西省中医药大学招生简章新增加了“药茶专业”。以药茶为重点，山西省把发展药茶产业作为农产品精深加工10大产业集群“饮品”的重中之重，全力打造中国第7大茶系。

山西省药茶在全国影响力逐年扩大，6大产区已初步形成。一是晋东南桑叶茶、黄芩茶和党参茶基地；二是晋南边山丘陵区槐米茶、菊花茶基地；三是太行山、太岳山连翘叶茶基地；四是吕梁山沙棘叶茶、红枣叶茶基地；五是管涔山毛建草茶基地；六是恒山黄芪茶、枸杞芽茶基地。全省有200多家药茶加工企业初具规模。

2 茶叶揉捻机具现状

我国茶叶生产机械研发生产起步于20世纪50年代[4]。经过多年的发展，现在以福建、浙江、河南和河北等为代表的省份，有比较齐全的茶叶揉捻机具，能适应不同茶叶的揉捻工序，适应大小不同企业的茶叶生产。

目前，国内揉捻机主要型号有25型、30型、35型、45型和55机型，基本都是采用固定转速、固定加压模式，人工上料、人工收集，茶叶成形率低、损耗率高。

山西省的药茶加工产业刚刚起步，大部分的制茶师是从南方茶产区聘请，其对药茶的特性还需进一步探索和研究，现有的茶叶揉捻设备还需要根据不同药茶的生产工艺进行调整完善。虽然茶叶揉捻机具基本能满足药茶机械化生产，但还存在种类不全、功能单一，以及适应性和可靠性不足的问题。

对于目前基本适合山西省使用的茶叶机械，可推动山西省企业通过合作生产、技术引进等方式，加快设备生产的本土化进程，提高山西省药茶加工生产能力。

3 揉捻机具的改进

3.1 结构组成

安溪永兴机械有限公司生产的茶叶加工机械6CR型揉捻机，主要包括三角机架、卷布杆、揉盘、揉捻桶和传动组，结构如图1所示[5]。

(1)三角机架主要是固定莲花底座和其他元件。

(2)卷布杆安装在揉捻机的盖板上，有2个缺口设在卷布杆中间，使布袋内的茶叶体积方便收缩，取得较好的揉捻效果。

(3)揉捻盘也称莲花座，盘上有多个莲花片且具有弧度，连杆两端有连杆固定环，以铰链连接，一端连接在莲花片背后，另一端连接在心轴上。

(4)莲花座两侧装有传动螺杆，传动螺杆上装有螺帽，推板上装有固定环，用螺母把推板和两侧的传动杆连接成为一个整体。止推轴承装在推板固定环和支杆固定环上，传动杆上装有滚动轴承，在链条和惰轮的协同作用下，两传动螺杆可以同时进行动力传动[6]。

1.卷布杆 2.揉捻桶 3.揉盘 4.三脚支架 5.传动组图1 改进前的茶叶揉捻机Fig.1 Tea rolling machine before improvement

3.2 工作原理

茶叶揉捻机上装有2套传动系统：一套传动系统把动力传到莲花片上，使莲花片做开、合动作，揉捻压缩茶叶；另一套传动系统把动力传输到揉盘上，使揉盘做旋转运动，并使卷布杆动作，使布袋绕卷成结，使布袋体积逐渐缩小，从而揉捻茶叶，在2套传动系统的作用下双重揉捻茶叶，达到揉捻效果。

3.3 关键部位的改进

改进后的茶叶揉捻机结构如图2所示。

1.智能加压系统 2.不锈钢揉捅 3.揉盘 4.电控箱 5.支架 6.三脚架图2 改进后的茶叶揉捻机Fig.2 Tea rolling machine after improvement

(1)三角支架改为方形支架。三角支架需要打地脚螺丝才能平稳运行。采用方形支架，机器运行更加平稳，无须打地脚螺丝。

(2)改固定转速为无级调速。固定转速无法调节所需转速，茶叶损耗率高；无级调速可以根据茶叶的老嫩度调节所需的转速，使茶叶成形率更高，条形紧直，降低茶叶破叶率[7]。

(3)固定加压为智能加压系统。揉捻过程中，固定加压无法根据茶叶所需的压力自由调节，成形率低，茶叶损耗率高。智能加压可以根据茶叶所需的压力自由调节，提高茶叶成形率，条形更紧直，降低茶叶破叶率[8]。

(4)增加收集装置。采用不锈钢茶斗，保持茶叶不落地，保持车间干净整洁。

(5)增加上料装置。装茶时，茶叶容易掉落到地板上，采用不锈钢平台，装茶时防止茶叶掉落，保持车间卫生整洁。

3.4 试验数据对比

2020年6月在山西长治地区对揉捻机新旧机型主要技术参数进行对比试验。

3.4.1 主要试验仪器

试验仪器主要包括电子秤和手表。试验数据由人工采集、处理并形成图表。

3.4.2 试验过程

(1)用电子秤称取90 kg经过杀青或萎叶的药茶2份。试验原料的品种为连翘嫩叶，采摘时间和鲜叶等级一样。每次揉捻30 kg，分3次进行。

(2)加载试验前，先进行30 min空运转试验，使样机运转的平稳性和灵活性正常。

(3)在装揉捻叶前，用手表记录药茶揉捻装料到本桶药茶揉捻结束的时间，记录1桶揉捻所用时间。新揉捻机3次时间分别为35、33和36 min；老式的揉捻机时间为37、38和39 min。

3.4.3 生产率测定

生产率按照如下公式进行计算。

Ec新=(30 kg+30 kg+30 kg)/(35 kg/60 min+33 kg/60 min+36 kg/60 min)=52 kg/h

(1)

Ec旧=(30 kg+30 kg+30 kg)/(37 kg/60 min+38 kg/60 min+39 kg/60 min)=47.4 kg/h

(2)

3.4.4 成条率测定

取新揉捻机揉捻的叶样50 g，剔除老梗、老叶和杂质，分出成条叶和未成条叶(包括碎茶叶)的质量分别为40和8 g。

成条率C新=40 g/(40 g+8 g)%=83%

(3)

取旧式揉捻机揉捻的叶样50 g，剔除老梗、老叶和杂质，分出成条叶和未成条叶(包括碎茶叶)的质量分别为36和12.2 g。

成条率C旧=36 g/(36 g+12.2 g)%=74.7%

(4)

4 结论

(1)通过改进三角支架为方形支架，使揉捻机工作时更加安全平稳可靠。

(2)通过改进揉捻机的固定转速为无级调速，提高茶叶成形率，降低茶叶破碎率。

(3)通过改进固定加压为智能加压系统，可以根据茶叶所需压力自由调节，提高茶叶成形率，降低茶叶破碎率、损耗率。

(4)通过增加上料及收集装置，减少药茶损失，降低劳动强度，保持工作环境卫生整洁，提高生产效率、茶叶品质。