山西省藥茶加工關(guān)鍵設(shè)備改進(jìn)

蘇安晉，杜 嬋

(山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展中心，山西 太原030002)

0 引言

在我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)寶庫(kù)中，藥茶是一個(gè)重要組成部分。山西省藥茶歷史悠久、原料道地；獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境孕育了豐富的藥用資源；山西藥茶功效顯著，兼具“藥的功效”和“茶的味道”。發(fā)展山西藥茶產(chǎn)業(yè)是推動(dòng)全省農(nóng)業(yè)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要抓手，是打造農(nóng)產(chǎn)品深加工10大產(chǎn)業(yè)集群的重中之重，也是發(fā)展現(xiàn)代特色農(nóng)業(yè)的有力舉措。加快山西藥茶的發(fā)展，形成集研發(fā)、生產(chǎn)和銷售于一體的全產(chǎn)業(yè)鏈模式，打好山西農(nóng)業(yè)特色優(yōu)勢(shì)牌。要大力發(fā)展藥茶，就必須大力開(kāi)發(fā)引進(jìn)與藥茶相關(guān)配套的采摘收獲及加工設(shè)備。

1 山西省藥茶產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

隨著時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注健康的生活方式，也使得山西藥茶具有巨大的市場(chǎng)潛力[1-2]。中藥資源普查初步統(tǒng)計(jì)，山西省現(xiàn)有1 788種中藥材，其中包括39種道地藥材、99種可作保健食品的藥材、59種藥食同源的藥材和7種新資源食品藥材[3]。藥茶加工企業(yè)有上百家，開(kāi)發(fā)出了200余款產(chǎn)品，單品藥茶如槐米茶、連翹葉茶、路丁茶、沙棘葉茶、杜仲葉嫩芽茶、桑葉茶、毛建草茶、棗葉茶和覆盆子葉茶等，以及拼配茶如黃芪枸杞紅棗茶、荷菊枸杞菊花茶、黃芪花茶、黃芪普洱和茉莉桑葉茶等，擁有近300項(xiàng)相關(guān)發(fā)明專利。山西藥茶的功效多種多樣，美容養(yǎng)顏功能的有玫瑰花茶、菊花茶等；健胃消食功能的有毛建草茶、山楂葉茶和黃芪茶等；降“三高”功能的有沙棘葉茶；清熱解毒功能的有連翹葉茶、蒲公英茶等；增強(qiáng)免疫功能的有黨參茶、桑葉茶等；改善睡眠功能的有酸棗葉茶、紅棗葉茶等。

進(jìn)入新時(shí)代，在全面推進(jìn)資源、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的過(guò)程中，山西省委、省政府高度重視發(fā)展藥茶產(chǎn)業(yè)，立足于挖掘三晉大地獨(dú)特的資源寶庫(kù)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，打造高品質(zhì)生活，確立了建設(shè)中醫(yī)藥強(qiáng)省的發(fā)展目標(biāo)。2021年山西省中醫(yī)藥大學(xué)招生簡(jiǎn)章新增加了“藥茶專業(yè)”。以藥茶為重點(diǎn)，山西省把發(fā)展藥茶產(chǎn)業(yè)作為農(nóng)產(chǎn)品精深加工10大產(chǎn)業(yè)集群“飲品”的重中之重，全力打造中國(guó)第7大茶系。

山西省藥茶在全國(guó)影響力逐年擴(kuò)大，6大產(chǎn)區(qū)已初步形成。一是晉東南桑葉茶、黃芩茶和黨參茶基地；二是晉南邊山丘陵區(qū)槐米茶、菊花茶基地；三是太行山、太岳山連翹葉茶基地；四是呂梁山沙棘葉茶、紅棗葉茶基地；五是管涔山毛建草茶基地；六是恒山黃芪茶、枸杞芽茶基地。全省有200多家藥茶加工企業(yè)初具規(guī)模。

2 茶葉揉捻機(jī)具現(xiàn)狀

我國(guó)茶葉生產(chǎn)機(jī)械研發(fā)生產(chǎn)起步于20世紀(jì)50年代[4]。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，現(xiàn)在以福建、浙江、河南和河北等為代表的省份，有比較齊全的茶葉揉捻機(jī)具，能適應(yīng)不同茶葉的揉捻工序，適應(yīng)大小不同企業(yè)的茶葉生產(chǎn)。

目前，國(guó)內(nèi)揉捻機(jī)主要型號(hào)有25型、30型、35型、45型和55機(jī)型，基本都是采用固定轉(zhuǎn)速、固定加壓模式，人工上料、人工收集，茶葉成形率低、損耗率高。

山西省的藥茶加工產(chǎn)業(yè)剛剛起步，大部分的制茶師是從南方茶產(chǎn)區(qū)聘請(qǐng)，其對(duì)藥茶的特性還需進(jìn)一步探索和研究，現(xiàn)有的茶葉揉捻設(shè)備還需要根據(jù)不同藥茶的生產(chǎn)工藝進(jìn)行調(diào)整完善。雖然茶葉揉捻機(jī)具基本能滿足藥茶機(jī)械化生產(chǎn)，但還存在種類不全、功能單一，以及適應(yīng)性和可靠性不足的問(wèn)題。

對(duì)于目前基本適合山西省使用的茶葉機(jī)械，可推動(dòng)山西省企業(yè)通過(guò)合作生產(chǎn)、技術(shù)引進(jìn)等方式，加快設(shè)備生產(chǎn)的本土化進(jìn)程，提高山西省藥茶加工生產(chǎn)能力。

3 揉捻機(jī)具的改進(jìn)

3.1 結(jié)構(gòu)組成

安溪永興機(jī)械有限公司生產(chǎn)的茶葉加工機(jī)械6CR型揉捻機(jī)，主要包括三角機(jī)架、卷布桿、揉盤、揉捻桶和傳動(dòng)組，結(jié)構(gòu)如圖1所示[5]。

(1)三角機(jī)架主要是固定蓮花底座和其他元件。

(2)卷布桿安裝在揉捻機(jī)的蓋板上，有2個(gè)缺口設(shè)在卷布桿中間，使布袋內(nèi)的茶葉體積方便收縮，取得較好的揉捻效果。

(3)揉捻盤也稱蓮花座，盤上有多個(gè)蓮花片且具有弧度，連桿兩端有連桿固定環(huán)，以鉸鏈連接，一端連接在蓮花片背后，另一端連接在心軸上。

(4)蓮花座兩側(cè)裝有傳動(dòng)螺桿，傳動(dòng)螺桿上裝有螺帽，推板上裝有固定環(huán)，用螺母把推板和兩側(cè)的傳動(dòng)桿連接成為一個(gè)整體。止推軸承裝在推板固定環(huán)和支桿固定環(huán)上，傳動(dòng)桿上裝有滾動(dòng)軸承，在鏈條和惰輪的協(xié)同作用下，兩傳動(dòng)螺桿可以同時(shí)進(jìn)行動(dòng)力傳動(dòng)[6]。

1.卷布桿 2.揉捻桶 3.揉盤 4.三腳支架 5.傳動(dòng)組圖1 改進(jìn)前的茶葉揉捻機(jī)Fig.1 Tea rolling machine before improvement

3.2 工作原理

茶葉揉捻機(jī)上裝有2套傳動(dòng)系統(tǒng)：一套傳動(dòng)系統(tǒng)把動(dòng)力傳到蓮花片上，使蓮花片做開(kāi)、合動(dòng)作，揉捻壓縮茶葉；另一套傳動(dòng)系統(tǒng)把動(dòng)力傳輸?shù)饺啾P上，使揉盤做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并使卷布桿動(dòng)作，使布袋繞卷成結(jié)，使布袋體積逐漸縮小，從而揉捻茶葉，在2套傳動(dòng)系統(tǒng)的作用下雙重揉捻茶葉，達(dá)到揉捻效果。

3.3 關(guān)鍵部位的改進(jìn)

改進(jìn)后的茶葉揉捻機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.智能加壓系統(tǒng) 2.不銹鋼揉捅 3.揉盤 4.電控箱 5.支架 6.三腳架圖2 改進(jìn)后的茶葉揉捻機(jī)Fig.2 Tea rolling machine after improvement

(1)三角支架改為方形支架。三角支架需要打地腳螺絲才能平穩(wěn)運(yùn)行。采用方形支架，機(jī)器運(yùn)行更加平穩(wěn)，無(wú)須打地腳螺絲。

(2)改固定轉(zhuǎn)速為無(wú)級(jí)調(diào)速。固定轉(zhuǎn)速無(wú)法調(diào)節(jié)所需轉(zhuǎn)速，茶葉損耗率高；無(wú)級(jí)調(diào)速可以根據(jù)茶葉的老嫩度調(diào)節(jié)所需的轉(zhuǎn)速，使茶葉成形率更高，條形緊直，降低茶葉破葉率[7]。

(3)固定加壓為智能加壓系統(tǒng)。揉捻過(guò)程中，固定加壓無(wú)法根據(jù)茶葉所需的壓力自由調(diào)節(jié)，成形率低，茶葉損耗率高。智能加壓可以根據(jù)茶葉所需的壓力自由調(diào)節(jié)，提高茶葉成形率，條形更緊直，降低茶葉破葉率[8]。

(4)增加收集裝置。采用不銹鋼茶斗，保持茶葉不落地，保持車間干凈整潔。

(5)增加上料裝置。裝茶時(shí)，茶葉容易掉落到地板上，采用不銹鋼平臺(tái)，裝茶時(shí)防止茶葉掉落，保持車間衛(wèi)生整潔。

3.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

2020年6月在山西長(zhǎng)治地區(qū)對(duì)揉捻機(jī)新舊機(jī)型主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

3.4.1 主要試驗(yàn)儀器

試驗(yàn)儀器主要包括電子秤和手表。試驗(yàn)數(shù)據(jù)由人工采集、處理并形成圖表。

3.4.2 試驗(yàn)過(guò)程

(1)用電子秤稱取90 kg經(jīng)過(guò)殺青或萎葉的藥茶2份。試驗(yàn)原料的品種為連翹嫩葉，采摘時(shí)間和鮮葉等級(jí)一樣。每次揉捻30 kg，分3次進(jìn)行。

(2)加載試驗(yàn)前，先進(jìn)行30 min空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，使樣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性和靈活性正常。

(3)在裝揉捻葉前，用手表記錄藥茶揉捻裝料到本桶藥茶揉捻結(jié)束的時(shí)間，記錄1桶揉捻所用時(shí)間。新揉捻機(jī)3次時(shí)間分別為35、33和36 min；老式的揉捻機(jī)時(shí)間為37、38和39 min。

3.4.3 生產(chǎn)率測(cè)定

生產(chǎn)率按照如下公式進(jìn)行計(jì)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舊=(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 成條率測(cè)定

取新揉捻機(jī)揉捻的葉樣50 g，剔除老梗、老葉和雜質(zhì)，分出成條葉和未成條葉(包括碎茶葉)的質(zhì)量分別為40和8 g。

成條率C新=40 g/(40 g+8 g)%=83%

(3)

取舊式揉捻機(jī)揉捻的葉樣50 g，剔除老梗、老葉和雜質(zhì)，分出成條葉和未成條葉(包括碎茶葉)的質(zhì)量分別為36和12.2 g。

成條率C舊=36 g/(36 g+12.2 g)%=74.7%

(4)

4 結(jié)論

(1)通過(guò)改進(jìn)三角支架為方形支架，使揉捻機(jī)工作時(shí)更加安全平穩(wěn)可靠。

(2)通過(guò)改進(jìn)揉捻機(jī)的固定轉(zhuǎn)速為無(wú)級(jí)調(diào)速，提高茶葉成形率，降低茶葉破碎率。

(3)通過(guò)改進(jìn)固定加壓為智能加壓系統(tǒng)，可以根據(jù)茶葉所需壓力自由調(diào)節(jié)，提高茶葉成形率，降低茶葉破碎率、損耗率。

(4)通過(guò)增加上料及收集裝置，減少藥茶損失，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，保持工作環(huán)境衛(wèi)生整潔，提高生產(chǎn)效率、茶葉品質(zhì)。