近年來，隨著高新技術(shù)不斷應(yīng)用到茶葉加工中，我國(guó)茶葉加工的機(jī)械化、自動(dòng)化水平較本世紀(jì)初已有顯著提升，一批可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、省力化作業(yè)的茶葉加工新裝備研制成功，制茶新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)，茶葉新產(chǎn)品更加豐富和多元化。
一、茶葉加工關(guān)鍵共性技術(shù)研究進(jìn)展
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攤放和萎凋新技術(shù)
（1）攤放新技術(shù)
綠茶的基本加工過程為：鮮葉→殺青→揉捻→干燥，20世紀(jì)80年代，攤放未作為必需工序。近年來眾多研究表明：攤放有利于減輕茶湯苦澀味、增強(qiáng)茶湯的鮮爽味等，因此現(xiàn)已將攤放作為茶葉初制的必需工序，廣泛應(yīng)用于各類綠茶和黃茶的生產(chǎn)，且鮮葉攤放至含水率68%～70%時(shí)可獲得較佳的成茶品質(zhì)。為解決傳統(tǒng)室內(nèi)攤放勞動(dòng)強(qiáng)度大、占用生產(chǎn)場(chǎng)地大、環(huán)境因子難以控制等問題，成功研制了鮮葉攤涼貯葉槽、自動(dòng)化攤放貯青機(jī)、空氣處理機(jī)組攤青室等新裝置并投入生產(chǎn)。
（2）萎凋新技術(shù)
萎凋是紅茶、烏龍茶和白茶的第一道工序，不同茶類萎凋的程度不同，白茶最重，紅茶次之，烏龍茶相對(duì)最輕。傳統(tǒng)萎凋方式包括日光萎凋、室內(nèi)自然萎凋、萎凋槽萎凋等，都存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、可控性差等缺陷，為此遮陽(yáng)萎凋、人工光照萎凋、設(shè)施復(fù)式萎凋、人工調(diào)溫調(diào)濕萎凋、鏈板式萎凋等一批新裝置相繼問世，控光萎凋克服了日光萎凋光質(zhì)和光強(qiáng)不可控的弊端，人工調(diào)溫調(diào)濕萎凋解決了自然萎凋?qū)Νh(huán)境參數(shù)的不可控性，鏈板式萎凋通過溫濕度調(diào)控、自動(dòng)化翻拌基本實(shí)現(xiàn)了萎凋作業(yè)的自動(dòng)化與連續(xù)化。
此外，新型萎凋技術(shù)如人工控光萎凋技術(shù)、冷凍萎凋技術(shù)等得到了深入研究和廣泛應(yīng)用。試驗(yàn)結(jié)果表明，紫外光、紅外光萎凋處理樣品品質(zhì)優(yōu)于日光曬青；冰凍萎凋葉細(xì)胞損傷率顯著增加，發(fā)酵時(shí)間明顯縮短，且葉片茶黃素、茶紅素含量大量增加。
紅茶生產(chǎn)線自動(dòng)化萎凋工序
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殺青新技術(shù)
殺青是綠茶、烏龍茶、黃茶和黑茶加工的關(guān)鍵工序。傳統(tǒng)殺青設(shè)備有鍋式殺青、滾筒殺青等，熱源為柴、煤、氣、電等，由于傳統(tǒng)殺青設(shè)備存在殺青不勻、熱效率低、溫度波動(dòng)大、熱穩(wěn)定性差等問題，為此開發(fā)了蒸汽、汽熱、電磁加熱等新型熱源的殺青設(shè)備，顯著提高了設(shè)備熱效率，升溫迅速且參數(shù)可控性提高。
（1）電磁內(nèi)熱殺青
電磁內(nèi)熱殺青主要采用磁場(chǎng)感應(yīng)渦流原理，使導(dǎo)磁物自行發(fā)熱，使熱能盡可能消耗于滾筒，熱能利用率可達(dá)50%～60%，溫度浮動(dòng)范圍可控制在±3℃之內(nèi)；為滿足“高溫殺青，先高后低”的殺青原理，首創(chuàng)三段殺青溫度調(diào)控。目前該技術(shù)已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
（2）遠(yuǎn)紅外－微波組合殺青
為克服微波、蒸汽等殺青技術(shù)所制成茶香氣不高的缺點(diǎn)，遠(yuǎn)紅外技術(shù)得到應(yīng)用。遠(yuǎn)紅外線以射線形式進(jìn)入葉肉組織，使葉子內(nèi)外均勻受熱，殺青高效節(jié)能、連續(xù)性好，產(chǎn)品香氣高，且不會(huì)出現(xiàn)高溫爆點(diǎn)和焦邊，茶葉內(nèi)含物質(zhì)最大限度地保留。目前該技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)室中試階段。
（3）蒸汽－熱風(fēng)組合殺青
該技術(shù)融合了蒸汽殺青穿透力強(qiáng)、耗時(shí)短等特點(diǎn)以及熱風(fēng)殺青產(chǎn)品香高味醇的優(yōu)勢(shì)，所制成茶色澤翠綠鮮活、香氣高爽、滋味醇厚；此外，雨水葉可通過提高熱風(fēng)溫度控制殺青葉含水量達(dá)到適宜水平，保證殺青葉柔軟、嫩綠、色澤鮮活、無(wú)焦芽或青草氣。
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做形（揉捻）新技術(shù)
（1）揉捻新技術(shù)
傳統(tǒng)揉捻機(jī)需手動(dòng)上葉和手動(dòng)加壓，無(wú)法連續(xù)化。PLC 控制的自動(dòng)化茶葉揉捻機(jī)組的研制成功，實(shí)現(xiàn)了多臺(tái)揉捻機(jī)的協(xié)作聯(lián)動(dòng)、自動(dòng)上料、自動(dòng)稱量和自動(dòng)分配，真正達(dá)到了揉捻工序的連續(xù)化、自動(dòng)化作業(yè)。
（2）做形新技術(shù)
做形機(jī)械化是特色名優(yōu)茶（如扁形茶、針形茶等） 外形塑造的關(guān)鍵進(jìn)展。1998年，安徽宣城第一臺(tái)多功能機(jī)研制成功，集殺青、理?xiàng)l、做形、初烘于一體，替代了傳統(tǒng)的手工做形；2002年發(fā)明了專用單鍋式扁形茶炒制機(jī)，所制成茶外觀色澤明顯更好；2006年以來，研制出多鍋式、連續(xù)化自動(dòng)式等更先進(jìn)的設(shè)備。南京雨花茶、黃山毛峰等針芽形茶理?xiàng)l機(jī)和精揉機(jī)也逐步實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化作業(yè)，傾斜理?xiàng)l角度、滾動(dòng)導(dǎo)軌技術(shù)、高速氣缸驅(qū)動(dòng)等新技術(shù)的應(yīng)用，使連續(xù)化理?xiàng)l技術(shù)進(jìn)一步完善。顆粒形烏龍茶做形設(shè)備也由單機(jī)包揉設(shè)備——速包機(jī)和平板包揉機(jī)，發(fā)展成由壓揉機(jī)和輸送帶組成的連續(xù)化造型生產(chǎn)線。
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發(fā)酵（渥堆）新技術(shù)
（1）發(fā)酵新技術(shù)
傳統(tǒng)的室內(nèi)自然發(fā)酵方式無(wú)法調(diào)控環(huán)境溫濕度等參數(shù)，所制成茶品質(zhì)不穩(wěn)定，且需手動(dòng)翻葉，勞動(dòng)強(qiáng)度大。為此，研制成功的新型發(fā)酵設(shè)備如滾筒連續(xù)發(fā)酵機(jī)和發(fā)酵塔實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵葉自動(dòng)翻拌，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度；增氧控濕發(fā)酵機(jī)等實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)酵環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、通氣狀況等參數(shù)的調(diào)控，并實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化加工，已在大中型茶葉生產(chǎn)企業(yè)得到應(yīng)用。此外，電子鼻技術(shù)、氧化還原電位技術(shù)、電荷耦合（CCD） 色澤檢測(cè)技術(shù)等新技術(shù)亦應(yīng)用于紅茶發(fā)酵適度的快速判斷。
（2）渥堆新技術(shù)
傳統(tǒng)的室內(nèi)自然渥堆技術(shù)環(huán)境參數(shù)不可控，且采用人工翻拌，勞動(dòng)強(qiáng)度大，為此研制出了一系列新型渥堆技術(shù)。普洱茶渥堆翻堆機(jī)基本實(shí)現(xiàn)了翻堆工序中的翻堆、鏟料、輸送、解塊等功能，達(dá)到渥堆作業(yè)對(duì)翻堆操作及時(shí)高效機(jī)械化的要求；渥堆過程的工序自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)可對(duì)普洱茶發(fā)酵過程中的溫度、濕度、pH值等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)及自動(dòng)控制，增加了各個(gè)批次普洱茶發(fā)酵品質(zhì)的穩(wěn)定性。
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做青新技術(shù)
做青是烏龍茶品質(zhì)形成的最關(guān)鍵工序，由搖青和攤涼交替組合進(jìn)行。空調(diào)做青是目前在生產(chǎn)上應(yīng)用最廣、反響最好的做青工藝，并形成了較為系統(tǒng)的溫濕光調(diào)控技術(shù)，使烏龍茶加工擺脫了天氣制約，大大提高了生產(chǎn)效率；武夷巖茶做青智能調(diào)控系統(tǒng)，集振動(dòng)搖青、做青環(huán)境調(diào)控為一體的振動(dòng)做青設(shè)備等一批新裝備也已研制成功。
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干燥新技術(shù)
干燥是各茶類的最后一道工序，除了去除水分達(dá)到足干便于貯藏以外，還對(duì)茶葉色香味的形成起重要作用，近年來微波技術(shù)、遠(yuǎn)紅外技術(shù)、低溫真空技術(shù)等已逐步在茶葉干燥提香中廣泛應(yīng)用。微波干燥具有成茶色澤翠綠、均勻，遠(yuǎn)紅外干燥可有效提升綠茶香氣，色澤、口感等品質(zhì)也有改善，生產(chǎn)效率顯著提高，并適合連續(xù)化加工；低溫真空干燥技術(shù)干燥效率和香氣風(fēng)味均有明顯改善。此外，電磁干燥、紅外耦合干燥等新能源組合式干燥技術(shù)研究亦開始起步。
二、六大茶類新產(chǎn)品和加工新裝備研究進(jìn)展
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綠茶新產(chǎn)品和加工新裝備
近年來，以茶葉消費(fèi)市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，在綠茶攤放工序中融入搖青工藝，制得花香型綠茶。電磁內(nèi)熱殺青、微波-遠(yuǎn)紅外殺青等節(jié)能型設(shè)備得到了廣泛應(yīng)用；整形機(jī)、精揉機(jī)、長(zhǎng)板式龍井茶炒制機(jī)等一系列名優(yōu)綠茶加工機(jī)械得到快速發(fā)展和推廣。綠茶生產(chǎn)線作業(yè)日趨廣泛，針芽形、扁形名優(yōu)綠茶及大宗炒青綠茶均不同程度地實(shí)現(xiàn)了清潔化、連續(xù)化加工，部分工序可全自動(dòng)控制，目前該系列生產(chǎn)線已在浙江、江蘇、四川、湖北等地廣泛推廣應(yīng)用。
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紅茶新產(chǎn)品和加工新裝備
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新品種、新技術(shù)和新設(shè)備等不斷應(yīng)用到紅茶加工中，金觀音、金萱、黃觀音等烏龍茶品種，以及曬青、做青等加工工藝被用于制作花香型、高香型紅茶；精揉機(jī)、曲毫機(jī)、扁形茶炒制機(jī)等設(shè)備被用于加工扁形紅茶、卷曲形紅茶等；光補(bǔ)償連續(xù)萎凋機(jī)、低氧冷揉捻設(shè)備、可視化連續(xù)發(fā)酵機(jī)等一批可控化程度極高的新設(shè)備用來組建現(xiàn)代紅茶生產(chǎn)線。條形、針形紅茶自動(dòng)清潔化生產(chǎn)線等已在生產(chǎn)上大量應(yīng)用。
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烏龍茶新產(chǎn)品和加工新裝備
開發(fā)出可自動(dòng)控制的水篩搖青機(jī)、振動(dòng)搖青機(jī)、智能化做青機(jī)等，單機(jī)的生產(chǎn)力和產(chǎn)品的穩(wěn)定性大幅度提高；微波干燥、遠(yuǎn)紅外干燥、茶葉色選揀梗機(jī)等設(shè)備也應(yīng)用到烏龍茶生產(chǎn)中。烏龍茶初制自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，采用冷熱風(fēng)吹干、紅外曬青，并與熱風(fēng)微波殺青裝置、自動(dòng)成型裝置及自動(dòng)烘干裝置結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)烏龍茶生產(chǎn)的全程自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)。
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黑茶新產(chǎn)品和加工新裝備
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傳統(tǒng)的黑茶加工勞動(dòng)強(qiáng)度大、工藝可控性差、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成茶風(fēng)味品質(zhì)極不穩(wěn)定。溫濕度自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)、普洱茶發(fā)酵自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)等新設(shè)施被用于黑茶加工，但這些研究?jī)H處于起步階段，適用于機(jī)械化、清潔化、規(guī)?；笊a(chǎn)的渥堆智能控制系統(tǒng)尚待開發(fā)。
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白茶新產(chǎn)品和加工新裝備
由于傳統(tǒng)白茶條形松散，在包裝、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸?shù)确矫嬗兄T多不便，現(xiàn)已開發(fā)出白茶餅、白茶磚等新產(chǎn)品。為改進(jìn)白茶萎凋工藝和減輕氣候條件的影響，研制出溫濕度可控的白茶萎凋室、變頻連續(xù)化萎凋機(jī)等新設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)白茶工廠化加工、品質(zhì)的穩(wěn)定性和可控性等提供了技術(shù)支撐。
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黃茶新產(chǎn)品和加工新裝備
為獲得具有特殊風(fēng)味的新型黃茶產(chǎn)品，尖波黃、川茶系列等一批葉綠素含量低、酚氨比值低的品種被篩選出來加工黃茶。蒸汽殺青因受熱連續(xù)、殺青時(shí)間短且環(huán)境相對(duì)密閉，可滿足黃茶加工“多悶少拋”的技術(shù)要求，促進(jìn)葉綠素濕熱降解，而得到廣泛應(yīng)用。鹿苑茶、蒙頂黃芽等黃茶企業(yè)相繼提出了機(jī)械化加工技術(shù)。
三、現(xiàn)階段茶葉加工存在的問題
總體上看，改革開放以來，我國(guó)茶葉加工技術(shù)得到了多層次、多方位的快速發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)了清潔化和機(jī)械化加工，逐步向連續(xù)化和自動(dòng)化作業(yè)方向發(fā)展。然而，由于基礎(chǔ)底子薄、規(guī)?；潭鹊偷葪l件制約，茶葉加工仍面臨勞動(dòng)力緊缺、作業(yè)能耗高、生產(chǎn)成本持續(xù)增加、特色新產(chǎn)品開發(fā)相對(duì)滯后、質(zhì)量安全水平不穩(wěn)定等諸多問題。
此外，我國(guó)的茶葉加工仍與其他產(chǎn)茶國(guó)特別是日本和印度存在較大的差距，如日本的蒸青綠茶生產(chǎn)線自動(dòng)化和清潔化水平高，每天可加工5 t鮮葉，且僅需2人操作。我國(guó)的茶葉加工生產(chǎn)線整體性較差，標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化程度低，影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性；制茶工序關(guān)鍵參數(shù)的挖掘、采集和分析能力不足，且加工技術(shù)的智能化、定向化調(diào)控尚較欠缺，在自動(dòng)化和清潔化方面仍與印度、肯尼亞等紅茶生產(chǎn)國(guó)存在較大的差距；不同領(lǐng)域研究進(jìn)展不一，一些新技術(shù)和新產(chǎn)品雖已開發(fā)成功，但還處于小試驗(yàn)階段，離大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還有一定的距離。
四、未來茶葉加工的研究方向
縱觀近年來茶葉加工的發(fā)展和茶葉消費(fèi)的發(fā)展趨勢(shì)，未來我國(guó)茶葉加工研究發(fā)展的方向?yàn)閭鹘y(tǒng)茶類品質(zhì)、加工技術(shù)水平和生產(chǎn)效率的提高，高附加值、多用途的茶葉新產(chǎn)品的開發(fā)，研究重點(diǎn)應(yīng)為以下幾方面：
首先，茶葉產(chǎn)品趨向優(yōu)質(zhì)化、多樣化、方便化，依靠技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)茶產(chǎn)品多樣化，更好地滿足消費(fèi)者的需求，利用工藝創(chuàng)新生產(chǎn)色、香、味、形等方面有特色的新產(chǎn)品，如花香茶、果味茶、奶香茶，以及各種功能茶等。
第二，加工主體根據(jù)自身特色呈現(xiàn)不同發(fā)展模式，其中大眾茶產(chǎn)品加工將由小作坊式、小廠房式向規(guī)模化、機(jī)械化、品控化方向發(fā)展，更加注重以產(chǎn)量和品質(zhì)穩(wěn)定取勝。小眾茶產(chǎn)品向多元化、特色化方向發(fā)展，定向化生產(chǎn)茶產(chǎn)品。
第三，茶葉生產(chǎn)趨向標(biāo)準(zhǔn)化、省力化、低碳化，逐漸向定向化、信息化和自動(dòng)化作業(yè)展，生產(chǎn)過程可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)的遠(yuǎn)程/終端專家決策，并形成信息化、智能化生產(chǎn)管理，實(shí)現(xiàn)車間無(wú)人化作業(yè)。
第四，學(xué)科融合、基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究協(xié)作將更為緊密，通過跨學(xué)科、多層次等緊密合作，在基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)研究等領(lǐng)域開展聯(lián)合創(chuàng)新，逐步提出典型風(fēng)味品質(zhì)的定向調(diào)控技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)茶產(chǎn)品的電子設(shè)備智能化評(píng)價(jià)。
內(nèi)容詳見：《中國(guó)茶葉加工40年》，中國(guó)茶葉，2019，41（8）：1-5，作者：江用文，袁海波，滑金杰。圖片來自網(wǎng)絡(luò)
為了促進(jìn)綠茶產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、規(guī)模化，也為了更好地推動(dòng)我國(guó)綠茶加工機(jī)械裝備的發(fā)展和綠茶加工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，近日，《針形綠茶加工生產(chǎn)線裝配技術(shù)規(guī)程》、《條形綠茶加工生產(chǎn)線裝配技術(shù)規(guī)程》、《扁形綠茶加工生產(chǎn)線裝配技術(shù)規(guī)程》等四項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的編制說明已完成征求意見稿，現(xiàn)公開征求意見，截止時(shí)間2021年2月13日前。
我國(guó)是世界上非常早發(fā)現(xiàn)、栽培、利用茶葉的國(guó)家，也是世界上非常大的產(chǎn)茶國(guó)，茶產(chǎn)業(yè)是我國(guó)傳統(tǒng)特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)。我國(guó)茶葉種植范圍廣，種類多樣，有綠茶、紅茶、黃茶、烏龍茶、黑茶等六大茶系。其中，綠茶產(chǎn)地十分廣泛，包括江蘇、浙江、安徽、河南、江西、四川、陜西、湖南、湖北、福建、廣西等等。
綠茶采取茶樹的新葉或芽，不經(jīng)過發(fā)酵工藝，而是經(jīng)殺青、揉捻、整形、烘干等工藝加工制成。其中，茶葉殺青是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鮮葉通過茶葉殺青機(jī)械進(jìn)行殺青，使酶的活性鈍化，破壞鮮葉中酶的特性，制止多酚類物質(zhì)氧化，以防止葉子紅變，同時(shí)殺青過程中可蒸發(fā)綠茶部分水分，使葉子變軟，為揉捻造形創(chuàng)造條件。
從外形上來看，目前，市面上常見的綠茶有針形、條形、扁形、珠形。而揉捻、做形是綠茶塑造外形非常重要的環(huán)節(jié)，而今綠茶塑造外形已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，但是機(jī)械設(shè)備也存在一些問題，例如產(chǎn)品規(guī)格雷同、設(shè)備故障率高、設(shè)備配置不合理、成套性差、難以連接組裝成生產(chǎn)線等問題，難以滿足綠茶工藝要求。
為此，在建立中國(guó)茶葉加工機(jī)械大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過制定統(tǒng)一的加工生產(chǎn)線裝配技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建基于針形、條形、扁形、珠形綠茶的加工工藝的設(shè)備組裝模塊，建立主要茶制品標(biāo)準(zhǔn)化加工技術(shù)與生產(chǎn)線裝配體系，逐步淘汰落后加工設(shè)備，對(duì)于推動(dòng)形成規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化的茶葉加工技術(shù)和機(jī)械裝備體系具有現(xiàn)實(shí)意義。
據(jù)悉，由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所提出，海峽兩岸茶業(yè)交流協(xié)會(huì)歸口的《針形綠茶加工生產(chǎn)線裝配技術(shù)規(guī)程》、《條形綠茶加工生產(chǎn)線裝配技術(shù)規(guī)程》、《扁形綠茶加工生產(chǎn)線裝配技術(shù)規(guī)程》、《珠形綠茶加工生產(chǎn)線裝配技術(shù)規(guī)程》已完成征求意見稿，現(xiàn)已公開征求意見，并于2021年2月13日前截止。
這四項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)都是規(guī)定了綠茶連續(xù)加工過程中工藝確定和設(shè)備配置的基本原則和一般要求，提出了各工藝環(huán)節(jié)設(shè)備選擇的基本方法。其中，在綠茶生產(chǎn)線主機(jī)設(shè)備裝配中都明確提到要用到殺青設(shè)備、攤涼設(shè)備、揉捻設(shè)備、烘干設(shè)備等茶葉機(jī)械設(shè)備。其中，扁茶生產(chǎn)線主機(jī)設(shè)備裝配中還包括專炒制設(shè)備，珠形綠茶包括卷曲做形設(shè)備。
總的來說，針形、條形、扁形、珠形綠茶加工生產(chǎn)線裝配技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施，有效地規(guī)范了綠茶加工生產(chǎn)線配置要求，從而提高了綠茶加工生產(chǎn)線配置方案的科學(xué)性、合理性，提高了綠茶的加工產(chǎn)量和質(zhì)量，提升加工生產(chǎn)線生產(chǎn)能效利用率和減少加工成本，對(duì)促進(jìn)我國(guó)綠茶產(chǎn)業(yè)的健康高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。
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早在唐代，陸羽就在《茶經(jīng)》中系統(tǒng)地介紹過19種餅茶采制工具，建立了茶葉機(jī)械的雛形。自中華人民共和國(guó)成立以來，我國(guó)茶葉機(jī)械發(fā)展已有70余年的歷史。隨著國(guó)家對(duì)茶葉機(jī)械行業(yè)重視度的提升，我國(guó)茶葉加工現(xiàn)已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，茶園作業(yè)機(jī)械也在快速發(fā)展。
為總結(jié)我國(guó)在茶葉機(jī)械領(lǐng)域取得的成就，促進(jìn)茶機(jī)行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，文章從茶葉機(jī)械發(fā)展、茶機(jī)能源使用及茶機(jī)技術(shù)應(yīng)用等方面介紹我國(guó)茶葉機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r，就發(fā)展過程中暴露的問題進(jìn)行剖析并提出相應(yīng)對(duì)策，最后對(duì)茶葉機(jī)械未來的發(fā)展進(jìn)行展望。
01我國(guó)茶葉機(jī)械概況
中國(guó)是世界最大的產(chǎn)茶國(guó)，擁有20多個(gè)產(chǎn)茶省、1000多個(gè)產(chǎn)茶縣。在茶葉加工連續(xù)化的產(chǎn)業(yè)背景和提質(zhì)增效的產(chǎn)業(yè)需求下，茶葉機(jī)械化生產(chǎn)成為我國(guó)茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。目前，我國(guó)茶葉加工機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)有400多家，主要集中在浙江、安徽、四川和福建等省份。
按照生產(chǎn)環(huán)節(jié)，可將茶葉機(jī)械分為茶園作業(yè)機(jī)械和茶葉加工機(jī)械兩類。
茶葉加工機(jī)械的發(fā)展始于20世紀(jì)50年代，主要以綠茶、紅茶加工機(jī)械為主。到21世紀(jì)，大宗綠茶、紅茶和大部分名優(yōu)茶類的加工已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。就六大茶類而言，綠茶、紅茶的關(guān)鍵加工機(jī)械已較為成熟，烏龍茶、黑茶的關(guān)鍵加工機(jī)械相對(duì)成熟，白茶、黃茶的關(guān)鍵加工機(jī)械也在發(fā)展完善中。
相比之下，茶園作業(yè)機(jī)械發(fā)展起步較晚，20世紀(jì)70年代開始研制出茶園耕作機(jī)等基本作業(yè)機(jī)械，后續(xù)逐步研制了修剪機(jī)、采茶機(jī)等其他作業(yè)機(jī)械，由于大部分茶園機(jī)械化生產(chǎn)管理粗放，茶園管理機(jī)械研發(fā)和創(chuàng)新力度不足，目前還處于初步發(fā)展階段。
02茶葉機(jī)械發(fā)展?fàn)顩r
1、茶園作業(yè)機(jī)械
茶園作業(yè)機(jī)械分為墾殖機(jī)械、耕作機(jī)械、植保機(jī)械、修剪和采茶機(jī)械等類型。
從20世紀(jì)50年代至今，茶園作業(yè)機(jī)械經(jīng)歷了萌芽階段、探索階段和現(xiàn)今的初步發(fā)展階段。期間，茶機(jī)研發(fā)人員逐步研制了符合實(shí)際需求的茶園耕作機(jī)、茶樹修剪機(jī)等作業(yè)機(jī)械，尤其以農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所為代表開發(fā)了“一機(jī)多用”的多功能茶園管理裝備，使茶園作業(yè)機(jī)械有了新的發(fā)展。
目前，已有部分地區(qū)達(dá)到了茶園作業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)水平，如山東日照市、浙江武義縣等。
但總體而言，在機(jī)械研發(fā)方面，作業(yè)機(jī)械的機(jī)型質(zhì)量和性能方面尚需進(jìn)一步改進(jìn)，總體水平與日本相比存在較大差距;在推廣使用方面，使用率及普及度都不高，90%以上的采茶機(jī)和修剪機(jī)仍為日本機(jī)型，一些山區(qū)的茶園管理依舊以人力為主。
2、茶葉加工機(jī)械
我國(guó)茶葉加工機(jī)械發(fā)展大致分為如下三個(gè)階段。
· 萌芽期：20世紀(jì)50年代之前
此時(shí)的茶葉加工停留于手工作業(yè)階段，但唐宋時(shí)期創(chuàng)造的眾多制茶工具為茶葉機(jī)械后續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
· 快速發(fā)展期：20世紀(jì)50年代~20世紀(jì)末
由手工作業(yè)轉(zhuǎn)為半手工半機(jī)械作業(yè)，期間研發(fā)了眾多茶葉加工的基本單機(jī)設(shè)備，使得綠茶、紅茶，特別是名優(yōu)茶加工實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。
· 加速發(fā)展期：21世紀(jì)~至今
由小型單機(jī)設(shè)備加工模式過渡到高產(chǎn)能、低能耗、清潔化、連續(xù)化的生產(chǎn)線模式，逐步實(shí)現(xiàn)“機(jī)械換人”。
茶葉加工單機(jī)設(shè)備分為初制機(jī)械和精制機(jī)械兩類。我國(guó)茶葉初制機(jī)械(殺青機(jī)、揉捻機(jī)、干燥機(jī)等)發(fā)展速度較快，大多數(shù)茶葉機(jī)械已能實(shí)現(xiàn)參數(shù)化作業(yè)，甚至具備控溫控濕功能，但在茶葉加工品質(zhì)、自動(dòng)化程度、節(jié)能等方面還有待提高。相比而言，我國(guó)精制機(jī)械(篩分機(jī)、風(fēng)選機(jī)等)發(fā)展較慢，但隨著加工精細(xì)化程度的提高，該類機(jī)械也在不斷改進(jìn)和優(yōu)化。
茶葉單機(jī)設(shè)備的發(fā)展為茶葉加工連續(xù)化的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了有利條件，也為生產(chǎn)線的研建奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。目前，研發(fā)的綠茶、紅茶、烏龍茶等初加工生產(chǎn)線已達(dá)3000多條。2016年，精制篩分生產(chǎn)線也被應(yīng)用于綠茶、紅茶、黑茶的精制加工。此外，生產(chǎn)線的使用范圍及加工對(duì)象方面的研究也更加精細(xì)化，如2020年針對(duì)中高檔扁形綠茶研建了標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)線，有效地解決了以往扁形茶生產(chǎn)線存在的茶條不緊直、質(zhì)量不穩(wěn)定等品質(zhì)問題。
有些茶葉單機(jī)本身還不具備連續(xù)化作業(yè)功能(如包揉機(jī))或作業(yè)性能不夠成熟(如黃茶悶黃機(jī))，一定程度阻礙了生產(chǎn)線的自動(dòng)化發(fā)展。此外，雖然目前已有低含水量的在線檢測(cè)設(shè)備，但由于成本過高還未能廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)，茶葉在制品的品質(zhì)仍需要依賴人工經(jīng)驗(yàn)的判定。因此，目前茶葉加工生產(chǎn)線的應(yīng)用基本能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但尚未實(shí)現(xiàn)真正的智能化。
03茶機(jī)能源使用
茶葉機(jī)械的正常使用離不開能源的供給。茶葉機(jī)械能源分為傳統(tǒng)化石能源和清潔能源兩類，其中清潔能源包括電、液化石油氣、天然氣、生物質(zhì)燃料等。
在熱能燃料清潔化、節(jié)能化的發(fā)展趨勢(shì)下，用鋸末、森林枝條、稻草、麥稈等加工而成的生物質(zhì)顆粒燃料被業(yè)界重視，又因其生產(chǎn)成本較低、來源廣開始被越來越多地應(yīng)用于茶葉加工中。
總體而言，電力燃?xì)獾葻嵩词褂酶影踩?、?jiǎn)便，無(wú)需其他輔助設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)茶葉機(jī)械化加工、流水線作業(yè)的主流能源。
雖然薪柴加熱和炭火烘焙的能源使用比較低效，也不夠環(huán)保，但卻能滿足人們對(duì)茶葉獨(dú)特色香味的追求，因此目前仍有應(yīng)用。
近年來，基于節(jié)能減排、降低能耗的發(fā)展理念，茶葉機(jī)械的能源回收利用方面取得巨大進(jìn)展。
如6CH型系列鏈板式烘干機(jī)，利用管殼式熱交換器進(jìn)行廢氣余熱回收，可將空氣初始溫度提高20~25℃，創(chuàng)造性地解決了能源消耗大的問題;過熱蒸汽混合殺青機(jī)，利用殺青機(jī)出葉口處的回收裝置將常壓飽和水蒸汽回收，并再次輔助加熱形成過熱飽和水蒸汽和高溫?zé)犸L(fēng)，導(dǎo)回到殺青機(jī)進(jìn)葉口處循環(huán)利用熱能，能節(jié)約能源20%左右，還可保證茶葉品質(zhì)效果。
04茶機(jī)技術(shù)創(chuàng)新
茶葉機(jī)械的使用不僅能直接提高生產(chǎn)效率，還能間接穩(wěn)定甚至提升茶葉品質(zhì)。技術(shù)創(chuàng)新往往能帶來茶葉機(jī)械功能和效率的雙向提升，其研發(fā)思路主要有兩方面。
① 基于機(jī)械原理，創(chuàng)新性地改進(jìn)茶機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，使其性能大大提升。如在紅茶加工方面，對(duì)發(fā)酵結(jié)構(gòu)、翻動(dòng)裝置和加熱部件等關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，研發(fā)了一體化全自動(dòng)發(fā)酵機(jī)、可視化富氧發(fā)酵機(jī)，解決了發(fā)酵溫濕度不穩(wěn)定、翻拌難、缺氧、發(fā)酵不均勻等問題。
② 將計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代儀器分析檢測(cè)技術(shù)、芯片技術(shù)等高新技術(shù)應(yīng)用于茶機(jī)制造，使其操作可控、可視，逐步實(shí)現(xiàn)茶葉機(jī)械的自動(dòng)化、智能化。實(shí)踐證明，技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用能完善茶機(jī)功能，提升茶葉品質(zhì)，推動(dòng)茶產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。
1、計(jì)算機(jī)技術(shù)
計(jì)算機(jī)技術(shù)使茶葉機(jī)械的連續(xù)化、自動(dòng)化、智能化發(fā)展成為可能。
目前，計(jì)算機(jī)的圖像技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)等已被成功應(yīng)用于茶機(jī)制造，并取得較佳效果。
利用圖像采集、數(shù)據(jù)處理技術(shù)可對(duì)茶葉的實(shí)際形態(tài)、顏色以及重量等要素進(jìn)行量化分析和等級(jí)劃分;利用自動(dòng)控制系統(tǒng)，可使新型熱輻射茶葉殺青機(jī)實(shí)現(xiàn)殺青葉表面溫度、箱體內(nèi)部環(huán)境濕度等各項(xiàng)參數(shù)的多路實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，降低對(duì)人工經(jīng)驗(yàn)的依賴;利用可編程邏輯控制技術(shù)(PLC)，再通過電源照射，光纖探聚集發(fā)酵信息，發(fā)酵儀轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，微處理器處理、計(jì)算和分析，能使渥堆裝置完成對(duì)待測(cè)黑茶樣品渥堆程度的預(yù)測(cè);利用自動(dòng)化控制和人機(jī)交互技術(shù)可使TC-6CR-50數(shù)控揉捻機(jī)智能調(diào)控壓力、轉(zhuǎn)速和時(shí)間，實(shí)現(xiàn)制茶工藝參數(shù)化;利用溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)，可使茶葉連續(xù)理?xiàng)l機(jī)組按需調(diào)控鍋槽溫度，保證鍋槽內(nèi)的茶葉受熱均勻、品質(zhì)一致。
2、現(xiàn)代儀器分析檢測(cè)技術(shù)
茶葉機(jī)械自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)有賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)，而茶葉加工過程的狀態(tài)、參數(shù)監(jiān)測(cè)則需要借助現(xiàn)代儀器的分析檢測(cè)技術(shù)。通過檢測(cè)儀器的多源傳感信息融合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)茶葉色、香、味、形等品質(zhì)因子的綜合數(shù)字化評(píng)判，實(shí)現(xiàn)茶葉產(chǎn)業(yè)真正意義的自動(dòng)化和智能化發(fā)展。
目前，該項(xiàng)技術(shù)已被成功應(yīng)用于茶機(jī)研發(fā)，使茶葉加工過程實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)、判別，茶葉品質(zhì)更加可控。比如，利用近紅外光譜技術(shù)結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)建立的紅茶“發(fā)酵”程度綜合評(píng)價(jià)方法，可在1分鐘內(nèi)完成判別，有利于紅茶加工關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)的控制;利用電子鼻技術(shù)對(duì)殺青過程中的香氣連續(xù)抽樣監(jiān)測(cè)，再基于費(fèi)舍爾判別法可構(gòu)建茶葉殺青狀態(tài)判別模型，實(shí)現(xiàn)綠茶品質(zhì)的在線監(jiān)測(cè)與控制;利用遠(yuǎn)紅外、高光譜成像技術(shù)再結(jié)合非線性建模方法可為綠茶的智能化生產(chǎn)提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。
儀器檢測(cè)分析技術(shù)同其他技術(shù)的聯(lián)用，也被應(yīng)用于茶葉深加工機(jī)械領(lǐng)域。比如，安徽捷訊光電技術(shù)有限公司研發(fā)了一種云智能茶葉色選機(jī)，該色選機(jī)利用光譜分析技術(shù)聯(lián)用鷹眼技術(shù)、云技術(shù)相機(jī)、云圖像采集處理技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，可深度識(shí)別普通色選機(jī)不能識(shí)別的微小雜質(zhì)，并且能對(duì)茶葉的條形大小、長(zhǎng)短、粗細(xì)及嫩度等精細(xì)分級(jí)。這種智能色選機(jī)不僅應(yīng)用于茶葉領(lǐng)域，還可用于糧食、種子、礦物等的精選，提高批量物料的整體質(zhì)量和外觀。
3、其他技術(shù)
除計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代儀器檢測(cè)技術(shù)外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、AI技術(shù)、芯片技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)也被融合應(yīng)用于茶園管理、茶葉加工、物流倉(cāng)儲(chǔ)等各個(gè)環(huán)節(jié)，使茶機(jī)研發(fā)及茶行業(yè)的發(fā)展邁上新臺(tái)階。
在茶園管理作業(yè)環(huán)節(jié)，傳感器、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)茶園的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使茶園作業(yè)過程更加智能、高效。如前端傳感器(葉面溫度傳感器、莖稈生長(zhǎng)傳感器、土壤水分傳感器等)可自動(dòng)將茶園土壤及氣候條件等數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，PC端通過手機(jī)APP可隨時(shí)隨地進(jìn)行監(jiān)管、精準(zhǔn)灌溉與施肥，實(shí)現(xiàn)茶園智慧管理。利用無(wú)人機(jī)大面積遙感圖像與地面不間斷視頻監(jiān)測(cè)技術(shù)，可對(duì)機(jī)采茶樹的生長(zhǎng)信息進(jìn)行大數(shù)據(jù)采集，再借助分析、建模便可預(yù)測(cè)每輪次的適采時(shí)期、產(chǎn)量及機(jī)采品質(zhì)，從而提高茶葉機(jī)械化采摘的質(zhì)量和效率。
在茶葉加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)，應(yīng)用AI技術(shù)建立自動(dòng)除雜生產(chǎn)線，通過最先進(jìn)的認(rèn)知視覺檢測(cè)可識(shí)別茶葉中的各類雜質(zhì)，同時(shí)自動(dòng)化地完成上料、輸送、拍照、分析、挑揀、復(fù)檢、收集等各個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)茶葉精制加工生產(chǎn)線的自動(dòng)化與智能化。在物流倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)，利用射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)閱讀器與產(chǎn)品標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)通信，追溯茶葉生產(chǎn)信息以優(yōu)化供應(yīng)鏈管理。
由此，在茶葉的種植栽培、生產(chǎn)加工、保管運(yùn)輸?shù)确矫?，各?xiàng)技術(shù)共同促進(jìn)了茶產(chǎn)業(yè)信息化、智能化發(fā)展。
05我國(guó)茶葉機(jī)械發(fā)展中的問題、對(duì)策與展望
我國(guó)茶葉機(jī)械化發(fā)展雖然取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但與食品工業(yè)的機(jī)械化程度相比仍存在較大差距，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)對(duì)策來加快茶產(chǎn)業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型。
1、存在問題
雖然人們機(jī)械化管理茶園、機(jī)械化加工茶葉的意識(shí)不斷增強(qiáng)，部分茶區(qū)也處于相對(duì)較高的機(jī)械化水平，但就整體研究力度和發(fā)展?fàn)顩r而言，仍存在以下問題：
(1)我國(guó)茶機(jī)裝備總體水平偏低，自動(dòng)化生產(chǎn)線尚未完全實(shí)現(xiàn)智能化。
(2)茶機(jī)的研究發(fā)展不平衡，大部分精制機(jī)械創(chuàng)新程度不高。
(3)茶機(jī)整體技術(shù)含量不高，能源使用效率低。
(4)大多茶機(jī)缺乏高新技術(shù)的應(yīng)用，且與農(nóng)藝融合度不高。
(5)設(shè)備新舊混用，存在安全隱患，缺乏相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。
2、原因及對(duì)策
從文獻(xiàn)研究及茶機(jī)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析原因，主要是：
(1)茶機(jī)行業(yè)本身處于落后地位，國(guó)家對(duì)行業(yè)扶持力度仍有待加強(qiáng)。
(2)茶機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)無(wú)序，茶機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)滯后。
(3)茶園分布零散，作業(yè)機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度不高。
(4)茶機(jī)制造企業(yè)規(guī)模小，新產(chǎn)品開發(fā)能力薄弱。
(5)缺乏茶機(jī)專業(yè)從業(yè)人員，無(wú)法充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的功能。
針對(duì)上述原因應(yīng)盡快健全農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼制度，加大政策扶持力度;加快茶機(jī)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，加大企業(yè)技術(shù)服務(wù)力度;建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)茶園基地，奠定機(jī)械化生產(chǎn)基礎(chǔ);加大科研投入力度，組建更多創(chuàng)新科研團(tuán)隊(duì);加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)交流，提高茶機(jī)技術(shù)服務(wù)。
3、展望
目前，我國(guó)茶葉加工基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，單機(jī)設(shè)備趨向于高效節(jié)能、連續(xù)化發(fā)展，生產(chǎn)線向著連續(xù)化、自動(dòng)化、清潔化和智能化方向發(fā)展，茶園作業(yè)機(jī)械的發(fā)展也在不斷推進(jìn)?，F(xiàn)代科技與信息技術(shù)等高新技術(shù)逐步被應(yīng)用于茶葉加工的各個(gè)環(huán)節(jié)，并取得巨大進(jìn)步。隨著國(guó)家對(duì)茶葉產(chǎn)業(yè)的重視，茶機(jī)補(bǔ)貼等各項(xiàng)優(yōu)惠政策的出臺(tái)以及茶機(jī)科研人員隊(duì)伍的壯大，未來的茶葉機(jī)械將實(shí)現(xiàn)真正意義的智能化發(fā)展，“機(jī)器換人”的時(shí)代指日可待!
作者簡(jiǎn)介：
張銘銘
碩士，中華全國(guó)供銷合作總社杭州茶葉研究院工藝技術(shù)與裝備研究所團(tuán)隊(duì)成員，茶葉加工與機(jī)械團(tuán)隊(duì)科技特派員，中茶裝備公眾號(hào)編輯，主要從事茶葉機(jī)械加工與品質(zhì)調(diào)控研究。參與國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等國(guó)家級(jí)項(xiàng)目4項(xiàng)，浙江省青年基金、浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等省級(jí)項(xiàng)目4項(xiàng)，地方性技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目2項(xiàng)。以第一作者或通訊作者發(fā)表SCI/EI等科技論文10余篇，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利2項(xiàng)。
來源：中國(guó)茶葉加工
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