8月31日，中國工程院2023年院士增選有效候選人名單公布。安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)教授、茶樹生物學(xué)與資源利用國家重點實驗室主任、中國國際茶文化研究會副會長宛曉春名列其中。
中國工程院院士是國家設(shè)立的工程科學(xué)技術(shù)方面的最高學(xué)術(shù)稱號，為終身榮譽。目前，中國工程院2023年院士增選提名工作已經(jīng)結(jié)束，經(jīng)中國工程院第八屆主席團第六次會議審議，中國工程院黨組審定，確認中國工程院2023年院士增選有效候選人655人。其中，農(nóng)業(yè)學(xué)部89人，宛曉春便歸屬于農(nóng)業(yè)學(xué)部增選有效候選人，提名人為中國工程院院士劉仲華。
今年5月30日，以“點亮精神火炬”為主題，慶祝全國科技工作者日暨全國創(chuàng)新爭先獎表彰大會隆重召開。會上，宛曉春教授受到表彰，被授予全國創(chuàng)新爭先獎。作為我國茶學(xué)學(xué)科領(lǐng)軍人才，40多年來，宛曉春為我國茶學(xué)人才培養(yǎng)、科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出了突出貢獻，大大提升了中國茶的國際影響力。
▲宛曉春榮獲“全國創(chuàng)新爭先獎”在他看來，中國的茶學(xué)科研工作者有義務(wù)將中國茶業(yè)發(fā)揚光大。他率先繪制中國種茶樹的基因組圖譜，主導(dǎo)我國六大茶類分類體系上升為ISO國際標準，首創(chuàng)綠茶自動化加工數(shù)字化品控技術(shù)與裝備，發(fā)掘黃茶健康功效和品質(zhì)形成機理，創(chuàng)建茶學(xué)國家重點實驗室，牽頭制訂多地茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃……用實際行動踐行了習(xí)近平總書記“要統(tǒng)籌做好茶文化、茶產(chǎn)業(yè)、茶科技這篇大文章”的諄諄教誨。
▲宛曉春
“世界茶”：一葉盛行全球
這是我人生中難忘的時光，因其最有價值和意義，我無怨無悔。
——宛曉春
“茶，源自中國，盛行世界。”這是今天世人的共識。
然而，在20世紀中葉，國際上關(guān)于茶樹起源卻存在兩種聲音：一個是印度起源論，一個是中國起源論。宛曉春的導(dǎo)師、我國茶學(xué)泰斗陳椽教授通過大量歷史文獻，尋根考據(jù)論證了中國西南地區(qū)是茶樹起源地。在導(dǎo)師的研究基礎(chǔ)上，宛曉春覺得，除了文獻考據(jù)的溯源，茶樹起源地還需要利用科學(xué)手段提供更為客觀的證明，“要通過解析茶樹基因組，用準確的數(shù)據(jù)進一步支持中國是茶樹起源地的觀點”。
2008年起，宛曉春開始了這項“前無古人”的科研工作?！耙磺袕牧汩_始。缺人才，缺技術(shù)，缺經(jīng)費”，他如是回憶。茶樹雜合度高，其基因組的繪制比其他作物難度更大?！半m然次生代謝、功能基因等方面的生物技術(shù)工作我們以前也做過，但都是在某些特定的點上，并未涉及真正的組學(xué)技術(shù)。只能一邊做、一邊學(xué)，一邊引進人才、擴充團隊?！?/p>
原始創(chuàng)新何其艱難?在探索過程中，每一組數(shù)據(jù)的獲取，每一個機制的解析，都是從0到1的進步，僅僅是尋找合適單倍體樣本的途徑就耗費了整整兩年時間，但最終卻以失敗告終，一切又回到了原點。作為團隊首席，宛曉春無疑承受著更多的壓力，但他覺得，這件事如果中國人不做，可能會被印度、日本或者其他的國家搶先做，“作為一名中國茶學(xué)科研工作者，是有愧于先祖的”。在哪兒跌倒就在哪兒爬起來，他帶領(lǐng)團隊成員調(diào)整材料篩選工作方向，這一堅持就是10年?？嘈娜?，天不負，2018年，宛曉春團隊最終成功繪制了茶樹的高質(zhì)量參考基因組圖譜，在世界上首次破解中國種茶樹的全基因組信息，并從基因組層面系統(tǒng)解開了茶葉中富含獨特的風味物質(zhì)之謎。這一重大科學(xué)突破不僅為中國茶樹起源地“正了名”，也為全世界茶學(xué)研究提供了指引。
“得知成果被美國科學(xué)院院刊刊出的瞬間，我內(nèi)心的感慨多于喜悅。”宛曉春坦言，成功的興奮之外，更多是作為一名中國茶學(xué)科研工作者春華秋實的幸福感、無愧使命的責任感和不言放棄的成就感。此后4年里，這篇論文被引用了600多次，意味著這項重大科學(xué)工作受到科學(xué)界的廣泛關(guān)注，引領(lǐng)推動了茶學(xué)基礎(chǔ)研究的快速發(fā)展。
在成功繪制茶樹基因組圖譜之后，宛曉春又一次被強烈的使命感驅(qū)使?！爸袊遣枞~第一大國，然而茶葉的ISO國際標準卻一直由外國人主導(dǎo)和制定?！币彩窃?008年，宛曉春擔任國際標準化組織食品技術(shù)委員會茶葉分委會成員，面對我國在茶葉國際標準化建設(shè)方面的滯后，他決心通過標準的制定，讓中國茶拿回國際話語權(quán)?！皹藴适且环N重要的技術(shù)規(guī)范，掌握了國際標準制定的主導(dǎo)權(quán)，可以加強技術(shù)方面的支配力，進而占據(jù)競爭優(yōu)勢?！?/p>
“正是因為站在‘巨人的肩膀’上，我們的茶葉分類國標工作才有了一定基礎(chǔ)?！闭劶拔覈枞~分類方法的源起，他介紹說，早在1979年，導(dǎo)師陳櫞教授就撰寫了《茶葉分類理論與實踐》一文，將茶葉分成綠茶、黃茶、黑茶、青茶(俗稱烏龍茶)、白茶和紅茶6類。這個分類方法奠定了現(xiàn)代茶葉科學(xué)分類的基礎(chǔ)，并被廣泛認可和應(yīng)用，但未以標準的形式進行規(guī)范。而隨著國際化進程的不斷推進，宛曉春發(fā)現(xiàn)我國現(xiàn)行的分類方法主要是感官性、描述性的，外國人并不完全認同，“他們只接受指標性、科學(xué)性、量化的語言。所以我想，一定要找到一些用于分類的化學(xué)指標，形成一套國際上可以普遍接受的標準語言”。
板凳甘坐十年冷。從2008年起，宛曉春開始了長達十余年的茶葉分類標準研究工作。開始沒有經(jīng)費支持，整整8年時間甚至連一篇相關(guān)論文也沒發(fā)表。然而，面對重重困難，他卻以非凡的毅力堅持了下來。“茶葉國際標準既是業(yè)界技術(shù)規(guī)則的擬定，更是規(guī)范國際茶葉生產(chǎn)和貿(mào)易。”作為中國茶葉專家代表團主要負責人，他與中國專家團一道，在國際標準化組織食品技術(shù)委員會茶葉分委會積極爭取國際茶葉標準的制定權(quán)，在我國前期研究的基礎(chǔ)上，聯(lián)合多國的31位茶葉技術(shù)專家，將中國六大茶類的分類體系國家標準上升為ISO國際標準。
今年4月，這一國際標準最終出臺，其中規(guī)定了茶葉關(guān)鍵加工工序的名詞術(shù)語，如做形、搖青、悶黃、渥堆等都極具中國特色。這標志著我國六大茶類分類體系正式成為國際共識。作為我國在茶葉標準國際化領(lǐng)域取得的具有里程碑意義的成果，這一國際標準的發(fā)布不僅有力提升了我國茶葉標準化工作在國際上的影響力和話語權(quán)，對于規(guī)范和促進國際茶葉貿(mào)易公平與消費者權(quán)益，提升我國茶葉影響力，特別是極具中國特色的白茶、青茶(烏龍茶)、黃茶和黑茶的出口同樣具有重要意義。
“追求和堅持的不竭動力，是中國學(xué)者對國家的使命感?！泵棵空勂鸾M學(xué)工作和標準工作，宛曉春都會覺得那段時間是自己人生中難忘的時光，因其具有價值和意義，他無怨無悔。
“中國茶”：推動茶業(yè)現(xiàn)代化之路
我們不僅要攻克瓶頸難題，也要將最新成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動力。
——宛曉春
傳說“神農(nóng)嘗百草，日遇七十二毒，得荼而解之”?！笆聦嵣?，《茶經(jīng)》和《本草綱目》中都有茶葉健康功效的相關(guān)記載，但是其機理研究和具體的功效需要茶學(xué)科研工作者去挖掘和探索。”宛曉春認為，隨著人們對高質(zhì)量健康生活的追求，茶葉的健康功效將引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
用新的思路、新的技術(shù)去突破傳統(tǒng)，才能有跨越。經(jīng)過十余年的艱苦攻關(guān)與布局，宛曉春面向?qū)W科和產(chǎn)業(yè)需求，創(chuàng)建了省部共建國家重點實驗室，形成了茶樹生物技術(shù)與蛋白分析、分離與結(jié)構(gòu)鑒定、細胞分析、生理與營養(yǎng)、代謝組學(xué)、實驗動物、品質(zhì)控制和質(zhì)量安全檢測八大技術(shù)平臺。依托此平臺，宛曉春提出了茶葉健康研究的創(chuàng)新內(nèi)容，以慢性代謝病和神經(jīng)退行性疾病為攻克點的研究課題，先后挖掘發(fā)現(xiàn)了綠茶和黃茶顯著的降脂降糖的健康功效。
“要振興茶產(chǎn)業(yè)，必須實現(xiàn)茶葉加工的現(xiàn)代化?！币劳修r(nóng)業(yè)部項目及國家科技支撐計劃等項目，宛曉春將目光投向了茶葉產(chǎn)業(yè)化與標準化建設(shè)。他率領(lǐng)團隊聯(lián)合國內(nèi)茶葉機械制造、茶葉生產(chǎn)等企業(yè)，集中攻關(guān)茶葉加工生產(chǎn)技術(shù)和裝備的研發(fā)。2005年年底，課題終于取得重大突破，國內(nèi)首條“炒青綠茶初制清潔化生產(chǎn)線”宣告問世，隨后，黃山毛峰、滴水香等名優(yōu)綠茶清潔化生產(chǎn)線相繼投產(chǎn)，六安瓜片等扁形茶造型烘干關(guān)鍵設(shè)備投入生產(chǎn)，“更清潔、更嚴格的品控及更低價格”的茶出現(xiàn)在市場上。
經(jīng)過20年的努力，2021年，由宛曉春主持完成的“綠茶自動化加工與數(shù)字化品控關(guān)鍵技術(shù)裝備及應(yīng)用”榮獲2020年度國家科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部專家評價：“這些技術(shù)成果的推廣應(yīng)用，對提高我國茶葉的衛(wèi)生安全質(zhì)量和加工技術(shù)水平將產(chǎn)生深遠影響，為我國茶產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展作出了突出貢獻”。目前，相關(guān)成果技術(shù)及裝備推廣至我國所有茶區(qū)1200多家茶葉企業(yè)，累計銷售自動化加工生產(chǎn)線1270條(套)和茶葉色選機1444臺套，并出口越南、印度和韓國等10個國家700多臺套。這是宛曉春作為安徽省政協(xié)委員，勇挑“推進科技創(chuàng)新轉(zhuǎn)化，賦能徽茶產(chǎn)業(yè)”重擔，也是為向“千億徽茶產(chǎn)業(yè)”的目標努力前進的佐證。
▲宛曉春榮獲國家科學(xué)技術(shù)進步獎
頂天立地做科研，意味著既要有引領(lǐng)世界前沿科技的氣魄，又要有服務(wù)民生的追求。作為茶學(xué)科學(xué)家，宛曉春一直認為，一方面，要把產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中碰到的瓶頸凝練為科學(xué)問題進行研究;另一方面，要將最新成果轉(zhuǎn)化成為茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動力。這些年來，他把原先不為人知、產(chǎn)業(yè)效率低、產(chǎn)品效益低的皖西黃茶打造成了一個現(xiàn)代化的黃茶健康產(chǎn)業(yè)，同時研制了黃茶“三悶三烘”標準化加工技術(shù)，研建了首條連續(xù)化加工生產(chǎn)線，成本降為原來的1/5。此外，他還研發(fā)了高附加值的黃大茶純茶飲料、茉莉黃芽茶飲料、速溶茶等系列新產(chǎn)品，有效推動了安徽省夏秋茶資源高效利用和黃茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在不擴大種植面積的前提下，每畝茶園每年能為茶農(nóng)增收2000～2500元，產(chǎn)量和產(chǎn)值近5年分別增加3～5倍，助力大別山革命老區(qū)扶貧和鄉(xiāng)村振興。
“心中茶”：品味半世人生
每個人都應(yīng)敢于創(chuàng)新、爭先作為，肩負起自己的使命，有賦能新時代的勇氣。
——宛曉春
1977年全國恢復(fù)高考，2000多萬考生涌入考場，每個人的命運和經(jīng)歷都頗具幾分神奇的色彩。宛曉春也是其中之一。
1978年年初，18歲的宛曉春考進安徽農(nóng)學(xué)院(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)前身)，師從我國茶學(xué)泰斗陳椽教授，成為恢復(fù)高考后的第一批茶學(xué)專業(yè)大學(xué)生?！爱敃r班上同學(xué)的年齡差距很大，與我同年的只有3個，其中一位同學(xué)后來成了我的夫人?！辈璧囊簧嗳缛说囊簧?。于平淡曲折之間，醞釀出芬芳與甘甜。宛曉春因茶不僅收獲了愛情，也找到了自己一生為之奮斗的事業(yè)。
▲宛曉春和妻子
在外人看來，宛曉春的求學(xué)生涯可謂光鮮，然而他自己卻說那是特殊時代背景留給自己的財富。從老師到校長，再到主政一方的官員，宛曉春坦言，身份的轉(zhuǎn)變讓他能站在更高的維度去系統(tǒng)認識科研工作的意義。如今，已卸任廳長的他以科技特派員的身份，全身心回到了自己熱愛并熟悉的科研教育崗位。
回顧自己40多載的茶味人生，變的是身份，不變的是對茶學(xué)的熱愛和執(zhí)著。近年來，宛曉春始終扎根茶學(xué)高等教育第一線，堅守在茶學(xué)科研的最前端。他繼承了導(dǎo)師甘為人梯、獎掖后學(xué)的精神，為我國茶學(xué)人才培養(yǎng)傾注了一生的心血。迄今，他帶出碩士78人、博士31人、博士后20人，還培養(yǎng)了4位H指數(shù)位列茶學(xué)領(lǐng)域全球前十的學(xué)者和以黨的十九大代表、國家青千、國家優(yōu)青、全國脫貧攻堅先進個人、國家茶產(chǎn)業(yè)體系崗位科學(xué)家、全國優(yōu)秀科技工作者等為代表的一批優(yōu)秀中青年人才。同時，他還搭建了省部共建國家重點實驗室和國際合作聯(lián)合實驗室的平臺，領(lǐng)銜組建了茶樹次生代謝長江學(xué)者創(chuàng)新團隊，團隊被授予國家級教學(xué)團隊、黃大年式教師團隊和全國專業(yè)技術(shù)人才先進集體等稱號。
人生如茶，杯中歲月。如今，與茶相伴半生的宛曉春雖已過了花甲之年，但仍在茶學(xué)研究的道路上砥礪前行。對我國未來茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，他總結(jié)提出了“四化”的發(fā)展目標：茶園管理要實現(xiàn)機械化，茶葉初制要實現(xiàn)智能化，茶葉精制要實現(xiàn)輕簡化，拼配品質(zhì)要實現(xiàn)數(shù)字化?！啊奈濉陂g，茶業(yè)要靠創(chuàng)新來自立自強。無論是學(xué)者、茶企還是茶農(nóng)，都應(yīng)肩負起自己的使命，為新時代中華茶業(yè)的蓬勃發(fā)展貢獻力量，讓中國茶，香溢世界?！?/p>
來源：科學(xué)中國人
作者：鄭心 蔡巧玉 衛(wèi)婷婷
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綠茶是非發(fā)酵茶，較多地保留了鮮葉的天然物質(zhì)，含有茶多酚、葉綠素、咖啡堿、氨基酸、維生素等多種營養(yǎng)成分，特別是多酚類化合物含量高，具有較好的保健功能。2019年中國綠茶產(chǎn)量達到177萬噸，占全國茶葉產(chǎn)量的63%。中國綠茶市場人均消費量也呈上升走勢，2018年人均消費量首次超過1 kg/人，達到1.03 kg/人，2019年達到1.05 kg/人。綠茶是中國茶葉中出口規(guī)模最大的茶類，2019年綠茶出口量占茶葉出口總量的83%。
綠茶機械化制作工藝一般經(jīng)殺青、揉捻、做形、烘焙等工序，殺青、揉捻和烘焙一般可以由通用裝備來完成，但做形裝備則為專用裝備，對外形不同的綠茶應(yīng)由不同的做形裝備完成。文章綜述了芽(條)形、片形、顆粒形等典型綠茶做形裝備研究現(xiàn)狀及存在的問題，并對綠茶做形裝備的發(fā)展趨勢進行了分析。
01
芽(針、條)形綠茶做形裝備研究
▲ 安吉白茶(條形綠茶)
茶葉理條機是芽(針、條)形綠茶做形關(guān)鍵設(shè)備，最早出現(xiàn)于安徽宣城地區(qū)，利用曲柄滑塊機構(gòu)驅(qū)動U形槽鍋實現(xiàn)直線往復(fù)運動，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用穩(wěn)定、維護方便等優(yōu)點，深受我國茶農(nóng)喜愛，在茶葉加工生產(chǎn)線中已廣泛應(yīng)用。茶葉在往復(fù)運動的U形槽鍋中被拋起與槽鍋壁產(chǎn)生碰撞，在動摩擦、擠壓力的作用下使茶葉產(chǎn)生形變;在加熱裝置熱作用下茶葉葉片水分減少并軟化收縮，同時配合機械力的作用進行做形;加熱過程產(chǎn)生熱化學(xué)作用會引起茶葉內(nèi)質(zhì)成分的變化，有利于茶葉色、香、味等重要特征的形成，U形槽鍋作為理條機重要組成部件，其槽鍋形狀及設(shè)計參數(shù)直接影響到理條質(zhì)量。
國內(nèi)眾多專家學(xué)者對理條機關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)及創(chuàng)新設(shè)計展開研究，程玉明等曾對理條機的槽鍋展開設(shè)計研究，U形槽寬加深為115 mm、U形槽深增加到100~110 mm、采用兩邊圓弧曲率半徑差為5 mm的不對稱結(jié)構(gòu)、槽鍋底部增加三條導(dǎo)葉筋，以增強理條葉與鍋壁的撞擊力，加強筋對理條葉產(chǎn)生的搓擦效果，同時增強了茶葉的翻動特性和透氣性，提高理條做形質(zhì)量;趙祖光對茶葉理條機往復(fù)運動的導(dǎo)軌進行改進，將雙圓柱形滑軌副改為一圓一平滑軌，通過對比試驗得出新設(shè)計的滑軌副可以提高機器壽命，在一定程度上提高了制茶品質(zhì)。
茶葉理條機的驅(qū)動機構(gòu)為曲柄滑塊機構(gòu)，當設(shè)計的最小傳動角過小，會造成機構(gòu)傳動卡滯、沖擊及振動現(xiàn)象，同時影響茶葉成形率。傳統(tǒng)的設(shè)計方法過程較繁，且一般較難獲得最大傳動角，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶機課題組運用蟻群算法對茶葉理條機的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計，選取最小傳動角及成條率為目標函數(shù)，以理條機的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)為設(shè)計變量，根據(jù)茶葉理條機作業(yè)時具體結(jié)構(gòu)要求為約束條件，建立了茶葉理條機多元非線性優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型，運用蟻群算法和Matlab語言，編制了基于蟻群算法的優(yōu)化設(shè)計求解程序，結(jié)果為，曲柄長度a為59.1 mm，連桿長度b為341.5 mm，偏心距e為57.5 mm，滑塊行程H為120 mm，輔助角β為8.26°，極位夾角θ為3.5°，最小傳動角γmin為70.1°。優(yōu)化后的最小傳動角由50°增大到70.1°，使傳動更加平穩(wěn)，振動減輕，噪音降低;槽鍋的卡滯現(xiàn)象消失，理條機的成條率也有所增加，理條機優(yōu)化前后的參數(shù)如表1所示。
曲柄滑塊機構(gòu)屬非對稱結(jié)構(gòu)，理條機作業(yè)時連桿的慣性力難以平衡，造成振動噪音較大。為了以最小的成本降低理條機的振動噪音，在不改變理條機傳動機構(gòu)及主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶機課題組對理條機進行了減振方面的創(chuàng)新設(shè)計，傳統(tǒng)理條機存在單機不對稱，整機分為上下兩層，每層包括由各自的曲柄連桿機構(gòu)組成的兩個相同的振動單元，每個振動單元的曲柄轉(zhuǎn)動中心和連桿在連接板的鉸接點位于同一水平線上，能夠保證四個連桿的任意時間的慣性力均對稱，以減小機器振動;為了平衡傳統(tǒng)理條機連桿產(chǎn)生的慣性力，設(shè)計了一種適用于茶葉連續(xù)化、清潔化生產(chǎn)線的具有低振動、低噪音的茶葉連續(xù)理條機，通過對稱布置的、形狀和重量相同的四個平衡重以平衡理條機的慣性力，可以對一階及二階慣性力進行有效平衡，提高了減振效果;以行星齒輪傳動機構(gòu)取代曲柄滑塊機構(gòu)，與后者相比，行星齒輪組具有良好的對稱性，創(chuàng)新機構(gòu)具有更好的傳動平穩(wěn)性及較低的振動、噪音;張小福設(shè)計了一種理條機的氣動驅(qū)動裝置，利用氣動驅(qū)動振動、噪音較小的特點及易于電控的特點，以高速氣缸通過電磁閥換向驅(qū)動往復(fù)式茶葉理條機，以紅外線陶瓷發(fā)熱板為加熱元件，具有熱效率高，傳動平穩(wěn)的優(yōu)點。
隨著各種名優(yōu)茶生產(chǎn)線的建立，連續(xù)多級式理條機被廣泛引用。陳根生等根據(jù)芽形名優(yōu)綠茶品質(zhì)要求及工藝需求，在理條環(huán)節(jié)采用三級連續(xù)理條機組，通過試驗研究確定了三個理條機組的振動頻率及理條溫度，成條率可達80%以上，茶葉加工生產(chǎn)線中的理條機組各單機原理與現(xiàn)有的理條機相似，但由于每一級理條機的槽鍋的傾角、U形槽寬度與槽深等均可依工藝要求確定而不相同，故每一級的理條時間、溫度等工藝參數(shù)都可最大限度適應(yīng)該階段的茶葉加工工藝要求。
近年來浙江川崎茶業(yè)機械有限公司生產(chǎn)的60K-S系列精揉機、寧波姚江源機械有限公司的6CRJ系列精揉機等可用于恩施玉露、雨花茶、古丈毛尖、安化松針、信陽毛尖等針芽形名優(yōu)綠茶的做形工序。盤式揉捻機在進行揉捻作業(yè)時，對揉捻葉只有機械力的作用，并且揉捻過程系在封閉的揉桶內(nèi)進行。而精揉機除了對茶葉有機械力的作用外，還有熱的作用，更有利于茶葉成形，并能減小破碎率。同時精揉機為開放式結(jié)構(gòu)，透氣性好，能有效地控制茶葉水分，保證茶葉葉底嫩綠明亮，故加工出的成品茶，條索緊細圓直，鋒苗挺秀，香氣清高。
▲ 川崎精揉機在雨花茶中的應(yīng)用
(南京盛峰茶業(yè)有限公司供圖)
02
片形綠茶做形裝備研究
▲ 龍井茶(片形綠茶)
長板式扁形茶炒制機是名優(yōu)扁形綠茶(龍井茶)做形的關(guān)鍵設(shè)備之一，于1999年研制成功，經(jīng)改進和優(yōu)化后投入實際加工生產(chǎn)中。將計算機控制技術(shù)應(yīng)用到扁形茶炒制機中，通過計算機系統(tǒng)將茶農(nóng)生產(chǎn)經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為計算機語言，降低了對操作者的技術(shù)要求，提高了茶葉加工的科技水平。2000年左右，浙江新昌茶區(qū)開始應(yīng)用長板式扁形茶炒制機進行龍井茶做形，因為該機在一定程度上具有磨光作用，能較好地適應(yīng)龍井茶的做形工藝需求。隨著長板式扁形茶炒制機的推廣使用，扁形茶的炒制作業(yè)實現(xiàn)了機械化，并能與多功能電熱理條機配合使用，發(fā)揮各自性能優(yōu)點，提高成茶品質(zhì)和工作效率。
隨著設(shè)計水平的不斷創(chuàng)新，長板式單鍋扁形茶炒制機自動化程度獲得顯著提高。機器在工作時，使用者可通過人機對話設(shè)置各加工參數(shù)，儲存在電腦內(nèi)的數(shù)據(jù)直接對整個炒茶過程進行自動控制，無需人為干預(yù)，從而實現(xiàn)茶葉加工過程全程自動化;夏建仁等對龍井茶機械化加工工藝進行了研究，將全自動和半自動的兩臺長板式龍井茶炒制機組合進行扁茶做形，優(yōu)化了扁形茶機械加工工藝，提高了扁形茶做形品質(zhì)。
由于茶葉需求日益提高，扁形茶單機加工機械雖能滿足龍井(扁形)茶做形要求，卻無法實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，為滿足龍井(扁形)茶半連續(xù)化及連續(xù)化、智能化生產(chǎn)方式，國內(nèi)眾多企業(yè)、高校開展研究并取得一定進展。為滿足上述需求，杭州千島湖豐凱實業(yè)有限公司進行了如表2所示的創(chuàng)新設(shè)計，即將3臺或4臺長板式龍井(扁形)茶炒制機前后串聯(lián)，作業(yè)時，第一臺炒制機主要負責殺青工序，第二臺負責繼續(xù)殺青和初步做形工序，第三臺主要負責繼續(xù)做形工序，第四臺主要負責磨光工序。通過這四個工序，龍井(扁形)茶炒制的全過程得以完成，目前該裝備已應(yīng)用于龍井茶生產(chǎn)線中。
▲ “豐凱牌”6CCB-983D型三鍋連續(xù)扁茶炒制機
扁形綠茶具有代表性的產(chǎn)品類型有西湖龍井(有梗)及六安瓜片。兩者雖都是扁形，但在外形上具有較大差別。前者為較平的片形，后者則為形如瓜子、略帶彎曲。上述長板式扁形茶炒制機只能用于龍井茶做形，不能用于六安瓜片。
六安瓜片的做形一般是用理條機，但容易使條形過直、卷曲欠缺，在多年的制茶實踐中，通常在理條機的U形槽鍋中放置加壓棒來完成做形工序，在U形槽鍋的帶動下，槽鍋內(nèi)的茶葉沿U形槽產(chǎn)生翻滾、拋起、與槽鍋壁產(chǎn)生碰撞，同時U形槽鍋內(nèi)的加壓棒在槽鍋內(nèi)做以槽鍋寬度為直徑的似圓周運動，對槽鍋內(nèi)的茶葉產(chǎn)生沖擊壓力作用，最終成形，但加壓棒的釋放及回收還是要靠人工完成，這不僅加大了勞動強度，也不利于茶葉清潔化生產(chǎn)，且無法實現(xiàn)自動化，另外茶葉加工質(zhì)量要受到工人技術(shù)經(jīng)驗的制約，無法達到標準化生產(chǎn)要求，影響成茶品質(zhì)。
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶機課題組設(shè)計了一種具有自動加壓功能做形裝備用于六安瓜片的做形工序，降低了勞動強度，實現(xiàn)了六安瓜片連續(xù)化、清潔化生產(chǎn)。所設(shè)計的氣動式自動加壓茶葉理條機如圖1所示，是一種機、電、氣一體化的茶葉自動化加工設(shè)備，由氣缸、活塞桿、吊環(huán)支架和吊環(huán)組成，實現(xiàn)了做形工序的自動加壓，該設(shè)備于2007年應(yīng)用在六安瓜片生產(chǎn)線至今，效果良好。
03
顆粒形及卷曲形綠茶做形裝備研究
▲ 貴州綠寶石(顆粒形綠茶)
不同顆粒形綠茶機制加工工藝雖然不同，但主要由殺青、揉捻、做形和烘焙等關(guān)鍵工序組成，而做形工序?qū)︻w粒形綠茶形成獨特卷曲外形起著關(guān)鍵作用，雙鍋曲毫炒干機是顆粒形綠茶做形的關(guān)鍵設(shè)備，茶葉在高溫炒鍋內(nèi)受炒手板推壓力、茶葉間摩擦力、茶葉與炒鍋內(nèi)壁摩擦力、茶葉自身重力等多個方向的作用力下，逐漸向內(nèi)收緊成圓球顆粒狀，以完成做形工序。
20世紀80年代，84型珠茶炒干機研制成功并在全國珠茶生產(chǎn)區(qū)推廣使用，因其茶灶的設(shè)計會造成環(huán)境和茶葉的污染，不符合我國茶葉無公害化生產(chǎn)的理念，需對茶灶進行結(jié)構(gòu)改進，浙江省上虞市改進的新茶灶應(yīng)用時間雖短、整體不夠完善，但對茶葉清潔化生產(chǎn)具有重要意義。
6CCGQ-50型雙鍋曲毫炒干機作為名優(yōu)茶加工做形的重要機型之一，關(guān)鍵在于炒茶溫度、炒板擺速與擺幅等，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算控制理念逐漸應(yīng)用于茶葉加工領(lǐng)域，實現(xiàn)自動化加工，降低茶農(nóng)的技術(shù)要求，提高經(jīng)濟效益，可進行大規(guī)模批量生產(chǎn)加工，浙江紅五環(huán)制茶裝備股份有限公司研制生產(chǎn)的6CCQ-60型炒干機采用單片機技術(shù)實現(xiàn)炒茶溫度、時間、炒板擺幅等參數(shù)的自動控制，提高了炒茶機械的智能化水平。
▲ “春江牌”6CCQ-50型雙鍋曲毫機
做形工序中所應(yīng)用的雙鍋曲毫機，主要利用曲柄搖桿機構(gòu)來模擬人工炒茶作業(yè)。曲柄為主動件，帶動搖桿左右擺動，搖桿驅(qū)動與其同軸安裝的炒板在炒鍋內(nèi)不斷擺動，以實現(xiàn)顆粒型綠茶做形。
由于曲柄搖桿機構(gòu)結(jié)構(gòu)不緊湊，占用空間較大;曲柄搖桿機構(gòu)在運動過程中的加速度及速度均有較大變化，導(dǎo)致茶葉受熱不均勻、振動噪音較大。加之上述機構(gòu)的傳統(tǒng)設(shè)計以經(jīng)驗為主，運動性能不佳，易造成運動卡滯及較大振動，影響成品茶品質(zhì)。
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶機課題組對上述機構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計。以最小傳動角最大化為目標函數(shù)，建立雙鍋炒茶機的優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型，運用Matlab編制基于蟻群算法的優(yōu)化程序進行優(yōu)化計算及驗證又通過3因素3水平正交試驗，探究貴州珠茶初烘葉含水率、第一次造形時間、第二次造形炒板的擺動頻率對珠茶成形勻度和碎茶率的影響，獲得的最佳參數(shù)組合分別為：初烘葉含水率50%、第一次造形時間50 min、第二次造形炒板的擺動頻率2.58 Hz;李為寧等用Solidworks建立了雙鍋曲毫機的3D虛擬樣機，基于離散元法建立茶葉顆粒及接觸力學(xué)模型，運用EDEM軟件對做形過程進行了仿真計算，以成形率最大化和碎茶率最小化為目標函數(shù)，對炒板關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)進行了優(yōu)化仿真設(shè)計，同時運用2因素3水平試驗進行驗證，獲得了弧形炒板的最優(yōu)擺速及擺幅;鄭紅發(fā)等以6CCGQ-50型雙鍋曲毫炒干機為試驗對象，開展螺形茶造型技術(shù)研究，得到了曲毫的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)為投葉量6 kg/鍋、曲毫溫度180 ℃、炒制時間75 min，上述優(yōu)化結(jié)果如表3所示。
傳統(tǒng)的珠茶炒干機仍為單機生產(chǎn)，作業(yè)中需人工操作，以完成上料、出料及并鍋環(huán)節(jié)，難以適應(yīng)連續(xù)化生產(chǎn)需求。安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶機課題組設(shè)計出一種基于自動供料的珠茶連續(xù)化做形控制系統(tǒng)以及控制方法，該系統(tǒng)自動化程度高，基于程控的自動稱重系統(tǒng)可進行自動定量加料，設(shè)計的基于雙搖桿機構(gòu)可實現(xiàn)槽鍋支架翻轉(zhuǎn)自動下茶，PLC控制并鍋環(huán)節(jié)可進行復(fù)炒，實現(xiàn)珠茶做形的連續(xù)化生產(chǎn)。
一些曲毫類卷曲形綠茶做形(如碧螺春)，可用揉捻機進行初步揉捻成條，然后采用6CB-180型碧螺春整形機，6CCQ-50G型曲毫炒干機，6CL-30型名茶搓螺機，6SCG-50CDT型雙鍋曲毫機，6CRQ-60型瓶式曲毫機等完成做形。般溫度設(shè)定在60~80 ℃，在熱及機械力的同時作用下完成做形工序，同時要求透氣，保持茶葉色澤翠綠。上述時間一般為20~30 min，炒至茶條卷曲，含水量為10%左右，可出茶攤涼。
04
茶葉加工溫度控制系統(tǒng)研究
溫度是綠茶做形工序中的關(guān)鍵參數(shù)，對茶葉的成型和品質(zhì)提升有著重要的意義。理條是使茶葉在一定溫度下受熱的作用使葉片軟化，溫度的控制精度直接影響成條率，李文萃等研究了香茶機械化、連續(xù)化加工滾炒溫度、次數(shù)對其成茶品質(zhì)的影響。趙瑤等根據(jù)針形茶做形要求，研制CJL-5型針形茶自動控溫整形操作臺，采用遠紅外加熱方式并實現(xiàn)自動控溫。范起業(yè)等研究了不同殺青溫度對香茶品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)80型電磁滾筒殺青機殺青，在投葉量為130 kg/h時，滾筒三段式加熱元件溫度為290 ℃-280 ℃-265 ℃時，可獲最佳的成茶品質(zhì)。
傳統(tǒng)茶葉理條機理條溫度控制波動較大，為了防止茶葉在理條過程中出現(xiàn)色澤變黃、變暗或產(chǎn)生焦味的現(xiàn)象，需要精確控制理條溫度，提高茶葉的加工質(zhì)量。傅杰設(shè)計了茶葉理條工藝參數(shù)模糊決策控制器及模糊PID溫度控制器，并利用Matlab/simulink對上述控制系統(tǒng)進行了仿真計算，以解決茶葉理條機溫度控制精度不高的問題;近年來模糊控制相關(guān)算法已成功應(yīng)用于工程控制中，王小勇等通過模糊算法進行理條機溫度控制，運用Matlab對溫度控制系統(tǒng)進行仿真試驗，使得理條機的主副加熱部件具有較高的穩(wěn)定性，穩(wěn)態(tài)精度高，抗干擾能力強，提高了理條的成茶品質(zhì);任桂英等通過PLC和相關(guān)控制元件組成控制系統(tǒng)，對溫度、頻率等參數(shù)進行設(shè)計，提高了茶葉理條過程的自動化，便于用戶簡單操作;烏蘭等通過IPSO對模糊PID控制器進行參數(shù)優(yōu)化，使得控制系統(tǒng)可根據(jù)烘干機熱風爐的實時溫度，自動調(diào)節(jié)排煙量，保證烘干機溫度的恒定。
根據(jù)茶葉物料烘焙時具有遲滯、大慣性和非線性的特點，采用傳統(tǒng)PID控制時溫度控制精度不高，超調(diào)量較大，魯棒性差，李兵等設(shè)計了一種基于模糊 PID控制原理設(shè)計的溫度控制器，用于六安瓜片茶烘焙，具有較好的動態(tài)及靜態(tài)性能，溫度控制精度高、超調(diào)小，當葉溫設(shè)置為80 ℃時，能得到較好的烘焙品質(zhì);安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶機課題組設(shè)計了一種基于動態(tài)矩陣控制的茶葉烘干機，烘干機采用多層隧道式，采用上加熱方式，加熱元件為電加熱遠紅外輻射板，運用DMC-PID串級溫度控制系統(tǒng)(如圖2)，前級的DMC算法提高溫度控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)能力與魯棒性;后級PID算法提高系統(tǒng)的抗干擾性能。
傳統(tǒng)PID控制、FUZZY-PID及DMC-PID控制技術(shù)現(xiàn)已應(yīng)用于茶葉溫度控制系統(tǒng)中，上述三種溫度控制系統(tǒng)的溫度響應(yīng)曲線如圖3所示，常規(guī)PID溫控精度低且超調(diào)量為15%，F(xiàn)UZZY-PID溫控的超調(diào)量為10.5%，而采用DMC-PID串級溫控的超調(diào)量為5.9%，可提高溫度控制精度及成茶品質(zhì)。
05
發(fā)展趨勢
綠茶做形裝備是形成各種綠茶獨特品質(zhì)的關(guān)鍵，也是模擬人工炒茶的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其發(fā)展趨勢從最初的單機作業(yè)逐漸向連續(xù)化、智能化方向發(fā)展。成熟的工業(yè)自動化控制及傳感器技術(shù)正逐步輻射至茶機設(shè)計領(lǐng)域，更多地應(yīng)用了傳感器技術(shù)和機、電、氣一體化等先進技術(shù);做形裝備的傳動機構(gòu)也從簡單的平面機構(gòu)向空間機構(gòu)發(fā)展，傳動機構(gòu)結(jié)構(gòu)更加緊湊、傳動效率更高、運行振動噪音更小、同時產(chǎn)生了多種創(chuàng)新機構(gòu)。通過運用現(xiàn)代智能算法進行了關(guān)鍵機構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計，相關(guān)機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計水平得以提高。
今后，茶葉做形機械將以食品工程、機械電子、自動化技術(shù)及人工智能多學(xué)科交叉為特點，同時做形生產(chǎn)線的標準化、系列化、通用化及智能化水平也將日益提高。
來源：中國茶葉加工
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蒙頂石花是什么茶？被稱為“昔日帝王茶”的蒙頂石花，以造型自然美觀，狀如苔蘚、沖泡后形似花，茶香清新，滋味鮮爽回甘而享譽盛名。知道蒙頂石花是什么茶？蒙頂石花屬于什么茶嗎？
蒙頂石花是蒙頂山茶中最具代表性的茶葉之一。那什么是蒙頂山茶？蒙頂山茶，又稱蒙頂茶，產(chǎn)自地橫跨四川名山、雅安兩縣的蒙山，是蒙山出產(chǎn)的各類名茶的總稱，因產(chǎn)自蒙山之頂，故命名為“蒙頂山茶”。
蒙頂石花屬于綠茶，是綠茶中的扁形綠茶，更是中國最早出現(xiàn)的扁形茶。因外形自然美觀，如叢林古石上寄生的苔蘚，沖泡之后整芽形似花，又因產(chǎn)自蒙山之頂，故而稱為蒙頂石花。由于蒙頂石花是中國歷史上唯一能夠持續(xù)一千多年成為供應(yīng)皇室的茶品，因此又被稱為“昔日帝王茶”。
蒙頂石花其名起源于唐朝，據(jù)史料考證：唐天寶元年，蒙山雀舌茶被列為貢茶，當時我國西南諸域凡以一芽一葉初綻原料制作的散茶，以形命名都統(tǒng)稱為“雀舌”，蒙山雀舌遂被籍名為“石花”以貢。
李肇《唐.國史補》劍南有蒙山石花或小方或散芽（谷芽）號稱第一，石花屬“貢茶“。
宋史《食貨典》記載：“唐人尚茶眾家，有雅州石花、露芽、谷芽第一....”“茶產(chǎn)于天下多矣，若劍南有蒙山石花.....”唐代制茶雖以團餅為主，但蒙山茶有炒青技術(shù)。蒙山石花曾受白居易、黎陽王、段成式等詩人贊譽。黎陽王有“若教陸羽持公論，應(yīng)是人間第一茶”的感嘆，宋代文同有“蜀土茶稱圣，蒙山味獨珍”的體會。這些都實實在在地反映出傳統(tǒng)的蒙山茶崇高的地位。
北宋《東齋記事》寫道：“蜀之產(chǎn)茶凡八處，雅州之蒙山、蜀州之味江、邛州之火井、嘉州之中鋒、彭州之硼品、漢州之楊村、綿州之羅村，然蒙山為最佳也”。
明陳仁錫《潛確類書》記載：“蒙頂石花春茶多不能數(shù)斤，極重于唐”，證明此時的石花，為數(shù)不多而極其珍貴。
? ?蒙頂石花，造型自然美觀，外型像石頭上苔蘚，沖泡后整芽形似花。此茶產(chǎn)于蒙山，故名蒙頂石花。
?????? 蒙山茶，產(chǎn)于四川西南的雅安市名山縣，距離成都110公里，歷史悠久，是中國最古老的名茶。蒙山茶也是中國種茶業(yè)和茶文化的發(fā)祥地之一，早在兩千多年前的西漢時期，茶祖吳理真開始在蒙頂馴化栽種野生茶樹，開始了人工種茶的歷史，從唐玄宗天寶元年(724年)到清末1100多年的時間成為中國歷史上唯一的正貢茶。
外形：扁平勻直，嫩綠油潤；
茶湯：湯色嫩綠，清澈明亮；
香味：香氣濃郁，芬芳鮮嫩；
滋味：滋味鮮嫩，濃郁回甘；
葉底：葉底細嫩，芽葉勻整。
蒙頂石花屬于高級名茶，數(shù)量極少，制工精細，要求使用工具小巧。攤茶用直徑60Cm左右的細篾簸箕，盛茶用刀式鬃刷。做茶灶高65-70Cm，鍋口直徑50Cm左右，底面平滑。燃料用木材或電加熱。
工藝流程：鮮葉堆放——殺青——攤涼——炒二青——攤涼——炒三青——攤涼——做形提毫——攤涼——烘干
1 鮮芽攤放
鮮芽脫離母體后呼吸作用仍在進行，水分通過芽表面氣孔蒸發(fā)，細胞組織脫水，引起物理變化和化學(xué)變化，在酶催化作用下，使芽質(zhì)變軟，青氣逐漸消失，淀粉分解為葡萄糖、雙糖轉(zhuǎn)化為單糖、蛋白質(zhì)和多肽分解成氨基酸等。所以經(jīng)過攤放的嫩芽，殺青時更容易脫水，比不攤放的鮮芽做成的“石花”香氣更加濃郁，滋味更加鮮醇。攤放時間4-6小時，厚道1-2Cm，攤放地要求清潔衛(wèi)生，通光透風，攤放過程中要進行翻抖，有利于水分的散發(fā)，內(nèi)含物質(zhì)向有利的方向轉(zhuǎn)化。2 殺青
“石花”屬于綠茶類，制造過程中的殺青是形成優(yōu)良品質(zhì)的關(guān)鍵工序。殺青的目的是破壞酶的活性，蒸發(fā)水分，排除低沸點青氣，形成良好的色、香、味。
殺青鍋溫140℃—100℃，由低到高，逐漸下降，可使嫩芽溫度達80℃，破壞酶的活化。
操作技術(shù)：殺青投芽每次100g，當鍋溫達到要求時，將芽投入，用雙手在鍋中翻動，待水氣大量蒸發(fā)時，改悶炒為悶抖炒結(jié)合，其手法為：采用單手，拇指和四小指分開，將鍋中茶芽連抓2-3把，當茶芽基本抓入手中時，再撒入鍋中，這樣悶抖結(jié)合，交替進行，炒至茶芽含水量53%-58%，減重率45%左右，芽色由嫩黃變成綠黃，茶香濃郁，歷經(jīng)5-6分鐘，即為殺青適度。
3 攤涼
“蒙頂石花”加工攤涼次數(shù)多，目的在于使芽內(nèi)外失水一致。每次攤涼10-20分鐘，攤涼時間過短，達不到水分重新分配的要求，容易產(chǎn)生黃變。
4 二、三青的炒制
炒二青的鍋溫在90℃~80℃，投芽量每次約60g左右，炒制3-4分鐘，炒后含水量40%-45%；炒三青的鍋溫80℃-70℃，投芽量每次90g左右，炒制3-4分鐘，炒后含水量30%左右，炒二、三青的操作技術(shù)，多用單手操作，拇指和四小指分開，將茶芽在鍋中壓扁帶抓，經(jīng)過2-3次后，茶芽已抓入手中，然后手掌向?上，將茶拋撒在鍋中，反復(fù)進行，使水分散失，茶芽形成“石花”扁平秀麗的雛形。
5 做形提毫
鍋溫50℃-70℃，將三炒攤涼后的芽100g投入鍋中，采用悶抖結(jié)合的手法，使茶芽受熱失水，約經(jīng)過2-3分鐘后，水分減至25%左右，這時茶芽的可塑性好，采用壓扁拉直手法，炒制含水15%-20%，形狀基本固定，將鍋溫提高到70℃，悶炒1-2分鐘，白毫顯露，水分減少至10%-14%即可出鍋攤涼。
6 烘干
采用烘籠進行，每籠烘100-150g，采用“文火慢烘”，溫度保持在45℃-50℃，隔3-4分鐘翻動一次，烘至含水5%左右，下烘攤涼，簸去片末，包裝貯存。
——摘自《茶葉科技》 1987.2 作者：楊天炯
水溫：由于蒙山石花采摘較嫩，水溫太高會把茶燙熟，建議水溫75—80℃。
投茶量：建議茶水比例1：50，也可根據(jù)個人口感進行適度調(diào)整。
泡茶用水：建議采用純凈水，不建議采用自來水或含鈣或鎂離子高的礦泉水。
投茶方式：建議采用上投法。
出湯時間：建議每次出2/3，這樣每泡的茶湯口感更佳。
古往今來，文人墨客對蒙山茶的稱贊甚多，摘抄部分與茶友分享：
唐.白居易《琴茶》——琴里知聞唯淥水，茶中故舊是蒙山。
唐.施肩吾《蜀茗詩》——山僧問我將何比，欲道瓊漿卻畏嗔。
明.王越《詠蒙山茶》——若教陸羽持公論，應(yīng)是人間第一茶。
宋.文彥博《蒙山茶》——舊譜最稱蒙山味，露芽云液勝醍醐。
宋.文同《謝人寄蒙山新茶詩》——蜀土茶稱圣，蒙山味獨珍。
宋.陸游《效蜀人煎茶戲作長句》——飯囊酒甕紛紛是，誰賞蒙山紫筍香？
元曲.李德載《喜春來.贈茶肆》——蒙山頂上春光早，揚子江心水味高。
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