舒城縣位于安徽省大別山東部，茶業(yè)是山區(qū)特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，全縣約有茶農(nóng)20萬人。舒城產(chǎn)茶歷史久遠(yuǎn)，以“舒城小蘭花”最為知名，該茶以其特有的蘭花清香以及蘭花狀外形而著稱。我國著名茶學(xué)專家陳椽教授在《安徽茶經(jīng)》中曾記錄：“當(dāng)?shù)厥考濍A層極為講究蘭花茶生產(chǎn)”。蘭花茶依據(jù)采制要求的不同，分為小蘭花茶與大蘭花茶，大蘭花多采用一芽三葉至五葉，長6~10 cm的原料，小蘭花多采用一芽二、三葉，長3~4 cm的原料。近年來由于小蘭花茶的經(jīng)濟(jì)效益更好，故大多數(shù)早春時(shí)節(jié)的鮮葉用于制作小蘭花茶。
春末夏初時(shí)期由于鮮葉逐漸粗老，價(jià)格降低，多數(shù)茶區(qū)往往只在春季采摘一季，夏、秋季茶鮮葉普遍棄采，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。若能充分利用春末夏初乃至秋季的鮮葉，用于生產(chǎn)大蘭花茶，將有效提高鮮葉的利用率，提高當(dāng)?shù)夭柁r(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入，助力當(dāng)?shù)剜l(xiāng)村振興，具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會效益。為開發(fā)大蘭花茶產(chǎn)品，文章開展了大蘭花茶機(jī)械化加工生產(chǎn)線設(shè)計(jì)與加工工藝研究，旨在解決大蘭花茶生產(chǎn)過程中的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)大蘭花茶標(biāo)準(zhǔn)化加工。目前，已經(jīng)建成機(jī)械化、連續(xù)化、清潔化生產(chǎn)線一條，首批大蘭花產(chǎn)品已投放市場。文章將討論大蘭花茶生產(chǎn)線設(shè)計(jì)與集成，以及茶葉加工過程中的技術(shù)難點(diǎn)。
▲ 安徽蘭祥園茶業(yè)
01
生產(chǎn)線構(gòu)成與設(shè)備組成
大蘭花茶是一種烘青綠茶，其加工工藝為攤青、殺青、冷卻、揉捻、理?xiàng)l、初烘、復(fù)烘。根據(jù)大蘭花茶連續(xù)化、機(jī)械化加工要求與工藝流程設(shè)計(jì)，在安徽蘭祥園茶業(yè)有限公司集成首條大蘭花茶連續(xù)化加工生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)產(chǎn)量100 kg/h，主要設(shè)備配置如圖1所示。
1、攤青模塊
根據(jù)大蘭花茶加工工藝要求，設(shè)計(jì)采用多層式自動攤青機(jī)組，選型為上洋機(jī)械6CWD80型攤青機(jī)，該攤青機(jī)為網(wǎng)帶式結(jié)構(gòu)，攤青面積80 m2，一次可攤放鮮葉約1000 kg。該設(shè)備具有可變頻調(diào)速的移動布料裝置，可有效調(diào)節(jié)上料速度。同時(shí)具有通風(fēng)、加濕裝置，能有效調(diào)節(jié)攤青機(jī)內(nèi)部溫度，避免長時(shí)間攤青造成溫度過高，出現(xiàn)葉片發(fā)紅的情況。但是該設(shè)備缺乏溫濕度傳感器，同時(shí)由于箱體內(nèi)部空間較大，為了避免參數(shù)分布不均勻的情況，故在攤青機(jī)內(nèi)部安裝了4個(gè)溫濕度傳感器，全面檢測溫濕度情況，同時(shí)可將溫濕度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋至現(xiàn)場監(jiān)控，如圖2所示。
2、殺青攤涼模塊
攤放后的茶鮮葉通過鮮葉輸送機(jī)送入滾筒殺青機(jī)中進(jìn)行殺青，殺青結(jié)束后，將殺青葉送入冷卻回潮機(jī)進(jìn)行攤涼回潮，使葉片水分重新分布，葉片也會變得相對柔軟，便于在做形工藝中使葉片成條。生產(chǎn)線殺青機(jī)為60型滾筒殺青機(jī)，型號為6CST-60，該設(shè)備殺青品質(zhì)良好，且具有排風(fēng)裝置，便于濕熱氣體散發(fā)，殺青溫度220 ℃，投葉量90 kg/h。連接殺青機(jī)與回潮機(jī)的輸送帶上方，也裝有若干軸流風(fēng)機(jī)，用于吹冷殺青葉，輔助冷卻?；爻睓C(jī)選型為6CLHC6，為網(wǎng)袋式結(jié)構(gòu)，可調(diào)速。
3、做形模塊
做形模塊包含揉捻、理?xiàng)l機(jī)組。揉捻機(jī)組型號為6CRS55(2)，每組2臺，每桶裝葉約30 kg，具有自動下料功能，手動加壓，揉桶、揉盤、揉筋均使用不銹鋼材料，操作按鈕安裝在機(jī)架上，便于操作。該機(jī)組實(shí)現(xiàn)了揉捻作業(yè)過程連續(xù)化、清潔化生產(chǎn)，減少人工接觸二次污染，提高了工作效率。完成揉捻工藝后，進(jìn)入連續(xù)理?xiàng)l機(jī)組進(jìn)行理?xiàng)l作業(yè)。兩臺理?xiàng)l機(jī)串聯(lián)布置，通過往復(fù)連續(xù)擺動，將茶葉的條形理直。
4、烘干模塊
烘干分為毛火和足火兩個(gè)階段，均采用烘干機(jī)作業(yè)，采用烘干機(jī)分別為岳西縣同發(fā)機(jī)械有限公司生產(chǎn)的網(wǎng)袋定型連續(xù)烘干機(jī)6CHWDL-12和上洋機(jī)械生產(chǎn)的6CHB-10型茶葉烘干機(jī)。大蘭花茶生產(chǎn)線選用烘干設(shè)備，主箱體采用多層搭接式結(jié)構(gòu)，增加烘干有效時(shí)間，滿足連續(xù)化作業(yè)要求。毛火階段，葉料應(yīng)薄攤，厚度在1 cm左右;足火階段，葉料厚度在1.5~2 cm左右，攤?cè)~應(yīng)相對均勻。毛火的烘干溫度可在110 ℃，烘干5~10 min左右;足火階段的烘干溫度約為90 ℃，烘干至含水量在5%左右。
02
大蘭花茶加工工藝特點(diǎn)
大蘭花茶加工過程中存在兩個(gè)難點(diǎn)問題，一方面由于鮮葉外形較大，在加工過程中如何做形，避免外形散亂，制成具有蘭花狀外形的干茶;另一方面，由于采用晚春、初夏時(shí)節(jié)的鮮葉，內(nèi)含物質(zhì)相對早春鮮葉更為豐富，茶多酚與氨基酸比率較高，這就導(dǎo)致茶葉的苦澀味較重，如何降低大蘭花茶的苦澀味，也是加工中的難點(diǎn)問題。
1、鮮葉攤青
鮮葉在攤放期間，隨著水分的減少，多酚氧化酶、蛋白水解酶等活性增強(qiáng)，茶多酚發(fā)生降解作用，蛋白質(zhì)發(fā)生水解導(dǎo)致游離氨基酸含量增加。因此，延長攤青時(shí)間被認(rèn)為能夠顯著改善茶葉的苦澀味。楊清平等研究了鄂北地區(qū)綠茶加工工藝，攤放時(shí)間在4 h左右，攤青葉含水率在70%左右，能夠有效改善夏秋茶的滋味品質(zhì)，苦澀味明顯減弱，香氣也有所改善。常碩其等針對湖南產(chǎn)區(qū)的綠茶，通過加工工藝對比，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過8 h左右的攤青，能夠提高氨基酸含量，降低酚氨比，有效提高其滋味品質(zhì)。敖存等探討了在控制溫度與濕度條件下，延長攤青時(shí)間的效果，結(jié)果表明控制適當(dāng)?shù)臏囟扰c濕度可以降低水分散失，在較長時(shí)間保持鮮葉的鮮活程度，有利于酶催化反應(yīng)，對香氣的形成有利。尹軍峰等分析了名優(yōu)綠茶鮮葉攤放過程中主要生化成分的動態(tài)變化，該項(xiàng)研究更為細(xì)致地揭示出氨基酸隨攤青時(shí)間的變化規(guī)律，氨基酸各組分總量并不是隨攤青時(shí)間增加而單調(diào)增加的，其攤放后期含量也有一定下降，在鮮葉含水率達(dá)到70%時(shí)達(dá)到最大值。因此，掌握好鮮葉攤放時(shí)間和程度，更有利于提高茶葉滋味品質(zhì)。
針對大蘭花茶攤青工藝優(yōu)化問題，擬采用攤青機(jī)攤放8~12 h，由于大蘭花茶生產(chǎn)時(shí)間主要集中在5~6月，環(huán)境溫度較高，為避免鮮葉出現(xiàn)“紅葉”現(xiàn)象，攤青機(jī)需具備溫濕度檢測傳感器，同時(shí)具有通風(fēng)、加濕功能。攤青過程中將溫度維持在20~25 ℃，濕度維持在60%~80%。
2、殺青
殺青工藝對于茶葉品質(zhì)的形成也有著重要的影響。近年來，有學(xué)者探討了新型殺青工藝對減輕茶葉苦澀味的影響，分別對比了不同殺青方式對茶葉苦澀味的影響，一般認(rèn)為不同殺青方式對綠茶的苦味強(qiáng)度為：滾筒殺青>蒸汽殺青>微波殺青;澀味強(qiáng)度為：蒸汽殺青>滾筒殺青>微波殺青。
針對大蘭花茶殺青工藝問題，由于設(shè)備條件限制，仍然采用滾筒殺青機(jī)作為殺青機(jī)械。從生產(chǎn)試驗(yàn)效果分析，需要把握以下要點(diǎn)：(1)大蘭花茶所用鮮葉，相對于初春鮮葉，較為粗老，因此要控制好殺青溫度“老葉嫩殺”，避免葉片失水過多，在后期做形工藝中出現(xiàn)大量碎片;(2)控制好投葉量，保證“殺透”，避免干茶中出現(xiàn)青草氣。殺青溫度約220 ℃，殺青時(shí)間約1~2 min。
3、做形
茶葉的做形工藝包括冷做形(揉捻)和熱做形(理?xiàng)l)，茶葉的做形工藝不但影響茶葉的外觀品質(zhì)，還影響其滋味品質(zhì)，尤其對其苦澀味的生成有重要影響。銀霞等通過分析不同揉捻工藝和茶多酚、氨基酸、咖啡堿等化學(xué)成分的相關(guān)性，并結(jié)合感官審評的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)由于加壓揉捻會導(dǎo)致茶多酚的浸出率增加，因此揉捻程度相對于揉捻時(shí)間對苦澀味的影響更大。王輝等探討了制茶工藝與主要滋味成分含量的變化關(guān)系，同樣認(rèn)為揉捻提高了茶葉細(xì)胞的破損率，增加泡茶時(shí)的水浸出物。劉曉博等討論了機(jī)械做形對貴州卷曲形茶品質(zhì)的影響，正交試驗(yàn)的感官審評結(jié)果表明加壓力度對外觀品質(zhì)影響最大，加壓力度大，成條率高，外觀評分高;但外觀品質(zhì)和滋味品質(zhì)是矛盾關(guān)系，外觀品質(zhì)好的樣本，苦澀味也較重。從總體評分來看，不宜采用較高的壓力，而影響茶葉的滋味品質(zhì)。羅紅玉等對比了不同變溫變頻理?xiàng)l工藝對針形茶品質(zhì)的影響結(jié)果發(fā)現(xiàn)，理?xiàng)l溫度、頻率宜先高后低，前期高溫高頻利于快速提升葉溫，后期低溫低頻可以避免葉片黃枯。陳根生等優(yōu)化了針芽形綠茶加工工藝參數(shù)，研究結(jié)果表明理?xiàng)l級數(shù)對成條率影響極為顯著，理?xiàng)l溫度的影響也較為顯著，當(dāng)采用三級連續(xù)理?xiàng)l工藝，成條率達(dá)到80%以上。
做形工藝對于大蘭花茶的外觀、滋味品質(zhì)，均有顯著影響，從綠茶加工研究現(xiàn)狀來看，成條率和滋味品質(zhì)呈矛盾關(guān)系。在揉捻環(huán)節(jié)，為了避免茶湯出現(xiàn)嚴(yán)重的苦澀味，不宜采用重壓揉捻的方式，而采用輕度揉捻，適當(dāng)延長揉捻時(shí)間。為了保證較高的成條率，將采用二級連續(xù)理?xiàng)l工藝，減少茶葉外形散亂的情況，保證其外觀品質(zhì)。
4、烘干
烘干也是茶葉加工過程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，該工序減少茶葉中水分，起到穩(wěn)定品質(zhì)、提升香氣的作用。敖存等研究了烘焙技術(shù)對中低檔綠茶滋味品質(zhì)的改善效果，結(jié)果表明烘焙能夠去除茶葉的雜味，降低青草氣，提升香氣，在烘焙過程中，酚氨比變化不明顯。文獻(xiàn)同時(shí)指出，烘焙時(shí)間不宜過長，會產(chǎn)生焦味，影響茶葉品質(zhì)。許偉等也有類似的結(jié)論，認(rèn)為酚氨比、簡單兒茶素/酯型兒茶素比這兩個(gè)指標(biāo)在干燥階段趨于穩(wěn)定。張俊等討論了烘焙處理對綠茶香氣品質(zhì)的影響，通過GC-MS分析對照感官審評結(jié)果，認(rèn)為隨著烘焙時(shí)間延長，表征香氣品質(zhì)的醇類物質(zhì)含量下降，而吡咯類物質(zhì)含量相對增加，這造成茶葉的火工味凸顯。
FENG等揭示了蘭花香型茶葉香氣的主要貢獻(xiàn)物為順式表茉莉酸甲酯，但它們的含量和比例與制茶過程以及隨后的存儲條件密切相關(guān)，制茶過程中的高溫不利于順式茉莉酸甲酯的產(chǎn)生。為了保留蘭花茶特殊的香氣，烘干過程不宜采用高溫。最大程度保留香氣成分，采用低溫烘干的加工工藝。設(shè)計(jì)毛火溫度不低于110 ℃，足火溫度不低于90 ℃。
03
不同加工方式的大蘭花茶品質(zhì)分析
生產(chǎn)試驗(yàn)鮮葉來源于舒城縣河棚鎮(zhèn)，生產(chǎn)時(shí)間為每年的4月底至5月下旬。文章將生產(chǎn)線加工產(chǎn)品與傳統(tǒng)人工加工產(chǎn)品做了對比，舒城蘭花茶傳統(tǒng)制作工藝是手工制作，其工藝為生鍋殺青、熟鍋殺青做形、炭火烘籠初烘、足烘。采用特制的竹絲把在兩口并連的鍋灶中完成殺青、做形。
對兩種方式加工的產(chǎn)品進(jìn)行感官審評，感官審評標(biāo)準(zhǔn)參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23776—2018執(zhí)行，外形、湯色、香氣、滋味、葉底五項(xiàng)質(zhì)量因子的權(quán)重分別為25%、10%、25%、30%、10%，感官審評結(jié)果如表1所示。兩類產(chǎn)品的外形照片如圖3所示，圖3(a)為生產(chǎn)線加工產(chǎn)品，圖3(b)為人工加工產(chǎn)品。通過對比其形狀可以看出，生產(chǎn)線加工產(chǎn)品條形緊細(xì)、勻齊，外形舒展，呈朵形;而人工采用竹絲把回旋翻炒，茶葉條形整體較為卷曲，勻整度不高，且存在短鈍、破碎的情況。
對兩種產(chǎn)品主要內(nèi)含成分的檢測方法依據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)開展，其中茶多酚、兒茶素含量測定按照GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素含量的檢測方法》執(zhí)行;氨基酸含量測定按照GB/T 8314—2013《茶 游離氨基酸總量的測定》執(zhí)行;水浸出物含量按照GB/T 8305—2013《茶 水浸出物測定》執(zhí)行;水分測定采用GB/T 8304—2013《茶 水分測定》執(zhí)行。每種產(chǎn)品設(shè)置3個(gè)平行樣，對于主要內(nèi)含成分的分析結(jié)果如表2所示。對比不同加工方式的理化成分發(fā)現(xiàn)，人工加工產(chǎn)品與生產(chǎn)線加工產(chǎn)品僅在含水率上存在顯著性差異(p<0.05)，而其他主要理化成分水浸出物、茶多酚、氨基酸、兒茶素均沒有顯著性差異(p>0.05)。
對比兩種加工方式可以發(fā)現(xiàn)，相對于傳統(tǒng)的人工加工產(chǎn)品，生產(chǎn)線加工產(chǎn)品的主要化學(xué)成分含量變化不大，這意味著它們的滋味品質(zhì)較為接近，但是生產(chǎn)線加工產(chǎn)品的條形較前者更為緊細(xì)、勻齊，外觀品質(zhì)有一定改善。這和感官審評的結(jié)果較為一致。若采用人工加工，攤青環(huán)節(jié)每天需要2名工人，人工炒茶生產(chǎn)效率約為1 kg/h，以每天工作8 h計(jì)算，產(chǎn)量約為8 kg/d，以每天加工400 kg茶葉計(jì)算，需要50名炒茶工人。而采用文章提出的生產(chǎn)線制茶速度最高可達(dá)100 kg/h，僅需要4名工人維持生產(chǎn)線運(yùn)行，不但極大地節(jié)約了勞動力，降低了人工成本，而且還保證了產(chǎn)品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)化。
04
討 論
文章面向舒城大蘭花茶機(jī)械化加工工藝與生產(chǎn)線構(gòu)建問題，開展工藝與生產(chǎn)線設(shè)計(jì)工作。為解決加工工藝中的兩個(gè)難點(diǎn)，即如何減輕苦澀味和如何提高外形品質(zhì)，提出了針對性的解決方案;并基于大蘭花茶的加工工藝，結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況，完成了生產(chǎn)線設(shè)計(jì)。生產(chǎn)出的大蘭花茶產(chǎn)品，一致性較好，經(jīng)感官審評結(jié)果表明，產(chǎn)品外形舒展似蘭花狀，條形較為勻整。經(jīng)沖泡后，湯色綠亮，香氣栗香高長，滋味醇較鮮，葉底綠稍深、較勻，基本達(dá)到預(yù)期質(zhì)量要求。該生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了大蘭花茶連續(xù)化、機(jī)械化、自動化加工，相對于傳統(tǒng)的單機(jī)人工加工，顯著提高了加工效率，隨著產(chǎn)能的增加，收購茶農(nóng)鮮葉的數(shù)量也隨之提升，增加了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的收入，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。
來源：中國茶葉加工
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