吳紹帥李亞莉黃云戰(zhàn)楊明容周紅杰

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)普洱茶學(xué)院，昆明 650201；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，昆明 650201）

普洱茶發(fā)酵自動化生產(chǎn)專利技術(shù)的研發(fā)

吳紹帥1李亞莉1黃云戰(zhàn)2楊明容1周紅杰1

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)普洱茶學(xué)院，昆明 650201；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，昆明 650201）

針對普洱茶傳統(tǒng)發(fā)酵工藝和技術(shù)存在的勞動強(qiáng)度大、可控性操作差等諸多弊端，研發(fā)集自動潮水、保溫保濕發(fā)酵、旋轉(zhuǎn)翻堆等技術(shù)于一體的多功能雙層保濕轉(zhuǎn)動式普洱茶發(fā)酵罐（專利號ZL 2009201116889），可實現(xiàn)普洱茶發(fā)酵過程的自動化、清潔化、數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化和可控性操作。

普洱茶；發(fā)酵；自動化；專利技術(shù)

普洱茶是云南地理標(biāo)志產(chǎn)品，是后發(fā)酵作用造就的特色茶品。發(fā)酵是普洱茶加工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是形成普洱茶品質(zhì)的核心工藝。

20世紀(jì)70年代，人工潮水速成發(fā)酵試驗的成功創(chuàng)新了現(xiàn)代普洱茶的發(fā)酵工藝。但在隨后的40年間，普洱茶生產(chǎn)企業(yè)仍一直按照傳統(tǒng)方法生產(chǎn)普洱茶，對從業(yè)人員的生產(chǎn)經(jīng)驗、制茶技術(shù)和業(yè)務(wù)水平具有很高的要求，且勞動強(qiáng)度大，灰塵多，發(fā)酵不均勻，衛(wèi)生條件差，發(fā)酵條件難以控制，發(fā)酵質(zhì)量不穩(wěn)定，滋生螨蟲，使得普洱茶產(chǎn)品質(zhì)量安全和從業(yè)工人的健康受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)，普洱茶發(fā)酵中出現(xiàn)的諸多難題亟待解決［1，2］。針對上述普洱茶生產(chǎn)中存在的問題，如果能在普洱茶大生產(chǎn)中實現(xiàn)翻堆工序的自動化，不僅可節(jié)省人力物力，而且能實現(xiàn)普洱茶快速便捷生產(chǎn)，減少污染，實現(xiàn)普洱茶自動化、清潔化生產(chǎn)，為此，研發(fā)普洱茶發(fā)酵自動化生產(chǎn)設(shè)備，實現(xiàn)普洱茶發(fā)酵工藝、技術(shù)與設(shè)備升級換代勢在必行。

1 雙層保濕轉(zhuǎn)動式普洱茶發(fā)酵罐的研發(fā)

1.1 制作材料的選取

由于在普洱茶發(fā)酵過程中會發(fā)生酸堿性的變化，所以普洱茶發(fā)酵罐罐體材料必須滿足在發(fā)酵過程中不發(fā)生化學(xué)變化，因此雙層保濕轉(zhuǎn)動式普洱茶發(fā)酵罐材料的選取不僅要符合中國食品衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)，還要實現(xiàn)材料質(zhì)量的輕便與耐用。從經(jīng)濟(jì)適用和食品安全的角度考慮，本試驗最終采用市場銷售的符合中國食品安全規(guī)定的不銹鋼材料按常規(guī)方法制造。

1.2 雙層保濕轉(zhuǎn)動式普洱茶發(fā)酵罐的工作原理

雙層保濕轉(zhuǎn)動式普洱茶發(fā)酵罐（專利號ZL 2009201116889）［3］在罐體結(jié)構(gòu)上采用雙層不銹鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)層罐體上均開有小孔，具有滲水和通氣的作用，外層罐體為全封閉式的不銹鋼材料。內(nèi)外罐體之間設(shè)有夾層，能夠達(dá)到普洱茶發(fā)酵時的保濕效果。罐體設(shè)計最大直徑為1.5m，以滿足渥堆時50～80cm的茶葉厚度，進(jìn)料重量為150kg。4根攪拌桿呈360°螺旋分布在支承軸上，支承軸與攪拌桿均為中空，表面開小孔，這一設(shè)計便于發(fā)酵時的通氣與濕度的調(diào)節(jié)。罐體為雙層保溫隔熱結(jié)構(gòu)，保證了發(fā)酵環(huán)境不受外界環(huán)境條件的影響。發(fā)酵罐工作時，電機(jī)通過皮帶帶動外層滾筒從而內(nèi)轉(zhuǎn)動層滾筒內(nèi)的茶葉，由攪拌桿進(jìn)行攪拌達(dá)到翻堆的效果。發(fā)酵罐各部分的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 雙層保濕轉(zhuǎn)動式普洱茶發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1 Structure diagram of the double moisturizing rotation Pu－erh tea fermentation tank

普洱茶在發(fā)酵過程中會出現(xiàn)結(jié)塊的現(xiàn)象，在發(fā)酵開始至結(jié)束的攪拌過程中均采用發(fā)酵罐轉(zhuǎn)動、軸管不轉(zhuǎn)動的工作方式，及時的將結(jié)塊的茶葉進(jìn)行解塊。潮水解塊裝置由中空具孔的支承軸、攪拌桿構(gòu)成，以便能夠使水、空氣通過支承軸和攪拌桿進(jìn)入到發(fā)酵罐內(nèi)，實現(xiàn)茶葉的潮水與通氣效果。入料時起潮水作用，發(fā)酵過程中起解塊和通氣作用。

1.3 雙層保濕轉(zhuǎn)動式普洱茶發(fā)酵罐的自動控制

發(fā)酵罐自動控制系統(tǒng)采用PLC［4］控制作為主控，PLC與變頻器連接，使變頻裝置、精確定量潮水裝置、溫濕度傳感器及PH值傳感器等構(gòu)成了自動發(fā)酵罐控制系統(tǒng)，利用PLC和變頻器進(jìn)行速度同步控制，可同時實現(xiàn)普洱茶在發(fā)酵過程中的精確定量潮水、通風(fēng)、控溫、控濕、數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析以及各個發(fā)酵階段的解塊和補(bǔ)水等功能控制。

2 雙層保濕轉(zhuǎn)動式普洱茶發(fā)酵罐發(fā)酵試驗效果分析

2.1 發(fā)酵罐發(fā)酵普洱茶過程中茶堆溫度的變化

以普洱茶原料為試驗對象，進(jìn)行了兩個批次的發(fā)酵試驗。對車間外部環(huán)境條件（溫度、濕度）進(jìn)行監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集（圖2，3），按25%～35%渥堆前潮水比例、自動控制精確定量潮水，接入不同發(fā)酵劑進(jìn)行普洱茶加工試驗。普洱茶原料入罐后，每隔3d進(jìn)行一次自動控制翻轉(zhuǎn)。

圖2 第一次車間環(huán)境溫度與發(fā)酵罐茶堆內(nèi)溫度對比圖Figure 2 First temperature contrast between the ambient in the workshop and the tea in fermentation tank

圖3 第二次車間環(huán)境溫度與發(fā)酵罐茶堆內(nèi)溫度對比圖Figure 3 Second temperature contrast between the ambient in the workshop and the tea in fermentation tank

由圖2可知，第一批次的發(fā)酵到第3天溫度上升至51℃，10d時溫度穩(wěn)定在54℃，13d時溫度最高達(dá)到56℃，此時普洱茶的色澤、香氣等已經(jīng)有明顯的變化，特征成分、風(fēng)味成分已經(jīng)形成；到第17天溫度穩(wěn)定在52℃，20d溫度在50℃，21d出罐。此次試驗周期為21d，每天詳細(xì)記錄試驗數(shù)據(jù)，包括發(fā)酵車間的溫濕度、渥堆內(nèi)溫度、發(fā)酵葉相變化等，基本獲得與普洱茶品質(zhì)形成的有關(guān)參數(shù)。經(jīng)感官審評，色、香、味達(dá)到普洱茶的品質(zhì)要求。

由圖3可知，第二批次渥堆前按30%的潮水比例發(fā)酵，72h時溫度已達(dá)到53℃，第6天茶堆發(fā)酵溫度上升到55℃，發(fā)酵第6天到第16天溫度在49～55℃間波動，溫度最終在第17天穩(wěn)定在50℃，第20天出罐，生產(chǎn)的普洱茶品質(zhì)達(dá)到要求，比傳統(tǒng)發(fā)酵周期縮短近一半的時間。

2.2 發(fā)酵罐發(fā)酵普洱茶與傳統(tǒng)發(fā)酵的審評結(jié)果比較

由表1可知，采用相同的原料，發(fā)酵罐發(fā)酵生產(chǎn)的普洱茶具有普洱熟茶的基本品質(zhì)特點，并沒有因為發(fā)酵時間的縮短而影響其感官審評［5］，其品質(zhì)在一定程度上要優(yōu)于傳統(tǒng)發(fā)酵的普洱茶的品質(zhì)。

表1 感官審評表Table 1 The sense appraise table in solid－state fermentation tea

3 討論

3.1 雙層保濕轉(zhuǎn)動式普洱茶發(fā)酵罐應(yīng)用注意事項

采用自動發(fā)酵罐發(fā)酵普洱茶，罐內(nèi)環(huán)境條件（溫度、濕度、空氣質(zhì)量交換）對有益菌的大量繁殖創(chuàng)造最佳的生存條件［6］。在發(fā)酵過程中，需嚴(yán)格控制潮水量且均勻。

對發(fā)酵過程中茶堆內(nèi)部的溫度、濕度等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，實時監(jiān)測茶堆內(nèi)部發(fā)酵變化的程度，為茶葉再次潮水、翻堆提供理論依據(jù)。

罐內(nèi)茶葉的堆放不宜過厚，避免因溫度過高、水分過高無法監(jiān)測等導(dǎo)致燒心、霉變、品質(zhì)下降等不良后果，罐體內(nèi)部要保持透氣、通氧、保溫保濕。

3.2 雙層保濕轉(zhuǎn)動式普洱茶發(fā)酵罐的特點

通過雙層保濕轉(zhuǎn)動式普洱茶發(fā)酵罐發(fā)酵的試驗，該設(shè)備能有效的解決普洱茶傳統(tǒng)發(fā)酵過程中所存在的一些問題。

3.2.1 獨創(chuàng)性 時至今日，生產(chǎn)普洱茶，“渥堆”發(fā)酵依然采用傳統(tǒng)工藝，自然“渥堆”發(fā)酵，沒有專門的機(jī)械設(shè)備。雙層保濕轉(zhuǎn)動式普洱茶發(fā)酵罐是目前國內(nèi)外僅有的普洱茶自動發(fā)酵專利設(shè)備。

3.2.2 高效性 在普洱茶生產(chǎn)實踐中試用表明，該專利設(shè)備可縮短普洱茶生產(chǎn)周期（發(fā)酵周期由原來的40～60d縮短為25～30d），同時可減少制茶損耗，提高制茶率，能明顯降低生產(chǎn)成本，提高了普洱茶生產(chǎn)效率和效益。

3.2.3 清潔化 利用雙層保濕轉(zhuǎn)動式普洱茶發(fā)酵罐（專利號ZL 2009201116889）發(fā)酵普洱茶，離地式的發(fā)酵罐，打破了傳統(tǒng)的地面發(fā)酵方式，改善了普洱茶發(fā)酵的衛(wèi)生狀況。

3.2.4 可控性、自動化 在雙層保濕轉(zhuǎn)動式普洱茶發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵普洱茶具有時間周期短，升溫快、保濕好的特點，發(fā)酵因子與品質(zhì)之間的變化做到科學(xué)可控。攪拌結(jié)構(gòu)為普洱茶的均勻潮水提供了保證，自動控制裝置不僅實現(xiàn)了發(fā)酵過程的自動化，且大大的降低了工作強(qiáng)度，茶葉入罐以后，整個發(fā)酵過程都實現(xiàn)自動控制。

3.3 應(yīng)用前景

雙層保濕轉(zhuǎn)動式普洱茶發(fā)酵罐特別適于發(fā)酵生產(chǎn)中小批量普洱茶和高價格的古樹茶，可以有效解決水分、溫濕度、微生物等因素可控難，發(fā)酵成本高，風(fēng)險大，普洱茶風(fēng)味、特色難以體現(xiàn)和挖掘等難題。

采用雙層保濕轉(zhuǎn)動式普洱茶發(fā)酵罐生產(chǎn)的普洱茶品質(zhì)優(yōu)良，清潔衛(wèi)生，且可縮短發(fā)酵時間，完全達(dá)到了預(yù)期研發(fā)目標(biāo)，可以對發(fā)酵普洱茶品質(zhì)、風(fēng)味特色進(jìn)行可控操作和普洱茶發(fā)酵環(huán)節(jié)的清潔化生產(chǎn)，從而實現(xiàn)普洱茶加工發(fā)酵小批量、多品種、精品茶、特色化、自動化。

雙層保濕轉(zhuǎn)動式普洱茶發(fā)酵罐設(shè)備多臺組合也能實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，且生產(chǎn)的普洱茶品質(zhì)安全、質(zhì)優(yōu)、穩(wěn)定，風(fēng)味獨特、特色鮮明。適合中小型企業(yè)生產(chǎn)特色風(fēng)味普洱茶，大型企業(yè)生產(chǎn)精品特色普洱茶，該技術(shù)設(shè)備實現(xiàn)了普洱茶加工中發(fā)酵環(huán)節(jié)的技術(shù)革命，代表了普洱茶發(fā)酵技術(shù)今后的發(fā)展方向，是值得大力開發(fā)和推廣的理想設(shè)備。

1 甘泉，邵宛芳，張路.芻論普洱茶加工過程的清潔化生產(chǎn)［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2009，25（18）：122～125.

2 蒙肖虹，孫云，張惠芬，等.普洱茶發(fā)酵工藝的研究［J］.昆明理工大學(xué)學(xué)報（理工版），2008，33（4）：81～83，90.

3 周紅杰，黃云戰(zhàn)，吳曉強(qiáng)，等.雙層保濕轉(zhuǎn)動式普洱茶發(fā)酵罐：中國，ZL 2009201116889［P］.2010－05－12.

4 狄東晗，劉元法.PLC及變頻技術(shù)在帶式輸送機(jī)改造中的應(yīng)用［J］.煤礦機(jī)械，2010，31（6）：159～160.

5 陸松侯，施兆鵬.茶葉審評與檢驗［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2001.

6 周紅杰，李家華，趙龍飛，等.渥堆過程中主要微生物對云南普洱茶品質(zhì)形成的研究［J］.茶葉科學(xué)，2004，24（3）：212～218.

Research and development of the patent technology on automatic fermentation of pu－erh tea

WU Shao－shuai1LI Ya－li1HUANG Yun－zhan2YANG Ming－rong1ZHOUHong－jie1

（1.College of Pu－erh tea，Yunnan Agricultural University，Kunming，Yunnan650201，China；2.College of Engineering and Technology，Yunnan Agricultural University，Kunming，Yunnan650201，China）

Aiming at the drawbacks existed in the fermentation craft and technology of traditional Pu－erh tea such as：labor intensity，poor controllable operation and many other drawbacks，our team developed a kind of Pu－erh tea fermentation tank （patent No.ZL2009201116889）.The double moisturizing rotation Pu－erh tea fermentation tank，which had the multi－functions of automatic tides，insulation moisturizing fermentation，and rotating turns，could realize the functions such as：automatic fermentation，clean production，standardization and controllable operations in the process of Pu－erh tea fermentation.

pu－erh tea，fermentation；automation；patent technology

10.3969 /j.issn.1003－5788.2011.06.048

國家科技支撐計劃項目（編號：2007BAD58B02）；云南省自然科學(xué)基金重點項目（編號：2009CC005）；云南省發(fā)展與改革委員會2008年度產(chǎn)業(yè)重大關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)專項資金項目（編號：［2008］1657）

吳紹帥（1986－），男，云南農(nóng)業(yè)大學(xué)在讀碩士研究生。E－mail：kotianyilang＠163.com

周紅杰

2011－08－01