司東杰

（中北大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院，山西太原 030051）

1 茶葉加工微波技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 微波殺青能量原理

殺青是茶葉加工中最重要步驟，關(guān)系著茶葉的品質(zhì)保留及干燥后的口感、質(zhì)量。我國(guó)傳統(tǒng)茶葉加工均以人工方式進(jìn)行炒制干燥法殺青，但炒制出來(lái)的效果煙焦味太重，茶葉原色變化較大且炒壞、炒碎的茶較多。隨著茶葉市場(chǎng)的繁榮以及茶工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，利用微波技術(shù)進(jìn)行殺青已經(jīng)成了現(xiàn)代大中茶企的主要?dú)⑶喾椒?。微波殺青不同于傳統(tǒng)殺青，微波殺青利用微波輻射，將茶葉中的水分隨輻射同步旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致茶葉內(nèi)外部摩擦生熱。同時(shí)升溫后，茶葉的內(nèi)部分子溫度高于外部溫度，內(nèi)部的大量水分從茶葉中溢出蒸發(fā)，從而達(dá)到茶葉殺青和鮮葉干燥的效果。微波殺青在短時(shí)間內(nèi)，通過(guò)茶葉自身的內(nèi)外溫度差，利用能量輻射將其反向熱傳遞快速干燥。微波殺青不僅能夠達(dá)到殺青干燥的效果，還能通過(guò)破壞細(xì)胞壁，殺死茶葉內(nèi)部的細(xì)菌和蟲(chóng)卵，讓茶葉更加潔凈。

1.2 微波加工技術(shù)支持

首先，微波加工的技術(shù)支持主要來(lái)源于微波技術(shù)的產(chǎn)生和出現(xiàn)。微波的大致頻率為300兆赫到30萬(wàn)兆赫，通過(guò)快速變化的高頻電磁場(chǎng)，將微波內(nèi)的茶葉升溫、加熱、干燥。這便是微波的熱效應(yīng)技術(shù)支持。在茶葉的加工中，不僅利用了微波技術(shù)的熱效應(yīng)，還利用了微波技術(shù)的殺菌技術(shù)機(jī)理。通過(guò)微波的熱效應(yīng)和生物效用共同作用，茶葉上的細(xì)菌失去繁殖和生存的條件。不同于單一的熱效應(yīng)，其微波技術(shù)的生物效應(yīng)能夠破壞茶葉細(xì)菌細(xì)胞膜的性能，直接抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)。綜上，微波加工的技術(shù)支持以微波技術(shù)、干燥技術(shù)、熱能技術(shù)以及生物技術(shù)為主。

1.3 微波加工機(jī)器選用

茶葉微波加工機(jī)器的選用多樣性十分豐富，其根據(jù)不同茶企廠商的設(shè)備資金供給不同而不同。一方面，對(duì)于大中型集團(tuán)茶企，茶企旗下的茶工廠的微波殺青機(jī)器，以振腔式微波干燥器為主。振腔式微波干燥器具有連續(xù)性運(yùn)作機(jī)理，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)殺青過(guò)程中的頻率。這類機(jī)器能夠支持大型茶廠家，在安全高效的環(huán)境下，連續(xù)不斷的進(jìn)行茶葉生產(chǎn)。另一方面，對(duì)于許多中小企業(yè)來(lái)說(shuō)，微波殺青機(jī)器主要以慢波型微波干燥器、波導(dǎo)式微波干燥器為主。這類設(shè)備使用較為簡(jiǎn)易，設(shè)備制造成本也更為低廉。因此，使用時(shí)出現(xiàn)的弊端較多。例如微波泄露、微波操作過(guò)量、調(diào)控不足等問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。除此之外，各類近年來(lái)新興的微型茶企業(yè)，因廠房較小、人員不足，使用的微波設(shè)備以微波箱，即最基礎(chǔ)的微波爐為主。有些微型企業(yè)也會(huì)配備微波干燥機(jī)。綜上，微波技術(shù)下機(jī)器的選用較為豐富，但基于不同公司的個(gè)體情況不同，其微波產(chǎn)品的功能性選用也有個(gè)體差異。

2 茶葉加工微波技術(shù)的系統(tǒng)應(yīng)用分析

2.1 加工系統(tǒng)社會(huì)效益分析

茶葉的微波加工技術(shù)的產(chǎn)生，具有良好的社會(huì)效益。從微觀上來(lái)說(shuō)，微波加工的茶葉口感、色澤等質(zhì)量層次更高。對(duì)于市面上最常見(jiàn)、平價(jià)價(jià)格的綠茶來(lái)說(shuō)，其加工質(zhì)量的提高，也促進(jìn)了我國(guó)民眾生活水平的提高。茶文化的復(fù)興繁榮下，茶葉已經(jīng)成了人們的日常飲品。但市面上傳統(tǒng)炒青而產(chǎn)出的茶葉質(zhì)量參差不齊，人們?cè)陲嫴柚袩o(wú)法從口感享受中獲得高層次的情感享受。微波技術(shù)的出現(xiàn)，在提高茶葉品質(zhì)的同時(shí)提高了民眾的社會(huì)生活質(zhì)量。從宏觀角度來(lái)說(shuō)，微波技術(shù)的出現(xiàn)，是我國(guó)茶葉加工的一大革新。其保證了高品質(zhì)茶葉的原有色澤、香氣和味道在殺青干燥的時(shí)候不改變，并最大限度地保持了茶多酚、茶葉堿等微生物元素的成分含量，提高了我國(guó)與外國(guó)的茶文化交流檔次和出口標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)了茶葉的出口量增加，提升了我國(guó)的國(guó)際地位和傳統(tǒng)文化影響力。

2.2 加工技術(shù)生態(tài)效益分析

傳統(tǒng)的茶葉加工會(huì)以燃?xì)狻⒚簹饣蚰静臒苼?lái)進(jìn)行殺青，不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與維持。微波技術(shù)不僅以工廠形式大批量生產(chǎn)茶葉，保證茶葉自身的衛(wèi)生質(zhì)量，還避免了過(guò)度的煙霧污染和茶葉殘?jiān)鼇G棄，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。由此可見(jiàn)，微波加工技術(shù)具有良好的生態(tài)效益。但隨著茶工廠的頻繁開(kāi)設(shè)，和各類微波設(shè)備的質(zhì)量不一，在程式化的微波系統(tǒng)應(yīng)用中，微波輻射泄漏等情況也時(shí)有發(fā)生。輕微的微波輻射泄漏并不會(huì)造成生態(tài)影響，但在茶工廠密集、茶葉生產(chǎn)產(chǎn)量大的情況下，微波輻射會(huì)對(duì)人體和生態(tài)造成一定影響。為提高茶葉微波技術(shù)加工的生態(tài)效益，經(jīng)過(guò)技術(shù)改革和試點(diǎn)應(yīng)用，微波技術(shù)設(shè)備的人工調(diào)控開(kāi)始逐步加入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用功能，以設(shè)備自我調(diào)控為主導(dǎo)，在機(jī)械實(shí)時(shí)監(jiān)控的情況下防止微波故障的發(fā)生。

2.3 加工程度經(jīng)濟(jì)效益分析

茶葉微波加工的應(yīng)用大幅提高了茶葉生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，但經(jīng)濟(jì)效益的提高程度也與加工程度設(shè)備使用有關(guān)。一方面，根據(jù)調(diào)查可知，相較于傳統(tǒng)加工，微波加工的成本更大，但產(chǎn)出的茶葉效益更高。因傳統(tǒng)加工而產(chǎn)生的碎茶、茶渣消耗較??；茶葉微波殺青后的產(chǎn)量比重更大。而經(jīng)過(guò)微波干燥殺菌后的茶葉質(zhì)量更高，賣出的市場(chǎng)價(jià)也更高。另一方面，高質(zhì)量、高價(jià)格的茶葉，隨之而來(lái)的是高昂的微波設(shè)備成本。對(duì)于銷量較好、茶葉本身市值較高的茶葉，茶葉的利潤(rùn)能夠平衡高昂的設(shè)備使用和維護(hù)成本；但對(duì)于部分中小茶企來(lái)說(shuō)，茶葉的微波加工維護(hù)成本無(wú)法與茶葉營(yíng)銷平衡，茶企會(huì)出現(xiàn)虧損狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)效益下降。綜上，對(duì)于微波加工的設(shè)備損耗與茶葉盈利的經(jīng)濟(jì)效益之間，如何尋找其系統(tǒng)應(yīng)用的平衡點(diǎn)，是每個(gè)茶工廠都要的首要考慮問(wèn)題。

3 茶葉加工微波技術(shù)的系統(tǒng)應(yīng)用拓展

3.1 自動(dòng)化控制減輕勞動(dòng)強(qiáng)度

以往的微波技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用，多以人工控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行設(shè)備操作以及工廠事項(xiàng)處理。對(duì)于成噸大批量的茶葉生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度依舊很大；并且人工手動(dòng)控制的設(shè)備調(diào)試也會(huì)出現(xiàn)操作不當(dāng)?shù)氖д`。在茶葉微波加工技術(shù)逐步完善的現(xiàn)代社會(huì)，為減輕基礎(chǔ)性勞動(dòng)人民的勞動(dòng)強(qiáng)度，微波加工的系統(tǒng)化應(yīng)用開(kāi)始提上日程。微波加工的系統(tǒng)應(yīng)用是對(duì)微波加工技術(shù)的整合發(fā)展。一方面，微波加工的系統(tǒng)應(yīng)用自備操作監(jiān)測(cè)功能，可以對(duì)茶葉的鮮葉狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而調(diào)試微波輻射度指標(biāo)和時(shí)長(zhǎng)。另一方面，微波加工的系統(tǒng)應(yīng)用具有自動(dòng)化控制技術(shù)，可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)微波加工的進(jìn)程，更加精準(zhǔn)的完成茶葉加工。綜上，自動(dòng)化控制下的系統(tǒng)應(yīng)用功能，可以改變工人的勞動(dòng)條件，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少人工產(chǎn)生的勞動(dòng)失誤。

3.2 無(wú)菌空間降低環(huán)境污染度

微波技術(shù)加工的無(wú)菌空間，不僅能夠保證茶葉的質(zhì)量安全，還能夠保證人體和周邊環(huán)境的質(zhì)量安全，降低污染程度。首先，在現(xiàn)有的茶葉微波加工中，考慮到茶葉的農(nóng)藥殘留問(wèn)題。在微波殺青的過(guò)程中，對(duì)茶葉進(jìn)行農(nóng)藥成分降解處理，以免微波加工過(guò)程中農(nóng)藥殘留通過(guò)微波輻射傳達(dá)到周圍工人體內(nèi)。其次，升級(jí)茶葉飲用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到微波加工中的少量特殊細(xì)菌成分，完善和升級(jí)微波加工設(shè)備，將微波技術(shù)的波段、波形升級(jí)，完全殺死大腸桿菌、霉菌等有害菌種，提高茶葉加工后的品質(zhì)。最后，適當(dāng)選用正規(guī)微波設(shè)備，并選購(gòu)實(shí)時(shí)輻射勘測(cè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使微波加工時(shí)的輻射程度最小化。

3.3 智能化加工平衡成本損耗

前文提到，茶葉的營(yíng)銷利潤(rùn)和設(shè)備成本的平衡度有待提高。除了基礎(chǔ)的設(shè)備購(gòu)置成本外，設(shè)備的使用成本以及損耗修復(fù)成本，會(huì)比原裝設(shè)備頭次購(gòu)進(jìn)的成本還高。通過(guò)調(diào)查得知，設(shè)備的損耗維護(hù)費(fèi)用，很大程度是工人的操作不當(dāng)造成的。部分工廠為追求進(jìn)度，將能夠微波加工的茶葉過(guò)量放置，導(dǎo)致機(jī)器運(yùn)作失效；或過(guò)度使用機(jī)器而不維護(hù)、或過(guò)量使用超過(guò)機(jī)器能夠承受范圍的微波強(qiáng)度?；诖?，必須將智能加工融入茶葉加工的系統(tǒng)應(yīng)用中，以智能取代人工，避免機(jī)器的損耗修復(fù)費(fèi)用。利用智能系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)和監(jiān)督機(jī)器使用頻率和速率，保證設(shè)備的高效安全運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提高茶加工的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

在茶葉加工微波技術(shù)的系統(tǒng)應(yīng)用及設(shè)備拓展中，我國(guó)茶葉加工更加高效便捷，加工的質(zhì)量指標(biāo)也有所提升。在智能科技逐步更新的時(shí)代，茶葉的微波技術(shù)得以不斷革新拓展，茶葉的自身品質(zhì)在加工中得到完整的優(yōu)化保護(hù)，茶葉市場(chǎng)的價(jià)值和層次也不斷提升。