柴 硕，黎 娜，李 瑾，萧力争

（湖南农业大学园艺园林学院，湖南 长沙 410128）

1 我国茶叶加工机械化发展现状

近年我国茶叶产业发展迅速,截止2013年，干毛茶总产量达189 万t，同比增加11.5 万t，茶叶总产值首次突破1 000 亿元大关[1]。随着茶叶产业的迅猛发展，茶叶生产日趋机械化与自动化，茶叶生产基本摆脱了对人和天气的依赖，实现了大批量生产。机械生产茶叶产品的外形、色泽、口感等质量指标比手工茶稳定，价格相对较低，更符合大众消费；同时还保证了清洁化的加工环境，有利于实现标准化生产。茶叶加工机械的广泛应用，有效降低了茶叶生产过程中的劳动强度、解决了茶工匮乏的现状，生产效率得到提高。因此，在现代茶叶加工中，茶农对机械的需求高涨[2]。

我国茶叶加工机械起步于20 世纪50～60年代，自70年代起加工机械品种增多，使劳动强度大、工艺技术复杂的环节逐步实现了机械化[3-4]。茶叶机械行业从最初的单动力、开式齿轮传动发展到后期的自控技术、光电技术、静电技术等。计算机控制等新技术也逐步开始在茶叶加工机械上得到应用，使以往间歇作业向连续作业转变、机械产品由单机向成套设备发展、大宗茶叶加工机械向名特优茶加工机械发展、单一产品向系列产品发展[5]。为适应名优茶的发展，已成功研制出适用于各类名优茶加工的加工机械，如滚筒式杀青机、揉捻机、理条机、烘干机等。迄今为止，我国茶叶加工已实现红茶初制、绿茶初制、青茶加工等生产过程的机械化，部分大中型茶叶企业还拥有包括茶叶种植、制茶工艺、茶叶机械的完整产业链。围绕制茶质量、适应清洁化和连续化生产的要求，还先后研制出鲜叶摊放机、热风杀青机、微博杀青干燥机、空调式冷却机、提香机等，不仅加工出的茶叶香气高、色泽好[6]，而且解决了劳动力日益紧张的问题，符合食品清洁化生产的需要。笔者对现有生产设备研制情况进行分析发现，黑茶初制过程的渥堆工序尚未实现机械化与自动化，黑茶全程机械化加工仍处于待发展的初级阶段。

2 安化黑茶机械化生产的意义

黑茶是我国的六大茶类之一，生产历史悠久，产地辽阔，被边疆人民奉为生命之饮，有着几千年的历史。安化是中国黑茶的故乡，安化黑茶是国家地理标志保护产品，其独特的口感、健康的品性和悠远的文化积淀使得其香传天下，成为中国茶文化的代表之一。特殊的渥堆工艺也使其具有其他茶叶不可替代的药用价值，其保健功效得到了茶学界、医学界的广泛认同。随着社会的进步和生活水平的提高，黑茶被越来越多的人所接受，逐渐成为健康饮品的首选，人们对黑茶的品质要求也不断提升，特别是对加工环境和卫生条件提出了较高的要求。

黑茶是六大茶类中加工过程最为复杂的一大茶类，工艺繁琐、技术性强，细微的差别可导致品质和风味的千差万别[7]。为了加快黑毛茶的生产效率、缩短渥堆周期、降低劳动强度，保证加工过程不受外部环境条件的限制、确保茶品质量，并使渥堆的环境卫生条件更符合当前茶叶清洁化生产的要求，黑毛茶的机械化生产越来越受到重视。黑毛茶的机械化生产可以实现黑茶渥堆过程的可控性，保证加工工序的清洁化，降低劳动强度，提高生产效率，适应自动化现代化茶叶生产线的发展趋势，所以黑茶初制渥堆设备的研究势在必行。

3 安化黑茶初制加工现状

安化黑茶经过杀青、揉捻、渥堆、复揉、干燥五道工序制成。在逐渐趋于机械化、自动化的茶叶加工进程中，安化黑茶的加工机械是最落后的，尚未形成黑茶生产线，且最重要的渥堆工序仍没有适用的加工设备。

3.1 杀青

由于黑茶原料较老，水分含量低，不易杀匀杀透，在杀青前应先洒水灌浆。杀青所用的机器主要类型有滚筒杀青机、蒸汽杀青机、热风杀青机等。滚筒式杀青机是利用滚筒的旋转实现连续作业，通过提供稳定的火温和均匀投叶，保证杀青较均匀、叶色翠绿、香气高长、品质良好，能实现连续化、自动化生产，是黑茶生产中最为常见与普遍使用的杀青机械。

3.2 揉捻

黑茶揉捻分为初揉和复揉2 次，初揉在杀青后进行，将杀青叶揉捻成条，具有破碎细胞，紧结条索的目的。复揉在渥堆后进行，是将渥堆后回松的茶条经过复揉再次紧卷，进而增进外形和内质。揉捻机器的选用依照黑茶原料的等级而定，一般黑茶原料较粗老，揉捻应轻压、短时、慢揉，所以在加工中多选择揉桶内径为90 cm 的揉捻机为主[8]。

3.3 渥堆

渥堆作为黑茶初制中最重要的环节，是形成黑茶色香味的关键性工序，如今尚没有适宜的渥堆机械设备推广普及，安化现有的黑茶加工厂普遍采取将揉捻后的叶子直接堆在地面或稍洁净的简易渥堆槽中，人工观察温度及湿度的变化，适时翻堆，再通过渥堆叶子的颜色气味变化判断渥堆是否适度。这些主要以人工为主的操作步骤受到了诸多主观因素的影响，生产过程容易出现渥堆不均匀、渥堆程度不到位或过度等偏差。在渥堆过程中，由于环境的影响（温度、湿度）、堆温的变化、渥堆叶的理化性状、渥堆时间等渥堆过程中的因素难以控制，所以渥堆的时间长，容易出现堆中部发酵过度，堆边则往往发酵不足，质量难以掌握。同时，渥堆的环境条件恶劣，不能避免茶叶落地和人工的接触，不符合清洁化生产的要求。一种黑茶自动渥堆装置（ZL 201110332098.7）的发明，虽然可以满足传统黑毛茶渥堆的清洁化生产，但是由于筒体形状类似摇青筒，筒体长度大于桶底直径，会导致筒内叶子不能最大程度的自然成堆，渥堆效果受到影响。因此，渥堆机应作为黑茶机械化生产体系中的关键设备，加大研发力度，以保证清洁化的实施、效率的提升及有利于品质的控制。

3.4 干燥

安化黑茶干燥方式采用特制的七星灶，采用松柴明火烘焙，分层累加湿坯和长时间一次干燥法，使黑茶形成油黑色并带松烟香，属于传统特殊滋味香气形成的干燥工艺。

4 黑茶渥堆机械的研发重点与发展趋势

黑茶渥堆是茶坯在湿热条件下经过长时间的堆积，促使内含物质发生一系列复杂的化学变化进而形成黑茶特有品质的过程，渥堆时间、温度和含水率都会对黑茶品质造成影响。掌握影响渥堆进程的关键因素是渥堆机设计的基础。

水分是产生物质化学变化的必要介质，水分含量高低影响着微生物的活动。温琼英[9]对黑茶渥堆进行微生物学研究发现，微生物呼吸放热加剧了湿热作用，引起渥堆叶内含物质的变化。渥堆阶段的温度升高、酸度增加以及水分含量变化，均是微生物活动的结果, 而这些变化又反过来影响微生物的生长发育及种群的更迭[10]。因此，保证渥堆叶的含水率有利于创造良好的微生物生长环境，生成更多的代谢产物；过高的含水率则会导致叶细胞破碎较多，一部分水溶性物质被水带走，不利于保证茶叶品质[11]。

温度是物质转化的热化学动力。随着渥堆的进行，微生物呼吸代谢释放出热量，导致渥堆叶的温度随着时间的延长而逐渐上升，渥堆叶中的真菌类物质在此温度环境下分泌多酚氧化酶、蛋白酶、果胶酶及各种糖化酶，加之原有的内源残留酶，形成渥堆叶物质变化的生化动力。适宜的温度可以提高这些酶的活性，加快微生物酶促反应的速度，促使渥堆叶中的多种物质产生化学变化，同时还能够抑制有害杂菌的生长[12-13]，控制外界温度为35～40℃比较适宜微生物的生长[14]。

渥堆时间是渥堆进程中最难量化的因素，渥堆不到位，物质转化率低，茶叶呈现出类似粗老绿茶的品质风味，缺乏黑茶所应有的风味，影响茶叶品质的形成；渥堆过度时，茶叶中的营养物质被大量消耗[15]，pH降低，会出现沤味及酸馊味，由于难溶性物质被降解生成了更多的可溶性成分，内含物质含量会降低。目前渥堆时间的掌控全依靠制茶人的触觉与嗅觉的判断，容易出现偏差。黑茶渥堆的时间受原料、渥堆环境温度、堆的高度、厚度、紧实度等因素的影响很大。

综上所述，渥堆机械的设计要依据渥堆阶段化学物质的变化与品质风味形成的关系，营造渥堆适宜的环境要求，确保渥堆过程中各种条件的可控性，并能有效监控黑茶渥堆进程，使机械化加工黑茶既符合清洁化标准化生产，又保证黑茶的品质要求。针对黑茶清洁化加工与品质提升的要求，引入机械设备生产线显得十分必要。同时大批量的原料和渥堆程度的量化控制又给自动化的设计带来难题。渥堆机器的设计，应在保证渥堆阶段可调节温度、控制湿度、自动翻堆等功能的基础上，把尽量减小占地面积、增加渥堆发酵堆叶量、减少人为主观因素引起的可控偏差等作为黑茶渥堆机械设备研究的重点，以最低的成本加工出优于人工地面渥堆的茶品，降低制茶能耗，保证茶农与茶厂的利益，实现制茶过程自动化。

[1]邢倩倩,李亚莉,周红杰.茶叶质量安全与产业发展的关系[A].第十六届中国科协年会12分会场茶学青年科学家论坛论文集[C].2014.

[2]唐小林.我国茶叶加工技术装备现状分析与对策研究[J].中国农机化,2010,(2):20-23,30.

[3]宋志禹.节能型自动化控制茶叶滚筒杀青机的研究[D].合肥:安徽农业大学,2010.

[4]黄福平,梁月荣,陈荣冰.论新世纪中国茶业发展之路[J].福建茶叶,2002,(3):36-38.

[5]向建化.毛尖茶叶炒茶机构研究[D].长沙:湖南农业大学,2006.

[6]王 强,瞿小珊,李云钊.浅谈两种机械提香对“纳雍仙茗”有机茶品质的影响[J].湖南农业科学,2013,(14):52-53,56.

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[15]武晓英,侯冬岩,回瑞华.黑茶中茶多糖含量的测定[J].鞍山师范学院学报,2011,(2):40-42.