卷曲形綠茶機械化加工技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

桂安輝，葉 飛，高士偉*，龔自明*，王雪萍，湯 星

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學院 果樹茶葉研究所，湖北省茶葉工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430064；2.湖北省宜昌市夷陵區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，湖北 宜昌 443100）

綠茶是我國傳統(tǒng)生產(chǎn)的茶類，有炒青、烘青、蒸青和曬青等多個品目，以茶樹幼嫩芽葉為原料創(chuàng)制的名優(yōu)綠茶產(chǎn)品數(shù)以千計[1]。近年來，我國綠茶產(chǎn)量穩(wěn)步增長，至2017年綠茶產(chǎn)量約162.21萬t，同比增長7.49%，占我國茶葉總產(chǎn)量的62.05%[2]。從外形來分，我國綠茶主要有卷曲形、扁形、條形、針（芽）形和珠（球）形等五大類[3-4]。其中，為獲得卷曲緊細的外形，使用不同程度做形的卷曲形綠茶生產(chǎn)量大，尤其是采用循環(huán)滾炒等創(chuàng)新性工藝加工而成，具有條索卷曲、湯色黃亮、香氣高長、滋味濃醇等特點的一種大宗炒青綠茶，因其“色綠、香高、條緊、味濃”的品質(zhì)特征和質(zhì)優(yōu)價廉的市場特點備受消費者喜愛[5]。本文對卷曲形綠茶機械化加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀及存在問題進行梳理，對其發(fā)展趨勢進行分析預測，旨在為卷曲形綠茶機械化加工技術(shù)發(fā)展提供一定的參考。

1 研究現(xiàn)狀

傳統(tǒng)卷曲形綠茶是指加工過程中在制品受到回旋力的作用，芽葉成條卷成曲形的茶，或使用雙鍋曲毫炒干機做形，曲軸炒葉板沿鍋面往復擺動、來回翻炒，達到了揉捻成條（冷做形）與卷曲成螺（熱做形）互促融合[6]。這類茶的外形有的卷曲而顯毫，有的卷曲成螺[7]，其中以有“形美、色艷、香高、味醇”之美譽的江蘇洞庭（山）碧螺春最為著名[8]?，F(xiàn)代卷曲形綠茶是使在制品在炒制過程中始終處于“高溫—低溫”的多次反復變溫條件下，在滾筒中反復受到導葉條推擠作用，達到不斷失水和卷曲成型而制作的綠茶。采用循環(huán)滾炒方法加工而成的茶葉具有干茶色澤光潤油亮、外形卷曲緊實、香高味醇的品質(zhì)特征，實現(xiàn)了產(chǎn)品色澤與外形的協(xié)調(diào)統(tǒng)一[9]。表1為幾種代表性卷曲形綠茶主要加工工藝流程。

表1 代表性卷曲形綠茶基本加工工藝流程Table 1 Representative curly green tea general processing process

不同卷曲形綠茶加工工藝流程不盡相同，但主要體現(xiàn)在殺青、揉捻、做形和干燥四個工序[10-11]，尤其是做形工序，對卷曲形綠茶外形“卷曲緊細”的形成具有關(guān)鍵性作用。卷曲形綠茶的內(nèi)在品質(zhì)則與茶樹品種、茶葉產(chǎn)地、生產(chǎn)季節(jié)等因素的相關(guān)性更高[12]。卷曲形綠茶機械化加工需要機械設(shè)備配套與支撐，表2為一代表性卷曲形綠茶連續(xù)化生產(chǎn)線機械設(shè)備組成。該生產(chǎn)線是湖北金果茶業(yè)股份有限公司卷曲形綠茶連續(xù)化生產(chǎn)線，由湖北省農(nóng)業(yè)科學院果樹茶葉研究所設(shè)計、長沙湘豐智能裝備股份有限公司和中國農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所聯(lián)合研制。

表2 代表性卷曲形綠茶連續(xù)化生產(chǎn)線機械設(shè)備組成Table 2 Representative curly-shaped green tea continuous production line mechanical equipment composition

1.1 殺青技術(shù)

卷曲形綠茶機械化加工遵循傳統(tǒng)綠茶殺青方式，滾筒殺青、熱風殺青、電磁殺青、蒸汽熱風耦合殺青、電磁熱風耦合殺青等方式應用普遍[13-15]，目的是使在制品葉質(zhì)柔軟、葉片暗綠、青氣消失、茶香顯露[16]。郭雅玲等[17]研究了微波殺青對大葉類卷曲形綠茶加工品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)微波工藝可以提高綠茶“清湯綠葉”品質(zhì)和滋味鮮爽度，茶葉的色澤、明亮度、綠度、鮮度也有顯著提升，但微波殺青的工作效率有待進一步提高。范起業(yè)等[18]研究了不同殺青溫度對香茶品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)采用80型電磁滾筒殺青機殺青，在投葉量為130 kg/h時，滾筒三段式加熱溫度為290℃→280℃→265℃時，加工的香茶品質(zhì)最佳。何訊民等[19]研究了不同殺青溫度和不同投葉量處理對松陽香茶品質(zhì)的影響，得出采用80型滾筒殺青機殺青、投葉量為100 kg/h、鍋溫為250℃時，炒制的香茶品質(zhì)最佳。說明采用不同的殺青方式，相應的工藝參數(shù)有所變化，主要表現(xiàn)在投葉量、溫度、時間等工藝參數(shù)的匹配統(tǒng)一。

1.2 揉捻技術(shù)

因卷曲形綠茶鮮葉采摘嫩度低或是機采鮮葉、處理量大的現(xiàn)實情況，中大型加工廠多采用55型、65型揉捻機，使在制品卷曲成條、有少量茶汁溢出、手略有粘手感為適度[20]。王偉偉等[21]在優(yōu)化了“三杯香”加工工藝時，提出了2次揉捻等精細化加工工藝，加工而成的茶葉茶湯滋味更醇厚。其短時間、小壓力的初揉增加了在制品的塑性和粘性，有利于長時間、大壓力的復揉卷曲成條，為后續(xù)的循環(huán)滾炒工序做形奠定基礎(chǔ)。

1.3 做形技術(shù)

松陽香茶創(chuàng)新性的將循環(huán)滾炒技術(shù)應用到卷曲形綠茶機械化加工中，綠茶色綠香高的品質(zhì)特征得到充分體現(xiàn)。循環(huán)滾炒分兩段式進行，初炒、復炒結(jié)合，在制品在滾筒和輸送設(shè)備間循環(huán)，在滾筒干燥，在輸送設(shè)備上攤涼，實現(xiàn)多次循環(huán)炒干與攤涼。卷曲形綠茶品質(zhì)與循環(huán)滾炒的溫度、次數(shù)密切相關(guān)。李文萃等[22]研究了不同循環(huán)滾炒溫度、次數(shù)對香茶連續(xù)化加工過程中品質(zhì)形成的影響，發(fā)現(xiàn)在第一次循環(huán)滾炒次數(shù)為5、第二次循環(huán)滾炒次數(shù)為6的條件下，香茶的碎茶率最低，綜合品質(zhì)最優(yōu)，且循環(huán)滾炒的溫度不宜過高，第一次循環(huán)滾炒次數(shù)不宜過多。劉曉博等[23]研究了做形中的時間、加壓力度、轉(zhuǎn)速等因素對卷曲形綠茶品質(zhì)的影響，得到最優(yōu)的工藝參數(shù)為加壓50%、轉(zhuǎn)速50 r/min、做形15 min。趙華富等[24]研究了卷曲形綠茶做形提毫工藝，得出機械做形提毫的綠茶能夠達到卷曲形茶基本特征。

1.4 干燥技術(shù)

干燥是傳統(tǒng)綠茶初制的最后工序[25]。卷曲形綠茶干燥過程中蒸發(fā)水分、熱化學變化、完善外形三者相互聯(lián)系，這就要求干燥在控制水分蒸發(fā)速率的同時，也要控制熱化學反應的方向和程度[26]。卷曲形綠茶的干燥是伴隨著循環(huán)滾炒的過程同步進行，把干燥速率和做形結(jié)合起來，在干燥過程逐漸完成外形的塑造[27]。卷曲形綠茶機械化加工采用兩次循環(huán)滾炒進行做形和干燥，循環(huán)滾炒的呈現(xiàn)方式有單機循環(huán)、串聯(lián)循環(huán)、并聯(lián)循環(huán)等，能較好地達到蒸發(fā)水分、整理條索、固定外形、發(fā)展香氣及增進滋味等目的。

2 存在的問題

2.1 加工工藝不精細

卷曲形綠茶機械化加工是在傳統(tǒng)大宗炒青綠茶工藝的基礎(chǔ)上改進后逐步形成的一套實用加工工藝，但依然存在產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，如色澤暗、香氣低[28]。近幾年來，加工企業(yè)利潤空間因生產(chǎn)成本不斷攀升而被壓縮，在機采鮮葉處理量大、單人需要完成的工作量大的情況下，加工過程變得粗放，經(jīng)優(yōu)化后的工藝參數(shù)沒有得到很好地應用。

2.2 設(shè)備研發(fā)不標準

卷曲形綠茶機械化加工的各個工序均在機械設(shè)備中完成，工藝參數(shù)的優(yōu)化及確定依據(jù)設(shè)備而定。設(shè)備設(shè)計的不標準，關(guān)鍵性參數(shù)指標如溫濕度探頭、電子秤（投葉量）、轉(zhuǎn)速（調(diào)頻器）的不標準，導致不同廠家生產(chǎn)的同一類型設(shè)備、同一廠家生產(chǎn)的不同批次設(shè)備和同一批次不同型號的設(shè)備等均存在不標準的問題。這些標準化生產(chǎn)的不確定因素，往往使科技人員優(yōu)化確定的最佳工藝參數(shù)只適用于特定設(shè)備，而不具備推廣應用價值，造成人力、財力的浪費。在設(shè)備的研發(fā)、制造和應用等環(huán)節(jié)應實現(xiàn)標準化。我國機械制造已經(jīng)進入“中國制造”時代，茶葉機械設(shè)備的大發(fā)展、標準化是行業(yè)的大趨勢[29]，對于成套智能裝備的標準化更是迫在眉睫。

3 發(fā)展趨勢

3.1 工藝創(chuàng)新向標準化方向發(fā)展

標準化產(chǎn)品需要標準化工藝，必須以標準化方式定型卷曲綠茶機械化加工工藝。浙江省在2015年就以省級地方標準《香茶加工工藝技術(shù)規(guī)程》制修訂項目為依托，提出了“長殺青、長揉捻、長攤涼、循環(huán)滾炒”等創(chuàng)新性加工工藝，加快了浙江省卷曲形綠茶加工技術(shù)轉(zhuǎn)型升級進程[30]。貴州省也制定了《貴州綠茶 卷曲形茶加工技術(shù)規(guī)程》（DB 52/T 634—2010），推動了卷曲形綠茶的標準化生產(chǎn)。針對各地卷曲形綠茶機械化加工工藝不同，通過比較，進行標準化處理，將關(guān)鍵流程、關(guān)鍵參數(shù)與關(guān)鍵設(shè)備三者配套，先進工藝定型定量，保證產(chǎn)品品質(zhì)的一致性。以下創(chuàng)新技術(shù)可作為卷曲形綠茶機械化加工工藝標準化突破口：①靜置回潮，減少碎末。殺青攤涼工序后增加回潮裝置，使殺青葉充分回軟，可有效減少茶條揉捻過程中出現(xiàn)斷碎的現(xiàn)象。②熱風解塊，一機多能。應用熱風解塊工藝技術(shù)，使揉捻葉“邊解塊，邊烘干”，最大程度保持產(chǎn)品的色澤。③循環(huán)滾炒，透氣保色。采用循環(huán)滾炒技術(shù)，使炒二青和炒干過程中透氣性佳，一方面保持茶條色澤，另一方面做好茶葉外形。④分段炒干，做形提香。分段式溫度設(shè)計，分段式炒干，對做形溫度和提香溫度精準控制，保證卷曲形綠茶達到“高香”品質(zhì)[31]。

3.2 設(shè)備創(chuàng)新向智能化方向發(fā)展

勞動力資源日益短缺，推行“機采機制”無疑是破解茶葉加工困境的有效途徑。加快卷曲形綠茶加工提質(zhì)增效、提檔升級，須依靠設(shè)備創(chuàng)新，更加因地制宜、因時制宜的智能精準生產(chǎn)。我國的茶葉加工設(shè)備技術(shù)水平已經(jīng)具有創(chuàng)新基礎(chǔ)，鄭紅發(fā)等[32]對比了國產(chǎn)和日產(chǎn)兩條卷曲形名優(yōu)綠茶全自動生產(chǎn)線，發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)化全自動生產(chǎn)線比日本生產(chǎn)線具有更節(jié)能、產(chǎn)品質(zhì)量更優(yōu)，但在單機制造水平上需要提升。王岳梁等[33]介紹了卷曲形綠茶加工連續(xù)化生產(chǎn)線的特點，為我國茶葉全程機械化加工提供了借鑒。

在智能化設(shè)備研發(fā)方面，科研人員進行了初步探索。譚俊峰等[34]研制開發(fā)了一套依據(jù)Delphi7.0技術(shù)的炒青綠茶自動化示范生產(chǎn)線及其控制系統(tǒng)。陳華榮等[35]設(shè)計了基于PLC（可編程邏輯控制器）的SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控）系統(tǒng)對整個卷曲形綠茶生產(chǎn)線進行過程控制和管理服務。張曉嬌等[36]通過分析炒青綠茶自動化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)需求，建立模型，優(yōu)化了炒青綠茶自動化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)。未來將卷曲形綠茶生產(chǎn)線模塊化分割，根據(jù)生產(chǎn)需求再進行自動控制技術(shù)組合，開發(fā)與之相匹配的數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集系統(tǒng)，可以實現(xiàn)工藝參數(shù)的精確控制，簡單方便的人機操作系統(tǒng)和適應信息時代的遠程訪問系統(tǒng)均是智能化發(fā)展方向[37]。通過實現(xiàn)工藝參數(shù)精準控制、加工狀態(tài)實時顯示、加工品質(zhì)在線監(jiān)測、加工數(shù)據(jù)自動存儲、制動方式自由切換、異常信號及時反饋等核心技術(shù)要點，逐步實現(xiàn)卷曲形綠茶機械化加工的智能化發(fā)展目標。

3.3 產(chǎn)品創(chuàng)新向優(yōu)質(zhì)化方向發(fā)展

“名優(yōu)茶大眾化，大宗茶優(yōu)質(zhì)化”一直是茶葉加工領(lǐng)域發(fā)展思路，以松陽香茶為代表的卷曲形綠茶，作為大宗炒青綠茶的新生載體正在逐步實現(xiàn)“大宗茶優(yōu)質(zhì)化”這一目標。面對茶產(chǎn)業(yè)存在并且短期難以解決的“采工荒、采工貴、采茶難”[38]等非技術(shù)性難題，通過提升加工水平和優(yōu)化設(shè)備性能，用機采鮮葉加工卷曲形綠茶，可以實現(xiàn)經(jīng)濟效益最優(yōu)解。根據(jù)市場變化及時調(diào)整，在卷曲形綠茶“香高、味濃”的品質(zhì)特點基礎(chǔ)上，進一步加快產(chǎn)品創(chuàng)新，研發(fā)出更加優(yōu)質(zhì)、時尚、便攜的新產(chǎn)品，如以卷曲形綠茶為茶坯，研發(fā)優(yōu)質(zhì)的花香型卷曲形綠茶，或適應快節(jié)奏生活方式，研發(fā)具有快速浸出、低溫浸出等特點的冷泡型卷曲形綠茶，均是一個很好的研發(fā)方向。

4 小結(jié)

卷曲形綠茶機械化加工技術(shù)經(jīng)過長期積累、快速發(fā)展，在工藝技術(shù)、裝備技術(shù)等方面有了很大的進步，但加工技術(shù)的精細度、設(shè)備研發(fā)的標準度等方面仍存在一定的現(xiàn)實問題，還需再進一步推進工藝創(chuàng)新、設(shè)備創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新，改善卷曲形綠茶機械化加工現(xiàn)狀，實現(xiàn)卷曲形綠茶機械化加工技術(shù)的高質(zhì)發(fā)展。