烏龍茶烘焙能耗與品質(zhì)研究

項(xiàng)應(yīng)萍 鄭明龍 郝志龍 林宏政 林琛婕 金心怡

摘要：以低能耗、低排放為標(biāo)志的低碳經(jīng)濟(jì)是茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，為了研究烏龍茶烘焙能耗與品質(zhì)之間的關(guān)系，以成品鐵觀音為烘干材料，選用6CH-54型茶葉烘焙箱、6CH-54型烘焙提香機(jī)、6CHX-19型烘焙提香機(jī)、多能量茶葉醇化機(jī)4種烘干機(jī)型，測(cè)定了不同機(jī)型的升溫性能、恒溫性能，并結(jié)合烘焙茶葉品質(zhì)指標(biāo)，研究烘干機(jī)烘焙工藝能耗與茶葉品質(zhì)的關(guān)系。結(jié)果表明，6CH-54型茶葉烘焙箱的升溫速度最快，為4.5 min;升溫耗能最少，為0.5 kW·h/m2。6CH-54型茶葉烘焙箱和6CH-54型烘焙提香機(jī)恒溫耗能最少，為0.29 kW·h/m2。烘焙烏龍茶品質(zhì)以烘焙溫度100 ℃，烘焙時(shí)間3 h最好。從能耗和品質(zhì)綜合考慮，以烘焙溫度100 ℃，烘焙時(shí)間1 h最佳。

關(guān)鍵詞：茶葉;烘焙;能耗;品質(zhì)

Study on Energy Consumption and

Quality of Baking Oolong Tea

XIANG Yingping1， ZHENG Minglong1， HAO Zhilong1*， LIN Hongzheng1， LIN Chenjie1， JIN Xinyi1，2

1. College of Horticultural Science， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou 350002， China;

2. Tea Research Institute， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou 350002， China

Abstract： The low-carbon economy marked by low energy consumption and low emissions is the development trend ofthe tea industry. In order to study the relationship between baking energy consumption and quality of Oolong tea，?four drying machines including 6CH-54 tea roasting box， 6CH-54 roasting and flavoring machine， 6CHX-19 bakingflavoring machine and multi-energy tea aging machine were used and ‘Tieguanyin’ raw tea was used as material.?The heating performance and constant temperature performance of different machines were measured， combined with?the quality indicators of the baked tea， and the relationship between the energy consumption of the baking process? andthe quality of tea was studied. The results show that the 6CH-54 tea baking box had the fastest heating speed of 4.5minutes and its heating energy consumption was the lowest （0.5 kW·h/m2）.The 6CH-54 tea roasting box and the6CH-54 roasting and flavoring machine had a constant temperature energy consumption of at least 0.29 kW·h /m2.Baking oolong tea quality was the best when the baking temperature was 100 ℃ and the baking time was 3 h. From thecomprehensive consideration of energy consumption and quality， the best baking temperature is 100 ℃ and the?baking time is 1 h.

Keywords： tea， baking， energy consumption， quality

目前溫室效應(yīng)日益加劇，“低碳經(jīng)濟(jì)”越來(lái)越受到廣泛關(guān)注。以高能效、低能耗、低排放為標(biāo)志的“低碳經(jīng)濟(jì)”可以推動(dòng)傳統(tǒng)能源模式向新能源模式轉(zhuǎn)變，可持續(xù)發(fā)展已成為世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的共同目標(biāo)[1-4]。引領(lǐng)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展將掌控未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向，同樣節(jié)能減排也是中國(guó)茶業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)[5]。我國(guó)作為最大碳排放國(guó)，在減少碳排放和實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)方面承受巨大壓力[6-7]。若能提高用電效率，對(duì)于發(fā)展中國(guó)家可減少40%能源投資，工業(yè)化國(guó)家可減少50%能源投資[8-9]。提高電力資源的利用率，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)、社會(huì)和環(huán)境效益的三贏之舉[10]。

烘干是穩(wěn)定和提高茶葉品質(zhì)的重要工藝，但存在能耗較大的問(wèn)題。為了研究茶葉烘干能耗與品質(zhì)之間的關(guān)系，本試驗(yàn)通過(guò)不同型號(hào)烘干機(jī)間能耗的對(duì)比，選出升溫性能、烘干性能最佳的烘干機(jī)型，并研究不同的烘焙溫度、時(shí)間的能耗及制茶品質(zhì)，綜合考慮能耗和茶葉品質(zhì)的關(guān)系，旨在篩選出以較低能耗生產(chǎn)出高品質(zhì)茶葉的最佳烘焙工藝。

一、材料與方法

1. 材料與儀器

（1）試驗(yàn)材料

傳統(tǒng)工藝加工的鐵觀音成品茶。

（2）主要儀器

6CH-54型茶葉烘焙箱、6CH-54型烘焙提香機(jī)、6CHX-19型烘焙提香機(jī)，均由佳友茶葉機(jī)械有限公司生產(chǎn)，以及多能量茶葉醇化機(jī)（韻和茶葉機(jī)械有限公司）、DTS237-1電子式三相四線(xiàn)電能表、PMM2206電能監(jiān)控計(jì)量插座、FA1004型電子天平（1/10 000）、計(jì)時(shí)器等。

2. 試驗(yàn)方法

不同機(jī)型能耗測(cè)定：若是單相電源烘干機(jī)，則直接插在單相電表上測(cè)用電量;三相四線(xiàn)烘干機(jī)則先安裝三相四線(xiàn)電能表再測(cè)用電量，安裝完畢后先記錄電表原始數(shù)據(jù)，然后將無(wú)茶葉的烘干機(jī)溫度設(shè)定為90 ℃，打開(kāi)烘干機(jī)電源開(kāi)關(guān)，開(kāi)始計(jì)時(shí)。待溫度升至90 ℃時(shí)，記錄所用時(shí)間及耗電量數(shù)據(jù)，根據(jù)烘干機(jī)烘干面積計(jì)算單位時(shí)間單位面積的耗電量為升溫能耗。然后定時(shí)1 h，讓烘箱維持90 ℃運(yùn)行1 h后，記錄電表數(shù)據(jù)，計(jì)算單位時(shí)間單位面積的耗電量為恒溫能耗。以同樣的方法計(jì)算升至100 ℃、110 ℃的升溫能耗以及維持100 ℃、110 ℃的恒溫能耗。

茶葉烘焙方法：將1.5 kg鐵觀音成品茶葉置于升溫性能最佳和能耗最低的烘焙機(jī)中進(jìn)行烘焙試驗(yàn)，烘焙溫度參數(shù)分別設(shè)定為90 ℃、100 ℃和110 ℃，分別維持烘焙時(shí)間為1 h、2 h、3 h和4 h。同時(shí)利用相同的方法測(cè)定計(jì)算烘焙1.5 kg鐵觀音時(shí)不同烘焙溫度和烘焙時(shí)長(zhǎng)的用電量。

烘干面積測(cè)定：測(cè)量并計(jì)算烘干機(jī)內(nèi)盛放茶葉器具的面積并記錄個(gè)數(shù)。

茶葉感官審評(píng)：依據(jù)《茶葉感官審評(píng)方法》（GB/T 23776—2018）進(jìn)行。

3. 數(shù)據(jù)處理

采用 IBM SPSS 16.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，各項(xiàng)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

二、結(jié)果與分析

1. 烏龍茶烘焙能耗分析

（1）不同機(jī)型升溫能耗分析

不同機(jī)型由常溫升至90 ℃的升溫時(shí)間與升溫能耗統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1。對(duì)比各機(jī)型常溫升至90 ℃的時(shí)間，多能量茶葉醇化機(jī)的升溫時(shí)間極顯著高于其他3種機(jī)型，6CH-54型茶葉烘焙箱顯著低于6CHX-19型烘焙提香機(jī)。由不同機(jī)型從常溫升至90 ℃的能耗比較分析可知，多能量茶葉醇化機(jī)升溫能耗極顯著高于其他3種機(jī)型，6CH-54型烘焙提香機(jī)極顯著高于6CHX-19型烘焙提香機(jī)、6CH-54型茶葉烘焙箱。6CH-54型茶葉烘焙箱、6CH-54型烘焙提香機(jī)、6CHX-19型烘焙提香機(jī)、多能量茶葉醇化機(jī)從常溫升到90 ℃所用時(shí)間之比約為1∶1.6∶2.6∶9.6，能耗之比約為1∶1.6∶1∶2.3。由此可知，6CH-54型茶葉烘焙箱升溫用時(shí)最短，能耗最少，升溫性能最佳;多能量茶葉醇化機(jī)升溫性能最差，6CH-54型烘焙提香機(jī)和6CHX-19型烘焙提香機(jī)介于二者之間。

（2）不同機(jī)型恒溫能耗分析

不同機(jī)型維持90 ℃、100 ℃、110 ℃的平均能耗如圖1。多能量茶葉醇化機(jī)維持3種不同溫度的平均能耗極顯著高于其他3種機(jī)型，6CHX-19型烘焙提香機(jī)的平均能耗極顯著高于6CH-54型烘焙提香機(jī)、6CH-54型茶葉烘焙箱。6CH-54型茶葉烘焙箱、6CH-54型烘焙提香機(jī)、6CHX-19型烘焙提香機(jī)、多能量茶葉醇化機(jī)平均能耗之比約為1∶1∶2.7∶11.9。6CH-54型茶葉烘焙箱和6CH-54型烘焙提香機(jī)能耗最低，其次為6CHX-19型烘焙提香機(jī)，多能量茶葉醇化機(jī)能耗最高。

（3）不同烘焙工藝能耗分析

基于以上分析，6CH-54型茶葉烘焙箱升溫性能最佳，3種溫度下的平均能耗最低，因此，進(jìn)一步對(duì)該機(jī)型進(jìn)行烏龍茶烘焙工藝能耗試驗(yàn)。該機(jī)型在不同烘焙工藝下的能耗如圖2，能耗與烘焙溫度和烘焙時(shí)間呈正相關(guān)。烘焙1 h時(shí)，100 ℃與110 ℃處理能耗分別為1.78 kW·h、1.79 kW·h，極顯著高于90 ℃處理的能耗。烘焙時(shí)間為2 h、3 h、4 h時(shí)，烘焙溫度為110 ℃處理的能耗均極顯著高于100 ℃、90 ℃處理的能耗，100 ℃處理的能耗極顯著高于90 ℃。90 ℃烘焙茶葉1 h的能耗最低，為1.52 kW·h;110 ℃烘焙4 h時(shí)的能耗最高，為6.27 kW·h。

2. 烘焙茶葉品質(zhì)分析

以未烘焙的茶葉為對(duì)照（CK），對(duì)6CH-54型茶葉烘焙箱進(jìn)行鐵觀音烘焙工藝品質(zhì)分析。不同烘焙工藝茶樣品質(zhì)得分如圖3。該機(jī)型在90 ℃時(shí)烘焙3 h和4 h的茶葉品質(zhì)得分極顯著低于CK，烘焙1 h和2 h的茶葉品質(zhì)得分顯著低于CK。使用該機(jī)型烘焙茶葉1 h時(shí)，110 ℃、100 ℃烘焙茶樣品質(zhì)得分最高為90分，極顯著高于90 ℃;烘焙2 h、3 h、4 h時(shí)，100 ℃烘焙茶葉品質(zhì)得分均為最高，分別為92分、93分、92分，極顯著高于90 ℃、110 ℃和CK。因此，使用該機(jī)型，烘焙溫度為100 ℃時(shí)烏龍茶總體品質(zhì)得分最高，90 ℃得分最低，其中烘焙溫度100 ℃，烘焙3 h的品質(zhì)得分最高，為93分。

3. 烘焙工藝能耗與對(duì)應(yīng)茶葉品質(zhì)關(guān)系分析

耗能最低的烘焙工藝是烘焙溫度90 ℃，時(shí)間1 h，用電量為1.52 kW·h，茶樣品質(zhì)得分86分，低于CK（88分）。感官品質(zhì)為外形烏潤(rùn)，湯色淺金黃、偏綠，香氣韻味不足，滋味醇、較鮮爽，葉底較硬、欠完整、尚軟亮。

品質(zhì)最佳的烘焙工藝為烘焙溫度100 ℃，時(shí)間3 h，品質(zhì)得分為93分，用電量為4.45 kW·h。感官品質(zhì)為外形烏潤(rùn)，湯色淺金黃明亮，香氣顯花香，滋味醇較厚，葉底黃綠軟亮。而烘焙溫度100 ℃，時(shí)間1 h，審評(píng)得分為90分，耗電量1.78 kW·h。與最佳烘焙工藝相比，烘焙1.5 kg烏龍茶可節(jié)省2.67 kW·h，品質(zhì)略有降低，湯色接近，花香稍減弱，滋味變淡。

綜上所述，耗能低的烘焙工藝為低烘焙溫度和短烘焙時(shí)間，而品質(zhì)好的烘焙工藝為溫度100 ℃，烘焙時(shí)間3 h，二者之間存在一定的矛盾，需要通過(guò)分析尋找其中最好的平衡點(diǎn)[14]。烘焙1.5 kg茶葉，溫度100 ℃，時(shí)間1 h的品質(zhì)得分比最佳工藝低3分，對(duì)照鐵觀音標(biāo)準(zhǔn)要求，均屬于一級(jí)二等，卻能節(jié)省1.5倍耗電量;品質(zhì)得分與90 ℃烘焙1 h相比高4分，用電量?jī)H高0.26 kW·h。因此，綜合考慮能耗與品質(zhì)的關(guān)系，烘焙溫度100 ℃，時(shí)間1 h為烏龍茶最佳烘焙工藝。

三、小結(jié)與討論

1. 升溫性能及恒溫性能

升溫性能最好的是6CH-54型茶葉烘焙箱，升溫速度最快，升溫耗能最少，為0.5 kW·h/m2。不同機(jī)型升溫快慢及能耗不同可能有以下4個(gè)原因：（1）6CH型號(hào)茶葉烘焙箱通過(guò)內(nèi)置加熱裝置提高箱內(nèi)空氣溫度，并配合電機(jī)運(yùn)動(dòng)使內(nèi)部熱氣循環(huán)，熱風(fēng)利用率較高，使葉溫上升較緩和，使茶葉受熱更加均勻，提升香氣，烘焙效果較好，為一定茶葉生產(chǎn)量茶企的主要設(shè)備[12-15];（2）6CHX-19型烘焙提香機(jī)耗電少，但可能是由于其功率小而導(dǎo)致升溫時(shí)間長(zhǎng);（3）多能量茶葉醇化機(jī)耗電量大、時(shí)間長(zhǎng)，大部分電能以微波等形式作用于茶葉，其加熱系統(tǒng)的調(diào)控存在一定的限制，可能是由于有效功率小而導(dǎo)致耗電大[16];（4）不同機(jī)型的箱內(nèi)體積及箱體隔熱材料的隔熱性能不同導(dǎo)致升溫速度存在差異。恒溫性能最好的是6CH-54型茶葉烘焙箱和6CH-54型烘焙提香機(jī)，能耗為0.29 kW·h/m2。綜合兩個(gè)指標(biāo)考慮，6CH-54型茶葉烘焙箱是一種性能較好的烘干機(jī)機(jī)型。

2. 最佳烘焙工藝

根據(jù)感官審評(píng)結(jié)果，90 ℃下烘焙茶葉不僅不能提高茶葉品質(zhì)，反而使茶葉品質(zhì)略有下降，原因可能是烘焙溫度太低，不能有效促使內(nèi)含物充分轉(zhuǎn)化。烘焙溫度100 ℃時(shí)烘焙的茶葉品質(zhì)明顯高于CK，因此，100 ℃是一個(gè)較適宜的烘焙溫度。烘焙溫度100 ℃時(shí)，隨著烘焙時(shí)間從1 h增加到4 h，茶樣湯色逐漸由較暗淡變得清澈明亮，花香逐漸明顯，由尚顯花香到顯花香，滋味從清醇到醇厚，其中烘焙時(shí)間為3 h時(shí)品質(zhì)最佳。烘焙溫度為110 ℃時(shí)，部分處理后的茶葉品質(zhì)高于CK，如溫度110 ℃下烘焙1 h，茶樣湯色淺金黃，香氣帶花香，滋味淡，較醇厚;而當(dāng)烘焙時(shí)間超過(guò)2 h后，滋味出現(xiàn)火味且?guī)?。綜合考慮能耗和鐵觀音品質(zhì)，溫度100 ℃烘焙時(shí)間1 h是既經(jīng)濟(jì)又能獲得高品質(zhì)茶葉的最佳烘焙條件。

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