普洱茶發酵自動化生產專利技術的研發

吳紹帥李亞莉黃云戰楊明容周紅杰

（1.云南農業大學普洱茶學院，昆明 650201；2.云南農業大學工程技術學院，昆明 650201）

普洱茶發酵自動化生產專利技術的研發

吳紹帥1李亞莉1黃云戰2楊明容1周紅杰1

（1.云南農業大學普洱茶學院，昆明 650201；2.云南農業大學工程技術學院，昆明 650201）

針對普洱茶傳統發酵工藝和技術存在的勞動強度大、可控性操作差等諸多弊端，研發集自動潮水、保溫保濕發酵、旋轉翻堆等技術于一體的多功能雙層保濕轉動式普洱茶發酵罐（專利號ZL 2009201116889），可實現普洱茶發酵過程的自動化、清潔化、數字化、標準化和可控性操作。

普洱茶；發酵；自動化；專利技術

普洱茶是云南地理標志產品，是后發酵作用造就的特色茶品。發酵是普洱茶加工中的關鍵環節，是形成普洱茶品質的核心工藝。

20世紀70年代，人工潮水速成發酵試驗的成功創新了現代普洱茶的發酵工藝。但在隨后的40年間，普洱茶生產企業仍一直按照傳統方法生產普洱茶，對從業人員的生產經驗、制茶技術和業務水平具有很高的要求，且勞動強度大，灰塵多，發酵不均勻，衛生條件差，發酵條件難以控制，發酵質量不穩定，滋生螨蟲，使得普洱茶產品質量安全和從業工人的健康受到嚴重挑戰，普洱茶發酵中出現的諸多難題亟待解決［1，2］。針對上述普洱茶生產中存在的問題，如果能在普洱茶大生產中實現翻堆工序的自動化，不僅可節省人力物力，而且能實現普洱茶快速便捷生產，減少污染，實現普洱茶自動化、清潔化生產，為此，研發普洱茶發酵自動化生產設備，實現普洱茶發酵工藝、技術與設備升級換代勢在必行。

1 雙層保濕轉動式普洱茶發酵罐的研發

1.1 制作材料的選取

由于在普洱茶發酵過程中會發生酸堿性的變化，所以普洱茶發酵罐罐體材料必須滿足在發酵過程中不發生化學變化，因此雙層保濕轉動式普洱茶發酵罐材料的選取不僅要符合中國食品衛生安全標準，還要實現材料質量的輕便與耐用。從經濟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定的不銹鋼材料按常規方法制造。

1.2 雙層保濕轉動式普洱茶發酵罐的工作原理

雙層保濕轉動式普洱茶發酵罐（專利號ZL 2009201116889）［3］在罐體結構上采用雙層不銹鋼結構，內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。內外罐體之間設有夾層，能夠達到普洱茶發酵時的保濕效果。罐體設計最大直徑為1.5m，以滿足渥堆時50～80cm的茶葉厚度，進料重量為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，這一設計便于發酵時的通氣與濕度的調節。罐體為雙層保溫隔熱結構，保證了發酵環境不受外界環境條件的影響。發酵罐工作時，電機通過皮帶帶動外層滾筒從而內轉動層滾筒內的茶葉，由攪拌桿進行攪拌達到翻堆的效果。發酵罐各部分的結構如圖1所示。

圖1 雙層保濕轉動式普洱茶發酵罐結構示意圖Figure 1 Structure diagram of the double moisturizing rotation Pu－erh tea fermentation tank

普洱茶在發酵過程中會出現結塊的現象，在發酵開始至結束的攪拌過程中均采用發酵罐轉動、軸管不轉動的工作方式，及時的將結塊的茶葉進行解塊。潮水解塊裝置由中空具孔的支承軸、攪拌桿構成，以便能夠使水、空氣通過支承軸和攪拌桿進入到發酵罐內，實現茶葉的潮水與通氣效果。入料時起潮水作用，發酵過程中起解塊和通氣作用。

1.3 雙層保濕轉動式普洱茶發酵罐的自動控制

發酵罐自動控制系統采用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值傳感器等構成了自動發酵罐控制系統，利用PLC和變頻器進行速度同步控制，可同時實現普洱茶在發酵過程中的精確定量潮水、通風、控溫、控濕、數據采集，數據存儲、數據分析以及各個發酵階段的解塊和補水等功能控制。

2 雙層保濕轉動式普洱茶發酵罐發酵試驗效果分析

2.1 發酵罐發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，進行了兩個批次的發酵試驗。對車間外部環境條件（溫度、濕度）進行監測、數據采集（圖2，3），按25%～35%渥堆前潮水比例、自動控制精確定量潮水，接入不同發酵劑進行普洱茶加工試驗。普洱茶原料入罐后，每隔3d進行一次自動控制翻轉。

圖2 第一次車間環境溫度與發酵罐茶堆內溫度對比圖Figure 2 First temperature contrast between the ambient in the workshop and the tea in fermentation tank

圖3 第二次車間環境溫度與發酵罐茶堆內溫度對比圖Figure 3 Second temperature contrast between the ambient in the workshop and the tea in fermentation tank

由圖2可知，第一批次的發酵到第3天溫度上升至51℃，10d時溫度穩定在54℃，13d時溫度最高達到56℃，此時普洱茶的色澤、香氣等已經有明顯的變化，特征成分、風味成分已經形成；到第17天溫度穩定在52℃，20d溫度在50℃，21d出罐。此次試驗周期為21d，每天詳細記錄試驗數據，包括發酵車間的溫濕度、渥堆內溫度、發酵葉相變化等，基本獲得與普洱茶品質形成的有關參數。經感官審評，色、香、味達到普洱茶的品質要求。

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

2.2 發酵罐發酵普洱茶與傳統發酵的審評結果比較

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

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

3 討論

3.1 雙層保濕轉動式普洱茶發酵罐應用注意事項

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

對發酵過程中茶堆內部的溫度、濕度等數據進行采集，實時監測茶堆內部發酵變化的程度，為茶葉再次潮水、翻堆提供理論依據。

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

3.2 雙層保濕轉動式普洱茶發酵罐的特點

通過雙層保濕轉動式普洱茶發酵罐發酵的試驗，該設備能有效的解決普洱茶傳統發酵過程中所存在的一些問題。

3.2.1 獨創性 時至今日，生產普洱茶，“渥堆”發酵依然采用傳統工藝，自然“渥堆”發酵，沒有專門的機械設備。雙層保濕轉動式普洱茶發酵罐是目前國內外僅有的普洱茶自動發酵專利設備。

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

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

3.2.4 可控性、自動化 在雙層保濕轉動式普洱茶發酵罐內發酵普洱茶具有時間周期短，升溫快、保濕好的特點，發酵因子與品質之間的變化做到科學可控。攪拌結構為普洱茶的均勻潮水提供了保證，自動控制裝置不僅實現了發酵過程的自動化，且大大的降低了工作強度，茶葉入罐以后，整個發酵過程都實現自動控制。

3.3 應用前景

雙層保濕轉動式普洱茶發酵罐特別適于發酵生產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，發酵成本高，風險大，普洱茶風味、特色難以體現和挖掘等難題。

采用雙層保濕轉動式普洱茶發酵罐生產的普洱茶品質優良，清潔衛生，且可縮短發酵時間，完全達到了預期研發目標，可以對發酵普洱茶品質、風味特色進行可控操作和普洱茶發酵環節的清潔化生產，從而實現普洱茶加工發酵小批量、多品種、精品茶、特色化、自動化。

雙層保濕轉動式普洱茶發酵罐設備多臺組合也能實現大規模生產，且生產的普洱茶品質安全、質優、穩定，風味獨特、特色鮮明。適合中小型企業生產特色風味普洱茶，大型企業生產精品特色普洱茶，該技術設備實現了普洱茶加工中發酵環節的技術革命，代表了普洱茶發酵技術今后的發展方向，是值得大力開發和推廣的理想設備。

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

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

3 周紅杰，黃云戰，吳曉強，等.雙層保濕轉動式普洱茶發酵罐：中國，ZL 2009201116889［P］.2010－05－12.

4 狄東晗，劉元法.PLC及變頻技術在帶式輸送機改造中的應用［J］.煤礦機械，2010，31（6）：159～160.

5 陸松侯，施兆鵬.茶葉審評與檢驗［M］.北京：中國農業出版社，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形成的研究［J］.茶葉科學，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）；云南省自然科學基金重點項目（編號：2009CC005）；云南省發展與改革委員會2008年度產業重大關鍵技術開發專項資金項目（編號：［2008］1657）

吳紹帥（1986－），男，云南農業大學在讀碩士研究生。E－mail：kotianyilang＠163.com

周紅杰

2011－08－01