普洱茶发酵自动化生产专利技术的研发

吴绍帅李亚莉黄云战杨明容周红杰

（1.云南农业大学普洱茶学院，昆明 650201；2.云南农业大学工程技术学院，昆明 650201）

普洱茶发酵自动化生产专利技术的研发

吴绍帅1李亚莉1黄云战2杨明容1周红杰1

（1.云南农业大学普洱茶学院，昆明 650201；2.云南农业大学工程技术学院，昆明 650201）

针对普洱茶传统发酵工艺和技术存在的劳动强度大、可控性操作差等诸多弊端，研发集自动潮水、保温保湿发酵、旋转翻堆等技术于一体的多功能双层保湿转动式普洱茶发酵罐（专利号ZL 2009201116889），可实现普洱茶发酵过程的自动化、清洁化、数字化、标准化和可控性操作。

普洱茶；发酵；自动化；专利技术

普洱茶是云南地理标志产品，是后发酵作用造就的特色茶品。发酵是普洱茶加工中的关键环节，是形成普洱茶品质的核心工艺。

20世纪70年代，人工潮水速成发酵试验的成功创新了现代普洱茶的发酵工艺。但在随后的40年间，普洱茶生产企业仍一直按照传统方法生产普洱茶，对从业人员的生产经验、制茶技术和业务水平具有很高的要求，且劳动强度大，灰尘多，发酵不均匀，卫生条件差，发酵条件难以控制，发酵质量不稳定，滋生螨虫，使得普洱茶产品质量安全和从业工人的健康受到严重挑战，普洱茶发酵中出现的诸多难题亟待解决［1，2］。针对上述普洱茶生产中存在的问题，如果能在普洱茶大生产中实现翻堆工序的自动化，不仅可节省人力物力，而且能实现普洱茶快速便捷生产，减少污染，实现普洱茶自动化、清洁化生产，为此，研发普洱茶发酵自动化生产设备，实现普洱茶发酵工艺、技术与设备升级换代势在必行。

1 双层保湿转动式普洱茶发酵罐的研发

1.1 制作材料的选取

由于在普洱茶发酵过程中会发生酸碱性的变化，所以普洱茶发酵罐罐体材料必须满足在发酵过程中不发生化学变化，因此双层保湿转动式普洱茶发酵罐材料的选取不仅要符合中国食品卫生安全标准，还要实现材料质量的轻便与耐用。从经济适用和食品安全的角度考虑，本试验最终采用市场销售的符合中国食品安全规定的不锈钢材料按常规方法制造。

1.2 双层保湿转动式普洱茶发酵罐的工作原理

双层保湿转动式普洱茶发酵罐（专利号ZL 2009201116889）［3］在罐体结构上采用双层不锈钢结构，内层罐体上均开有小孔，具有渗水和通气的作用，外层罐体为全封闭式的不锈钢材料。内外罐体之间设有夹层，能够达到普洱茶发酵时的保湿效果。罐体设计最大直径为1.5m，以满足渥堆时50～80cm的茶叶厚度，进料重量为150kg。4根搅拌杆呈360°螺旋分布在支承轴上，支承轴与搅拌杆均为中空，表面开小孔，这一设计便于发酵时的通气与湿度的调节。罐体为双层保温隔热结构，保证了发酵环境不受外界环境条件的影响。发酵罐工作时，电机通过皮带带动外层滚筒从而内转动层滚筒内的茶叶，由搅拌杆进行搅拌达到翻堆的效果。发酵罐各部分的结构如图1所示。

图1 双层保湿转动式普洱茶发酵罐结构示意图Figure 1 Structure diagram of the double moisturizing rotation Pu－erh tea fermentation tank

普洱茶在发酵过程中会出现结块的现象，在发酵开始至结束的搅拌过程中均采用发酵罐转动、轴管不转动的工作方式，及时的将结块的茶叶进行解块。潮水解块装置由中空具孔的支承轴、搅拌杆构成，以便能够使水、空气通过支承轴和搅拌杆进入到发酵罐内，实现茶叶的潮水与通气效果。入料时起潮水作用，发酵过程中起解块和通气作用。

1.3 双层保湿转动式普洱茶发酵罐的自动控制

发酵罐自动控制系统采用PLC［4］控制作为主控，PLC与变频器连接，使变频装置、精确定量潮水装置、温湿度传感器及PH值传感器等构成了自动发酵罐控制系统，利用PLC和变频器进行速度同步控制，可同时实现普洱茶在发酵过程中的精确定量潮水、通风、控温、控湿、数据采集，数据存储、数据分析以及各个发酵阶段的解块和补水等功能控制。

2 双层保湿转动式普洱茶发酵罐发酵试验效果分析

2.1 发酵罐发酵普洱茶过程中茶堆温度的变化

以普洱茶原料为试验对象，进行了两个批次的发酵试验。对车间外部环境条件（温度、湿度）进行监测、数据采集（图2，3），按25%～35%渥堆前潮水比例、自动控制精确定量潮水，接入不同发酵剂进行普洱茶加工试验。普洱茶原料入罐后，每隔3d进行一次自动控制翻转。

图2 第一次车间环境温度与发酵罐茶堆内温度对比图Figure 2 First temperature contrast between the ambient in the workshop and the tea in fermentation tank

图3 第二次车间环境温度与发酵罐茶堆内温度对比图Figure 3 Second temperature contrast between the ambient in the workshop and the tea in fermentation tank

由图2可知，第一批次的发酵到第3天温度上升至51℃，10d时温度稳定在54℃，13d时温度最高达到56℃，此时普洱茶的色泽、香气等已经有明显的变化，特征成分、风味成分已经形成；到第17天温度稳定在52℃，20d温度在50℃，21d出罐。此次试验周期为21d，每天详细记录试验数据，包括发酵车间的温湿度、渥堆内温度、发酵叶相变化等，基本获得与普洱茶品质形成的有关参数。经感官审评，色、香、味达到普洱茶的品质要求。

由图3可知，第二批次渥堆前按30%的潮水比例发酵，72h时温度已达到53℃，第6天茶堆发酵温度上升到55℃，发酵第6天到第16天温度在49～55℃间波动，温度最终在第17天稳定在50℃，第20天出罐，生产的普洱茶品质达到要求，比传统发酵周期缩短近一半的时间。

2.2 发酵罐发酵普洱茶与传统发酵的审评结果比较

由表1可知，采用相同的原料，发酵罐发酵生产的普洱茶具有普洱熟茶的基本品质特点，并没有因为发酵时间的缩短而影响其感官审评［5］，其品质在一定程度上要优于传统发酵的普洱茶的品质。

表1 感官审评表Table 1 The sense appraise table in solid－state fermentation tea

3 讨论

3.1 双层保湿转动式普洱茶发酵罐应用注意事项

采用自动发酵罐发酵普洱茶，罐内环境条件（温度、湿度、空气质量交换）对有益菌的大量繁殖创造最佳的生存条件［6］。在发酵过程中，需严格控制潮水量且均匀。

对发酵过程中茶堆内部的温度、湿度等数据进行采集，实时监测茶堆内部发酵变化的程度，为茶叶再次潮水、翻堆提供理论依据。

罐内茶叶的堆放不宜过厚，避免因温度过高、水分过高无法监测等导致烧心、霉变、品质下降等不良后果，罐体内部要保持透气、通氧、保温保湿。

3.2 双层保湿转动式普洱茶发酵罐的特点

通过双层保湿转动式普洱茶发酵罐发酵的试验，该设备能有效的解决普洱茶传统发酵过程中所存在的一些问题。

3.2.1 独创性 时至今日，生产普洱茶，“渥堆”发酵依然采用传统工艺，自然“渥堆”发酵，没有专门的机械设备。双层保湿转动式普洱茶发酵罐是目前国内外仅有的普洱茶自动发酵专利设备。

3.2.2 高效性 在普洱茶生产实践中试用表明，该专利设备可缩短普洱茶生产周期（发酵周期由原来的40～60d缩短为25～30d），同时可减少制茶损耗，提高制茶率，能明显降低生产成本，提高了普洱茶生产效率和效益。

3.2.3 清洁化 利用双层保湿转动式普洱茶发酵罐（专利号ZL 2009201116889）发酵普洱茶，离地式的发酵罐，打破了传统的地面发酵方式，改善了普洱茶发酵的卫生状况。

3.2.4 可控性、自动化 在双层保湿转动式普洱茶发酵罐内发酵普洱茶具有时间周期短，升温快、保湿好的特点，发酵因子与品质之间的变化做到科学可控。搅拌结构为普洱茶的均匀潮水提供了保证，自动控制装置不仅实现了发酵过程的自动化，且大大的降低了工作强度，茶叶入罐以后，整个发酵过程都实现自动控制。

3.3 应用前景

双层保湿转动式普洱茶发酵罐特别适于发酵生产中小批量普洱茶和高价格的古树茶，可以有效解决水分、温湿度、微生物等因素可控难，发酵成本高，风险大，普洱茶风味、特色难以体现和挖掘等难题。

采用双层保湿转动式普洱茶发酵罐生产的普洱茶品质优良，清洁卫生，且可缩短发酵时间，完全达到了预期研发目标，可以对发酵普洱茶品质、风味特色进行可控操作和普洱茶发酵环节的清洁化生产，从而实现普洱茶加工发酵小批量、多品种、精品茶、特色化、自动化。

双层保湿转动式普洱茶发酵罐设备多台组合也能实现大规模生产，且生产的普洱茶品质安全、质优、稳定，风味独特、特色鲜明。适合中小型企业生产特色风味普洱茶，大型企业生产精品特色普洱茶，该技术设备实现了普洱茶加工中发酵环节的技术革命，代表了普洱茶发酵技术今后的发展方向，是值得大力开发和推广的理想设备。

1 甘泉，邵宛芳，张路.刍论普洱茶加工过程的清洁化生产［J］.中国农学通报，2009，25（18）：122～125.

2 蒙肖虹，孙云，张惠芬，等.普洱茶发酵工艺的研究［J］.昆明理工大学学报（理工版），2008，33（4）：81～83，90.

3 周红杰，黄云战，吴晓强，等.双层保湿转动式普洱茶发酵罐：中国，ZL 2009201116889［P］.2010－05－12.

4 狄东晗，刘元法.PLC及变频技术在带式输送机改造中的应用［J］.煤矿机械，2010，31（6）：159～160.

5 陆松侯，施兆鹏.茶叶审评与检验［M］.北京：中国农业出版社，2001.

6 周红杰，李家华，赵龙飞，等.渥堆过程中主要微生物对云南普洱茶品质形成的研究［J］.茶叶科学，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

国家科技支撑计划项目（编号：2007BAD58B02）；云南省自然科学基金重点项目（编号：2009CC005）；云南省发展与改革委员会2008年度产业重大关键技术开发专项资金项目（编号：［2008］1657）

吴绍帅（1986－），男，云南农业大学在读硕士研究生。E－mail：kotianyilang＠163.com

周红杰

2011－08－01