茶叶加工中微波技术的系统应用

2018-01-19司东杰

福建茶叶 2018年10期

司东杰

（中北大学电气与控制工程学院，山西太原 030051）

1 茶叶加工微波技术现状

1.1 微波杀青能量原理

杀青是茶叶加工中最重要步骤，关系着茶叶的品质保留及干燥后的口感、质量。我国传统茶叶加工均以人工方式进行炒制干燥法杀青，但炒制出来的效果烟焦味太重，茶叶原色变化较大且炒坏、炒碎的茶较多。随着茶叶市场的繁荣以及茶工业技术的发展，利用微波技术进行杀青已经成了现代大中茶企的主要杀青方法。微波杀青不同于传统杀青，微波杀青利用微波辐射，将茶叶中的水分随辐射同步旋转，导致茶叶内外部摩擦生热。同时升温后，茶叶的内部分子温度高于外部温度，内部的大量水分从茶叶中溢出蒸发，从而达到茶叶杀青和鲜叶干燥的效果。微波杀青在短时间内，通过茶叶自身的内外温度差，利用能量辐射将其反向热传递快速干燥。微波杀青不仅能够达到杀青干燥的效果，还能通过破坏细胞壁，杀死茶叶内部的细菌和虫卵，让茶叶更加洁净。

1.2 微波加工技术支持

首先，微波加工的技术支持主要来源于微波技术的产生和出现。微波的大致频率为300兆赫到30万兆赫，通过快速变化的高频电磁场，将微波内的茶叶升温、加热、干燥。这便是微波的热效应技术支持。在茶叶的加工中，不仅利用了微波技术的热效应，还利用了微波技术的杀菌技术机理。通过微波的热效应和生物效用共同作用，茶叶上的细菌失去繁殖和生存的条件。不同于单一的热效应，其微波技术的生物效应能够破坏茶叶细菌细胞膜的性能，直接抑制细菌的生长。综上，微波加工的技术支持以微波技术、干燥技术、热能技术以及生物技术为主。

1.3 微波加工机器选用

茶叶微波加工机器的选用多样性十分丰富，其根据不同茶企厂商的设备资金供给不同而不同。一方面，对于大中型集团茶企，茶企旗下的茶工厂的微波杀青机器，以振腔式微波干燥器为主。振腔式微波干燥器具有连续性运作机理，能够自动调节杀青过程中的频率。这类机器能够支持大型茶厂家，在安全高效的环境下，连续不断的进行茶叶生产。另一方面，对于许多中小企业来说，微波杀青机器主要以慢波型微波干燥器、波导式微波干燥器为主。这类设备使用较为简易，设备制造成本也更为低廉。因此，使用时出现的弊端较多。例如微波泄露、微波操作过量、调控不足等问题时有发生。除此之外，各类近年来新兴的微型茶企业，因厂房较小、人员不足，使用的微波设备以微波箱，即最基础的微波炉为主。有些微型企业也会配备微波干燥机。综上，微波技术下机器的选用较为丰富，但基于不同公司的个体情况不同，其微波产品的功能性选用也有个体差异。

2 茶叶加工微波技术的系统应用分析

2.1 加工系统社会效益分析

茶叶的微波加工技术的产生，具有良好的社会效益。从微观上来说，微波加工的茶叶口感、色泽等质量层次更高。对于市面上最常见、平价价格的绿茶来说，其加工质量的提高，也促进了我国民众生活水平的提高。茶文化的复兴繁荣下，茶叶已经成了人们的日常饮品。但市面上传统炒青而产出的茶叶质量参差不齐，人们在饮茶中无法从口感享受中获得高层次的情感享受。微波技术的出现，在提高茶叶品质的同时提高了民众的社会生活质量。从宏观角度来说，微波技术的出现，是我国茶叶加工的一大革新。其保证了高品质茶叶的原有色泽、香气和味道在杀青干燥的时候不改变，并最大限度地保持了茶多酚、茶叶碱等微生物元素的成分含量，提高了我国与外国的茶文化交流档次和出口标准，促进了茶叶的出口量增加，提升了我国的国际地位和传统文化影响力。

2.2 加工技术生态效益分析

传统的茶叶加工会以燃气、煤气或木材烧制来进行杀青，不利于生态环境的保护与维持。微波技术不仅以工厂形式大批量生产茶叶，保证茶叶自身的卫生质量，还避免了过度的烟雾污染和茶叶残渣丢弃，保护了生态环境。由此可见，微波加工技术具有良好的生态效益。但随着茶工厂的频繁开设，和各类微波设备的质量不一，在程式化的微波系统应用中，微波辐射泄漏等情况也时有发生。轻微的微波辐射泄漏并不会造成生态影响，但在茶工厂密集、茶叶生产产量大的情况下，微波辐射会对人体和生态造成一定影响。为提高茶叶微波技术加工的生态效益，经过技术改革和试点应用，微波技术设备的人工调控开始逐步加入计算机系统应用功能，以设备自我调控为主导，在机械实时监控的情况下防止微波故障的发生。

2.3 加工程度经济效益分析

茶叶微波加工的应用大幅提高了茶叶生产的经济效益，但经济效益的提高程度也与加工程度设备使用有关。一方面，根据调查可知，相较于传统加工，微波加工的成本更大，但产出的茶叶效益更高。因传统加工而产生的碎茶、茶渣消耗较小；茶叶微波杀青后的产量比重更大。而经过微波干燥杀菌后的茶叶质量更高，卖出的市场价也更高。另一方面，高质量、高价格的茶叶，随之而来的是高昂的微波设备成本。对于销量较好、茶叶本身市值较高的茶叶，茶叶的利润能够平衡高昂的设备使用和维护成本；但对于部分中小茶企来说，茶叶的微波加工维护成本无法与茶叶营销平衡，茶企会出现亏损状态，经济效益下降。综上，对于微波加工的设备损耗与茶叶盈利的经济效益之间，如何寻找其系统应用的平衡点，是每个茶工厂都要的首要考虑问题。

3 茶叶加工微波技术的系统应用拓展

3.1 自动化控制减轻劳动强度

以往的微波技术系统应用，多以人工控制系统来进行设备操作以及工厂事项处理。对于成吨大批量的茶叶生产来说，工作人员的劳动强度依旧很大；并且人工手动控制的设备调试也会出现操作不当的失误。在茶叶微波加工技术逐步完善的现代社会，为减轻基础性劳动人民的劳动强度，微波加工的系统化应用开始提上日程。微波加工的系统应用是对微波加工技术的整合发展。一方面，微波加工的系统应用自备操作监测功能，可以对茶叶的鲜叶状态进行监测，从而调试微波辐射度指标和时长。另一方面，微波加工的系统应用具有自动化控制技术，可以实时调节微波加工的进程，更加精准的完成茶叶加工。综上，自动化控制下的系统应用功能，可以改变工人的劳动条件，降低工人劳动强度，减少人工产生的劳动失误。

3.2 无菌空间降低环境污染度

微波技术加工的无菌空间，不仅能够保证茶叶的质量安全，还能够保证人体和周边环境的质量安全，降低污染程度。首先，在现有的茶叶微波加工中，考虑到茶叶的农药残留问题。在微波杀青的过程中，对茶叶进行农药成分降解处理，以免微波加工过程中农药残留通过微波辐射传达到周围工人体内。其次，升级茶叶饮用卫生标准。考虑到微波加工中的少量特殊细菌成分，完善和升级微波加工设备，将微波技术的波段、波形升级，完全杀死大肠杆菌、霉菌等有害菌种，提高茶叶加工后的品质。最后，适当选用正规微波设备，并选购实时辐射勘测设备进行监测，使微波加工时的辐射程度最小化。

3.3 智能化加工平衡成本损耗

前文提到，茶叶的营销利润和设备成本的平衡度有待提高。除了基础的设备购置成本外，设备的使用成本以及损耗修复成本，会比原装设备头次购进的成本还高。通过调查得知，设备的损耗维护费用，很大程度是工人的操作不当造成的。部分工厂为追求进度，将能够微波加工的茶叶过量放置，导致机器运作失效；或过度使用机器而不维护、或过量使用超过机器能够承受范围的微波强度。基于此，必须将智能加工融入茶叶加工的系统应用中，以智能取代人工，避免机器的损耗修复费用。利用智能系统，自动调节和监督机器使用频率和速率，保证设备的高效安全运转，从而提高茶加工的经济效益。