茶叶加工“十三五”进展及“十四五”发展方向

江用文 袁海波 朱宏凯 滑金杰 杨艳芹 沈帅

摘要：“十三五”期间，我国茶叶加工在基础理论研究、工艺技术创新、加工装备和生产线研发等方面取得了较大突破，为“十四五”茶叶加工的高质量发展奠定了坚实的基础。文章总结了茶叶加工领域“十三五”期间取得的主要成绩，分析了存在的问题，提出了该领域“十四五”期间的发展方向，为茶叶加工技术研究提供参考。

关键词：茶叶;加工;十三五;进展;十四五;展望

Tea Processing Progress during the 13th

Five-Year Plan Period and Development

Direction in the 14th Five-Year Plan Period

JIANG Yongwen， YUAN Haibo， ZHU Hongkai， HUA Jinjie， YANG Yanqin， SHEN Shuai

Tea Research Institute， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Hangzhou 310008， China

Abstract： During the "13th Five-Year Plan" period， China's tea processing has made great breakthroughs in basic theoretical research， technological innovation， processing equipment and production line research and development， which has laid a solid foundation for the high-quality development of tea processing in the "14th Five-Year Plan"

period. This paper summarized the main achievements of tea processing during the "13th Five-Year Plan" period，analyzed the existing problems， and the development direction in the "14th Five-Year Plan" period， which could provide

references for the research of tea processing.

Keywords： tea， processing， the 13th Five-Year Plan， progress， the 14th Five-Year Plan， development direction

“十三五”期間，茶叶加工在基础理论研究、工艺技术创新、加工装备和生产线研发等方面取得了较大突破，加工过程在制品品质状态初步实现有效监测，加工装备机械性能和参数调控精准度明显改善，多个茶类自动化连续化生产线广泛应用，标准化定向化技术体系陆续建立并被应用，从而为“十四五”茶叶加工的高质量发展奠定了坚实的基础。

“十四五”期间，茶叶加工科技创新将面临新的挑战和需求，须以市场需求为引领，瞄准绿色化、智能化作业方向，突破重大基础理论、前沿颠覆性技术和产业关键核心技术，努力实现茶产品品质升级及特色创制，不断提升茶产品的科技含量和附加值，为茶叶加工业现代化和茶产业科技腾飞提供有力支撑。

一、 “十三五”期间茶叶加工主要进展

1. 加工过程在制品品质状态进一步明确

（1）在制品物理特性研究

茶叶的物理特性是茶叶品质状态的外在体现，它是茶叶机械设计、加工工艺选择、参数优化及品质状态评价的重要参考依据。过去5年，茶叶物理特性的研究主要集中在色泽、热特性、力学特性、电学特性及光谱特征等几个方面。

色泽方面，研究人员利用机器视觉追踪茶叶加工过程的色泽变化，精准感知叶片的色彩空间分布，初步实现了萎凋、发酵、干燥等工序进程的把控[1-2]。安徽农业大学张正竹团队利用阵列式色彩传感器和电子眼开发的机器视觉系统，使萎凋程度的准确判定达到90%以上[3]。中国农业科学院茶叶研究所江用文团队利用机器视觉技术对发酵过程叶片的色彩空间变化的非线性捕捉，使红茶发酵程度的准确判别超过93%[2]。

茶叶热特性方面，主要是利用离散仿真和流体仿真技术，模拟茶叶杀青和干燥过程的热运动和热传质过程，实现对绿茶杀青和干燥设备的结构优化。虞文俊[4]利用仿真模拟耦合分析离散场、流场和温度场，优化出滚筒结构的最优参数：倒叶板螺旋角15°、倒叶板倾角21°、滚筒转速37 r/min、滚筒锥角4°、倒叶板高度55 mm。

茶叶力学特性研究涉及质构特性（弹性、塑性、剪切力等）、容重、摩擦力（休止角、滑动角）等内容，针对茶鲜叶或在制品力学特性变化规律，改进茶叶加工工艺并提出精准化的工艺技术参数。西南大学童华荣团队系统研究了萎凋叶的主要物理特性，指出水分是影响萎凋叶弹性、塑性等物理性质的最主要因素[5]。

茶叶的电学特性主要集中在红茶加工领域，用来捕捉或响应揉捻或发酵过程茶多酚氧化、聚合等反应过程，实现茶多酚含量、揉捻和发酵适度的无损感知和判别。Zhu等[6]利用数字电桥检测发酵过程中茶叶的电特性参数对儿茶素和茶色素（茶黄素、茶红素、茶褐素）的变化响应，优化出一套基于发酵叶电特性的发酵程度判别技术。

茶叶的光谱特征是最近几年备受追捧的研究热点，其中高光谱和近红外作为最主要的光谱技术手段与化学计量学和机器学习方法深度融合[7-8]，已经在茶叶成分（咖啡碱、儿茶素、茶黄素、茶氨酸）检测[9-11]、产品（红茶、绿茶、黑茶等）分类[12]、成品茶（祁红、龙井、铁观音等）分级[13-16]、加工工序（发酵、揉捻、干燥）适度判定[17-19]、产地溯源和掺杂掺假（掺糖、异物）检测等方面取得实质性突破[20-22]。

茶叶物理品质状态的相关研究，将作为未来茶叶加工生产领域的重要技术积累，为实现茶叶生产全链条数字化过程提供有力支撑。

（2）在制品化学特性研究

茶叶的化学组成是滋味、香气、色泽等感官品质形成的物质基础，它不仅决定着消费者的喜好、偏爱和市场接受度，同时反映茶叶加工过程工艺技术的选择是否得当。近年来，学者们梳理了茶叶中主要化学成分对茶汤苦味（咖啡碱、非没食子儿茶素等）、涩味（黄酮醇糖苷、茶多酚、没食子儿茶素等）、鲜味（茶氨酸、琥珀酸、3-没食子酰基奎宁酸等）的贡献作用[23]，解构了绿茶（紫罗酮、苯乙醇等）、红茶（美拉德反应衍生的呋喃等氮杂环化合物）、乌龙茶（橙花叔醇等）、黑茶（甲氧基苯类物质）等的关键香气物质[24-28]，阐明了关键呈色物质包括黄酮类、儿茶素聚合产物（茶黄素等）、叶绿素和胡萝卜素类对干茶和茶汤色泽的影响[29-31]。

同时，借助代谢组学方法和高分辨质谱技术（HRMS）对茶叶加工过程品质成分的动态变化、转化途径等进行更系统和全面的梳理，为加工工艺的精准化把控提出了更加明确的理论依据。如明确了萎凋、发酵、渥堆等过程中黄酮类、氨基酸、挥发性成分等含量和组成的变化作用途径[32-34]，探索绿茶、红茶、乌龙茶加工过程挥发性和非挥发性物质的动态变化规律[35-37]，解析白茶、红茶、黑茶贮存过程代谢特征变化[38-40]。深度挖掘了绿茶加工过程叶绿素的降解、转化途径及影响因素[31]，全面分析了工夫红茶加工过程类胡萝卜素及其衍生物的动态变化[29]，系统研究了不同发酵程度茶叶中黄酮苷类物质的代谢特征差异[41]。此外，还对最近几年引起广泛关注的多酚、氨基酸衍生物进行了探索性研究，如茶叶中吡咯烷酮-儿茶素合成产物（Flavoalkaloids）的鉴定分离[42]，聚酯型儿茶素酶促形成机制及形成影响因素的研究，高级糖基化终端产物（AGEs）的形成途径及演变规律的解析[43]。

2. 传统加工工艺与现代技术的融合更为紧密

“十三五”期间，食品加工高新技术不断被应用于传统茶叶加工技术的创新研究，新工艺、新技术涌现，技术参数精准化逐步深入，茶叶加工技术得到了多层次、多方位的快速发展，并不断向数字化、定向化迈进。

（1）绿茶加工技术研究

“十三五”期间，在国家重点研发课题“绿茶标准化加工技术研究和装备开发”的资助下，扁形、针形绿茶的加工工艺和装备得到了进一步升级，研发出珠形、条形绿茶的成套标准化加工技术，并在产业上示范应用。就工序而言，杀青和干燥是“十三五”期间绿茶加工技术研究的重点，开发出滚筒-热风耦合杀青、三相组合式杀青等新技术，通过多方式组合提升杀青作业功效和品质，如滚筒-热风耦合杀青可以使杀青叶同时受到滚筒筒壁和热风的双重作用，既保持了因在制品与筒壁摩擦带来的香气高锐特色，又能借助热风的快速脱水促进色泽绿润，整体品质优异;研制出滚烘干燥新技术，能够提升产品滋味鲜爽度和香气馥郁度，并针对清香、栗香等不同风味特色分别提出适宜的干燥工艺参数[44]。

（2）红茶加工技术研究

“十三五”期间，在国家重点研发课题“工夫红茶标准化加工关键技术研究与装备研发”等项目的资助下，富氧萎凋、补光萎凋、动态发酵等一系列工夫红茶加工新技术开发成功，初步实现了高品质工夫红茶或特色工夫红茶的定向化加工;如富氧萎凋技术有助于加速儿茶素降解，促进茶黄素、聚酯型儿茶素等品质成分的形成，适于加工高含量多酚转化物的红茶[45];动态发酵技术可提高叶内多酚氧化酶活性，促使茶黄素和茶红素形成，同时保留较高含量氨基酸和可溶性糖等成分，使得所制工夫红茶外形乌润，汤色红艳带金圈，滋味甜醇爽口，甜香高长。通过技术的集成创新，研究提出不同类型（大叶种、中小叶种）、不同嫩度（一芽一叶至一芽二叶、一芽二葉至一芽三叶等）原料的工夫红茶标准化加工工艺技术，并在产业中得到广泛应用。

（3）乌龙茶加工技术研究

乌龙茶设施做青技术进一步优化，对做青环境的温度、湿度、光照、光质等参数实现了精准调控，标准化工艺参数得到改善（如光波波长>520 nm，做青叶含水量65%～68%时较佳），摆脱天气制约，提升生产效率的同时，品质稳定性也得到有效改善;乌龙茶机械水筛摇青技术、组合式造型（包揉）技术等在产业上得到初步应用，取得了较好成效。

福建农林大学孙威江主导制定的国家标准“乌龙茶第4部分：水仙（GB/T 30357.4—2015）”荣获2018年福建省标准贡献奖一等奖，该标准首次为中国紧压乌龙茶制定了感官品质和理化指标，从控制产品质量着手，稳定和提高水仙茶品质，进一步规范了全国各地水仙乌龙茶的规范生产、加工、销售以及产品的出口贸易，促进了乌龙茶产品标准体系的完整性与系统性，解决了水仙茶产品无标可依的难题，也为乌龙茶国际标准的制定提供了重要基础。

（4）黑茶加工技术研究

湖南农业大学主持的 “黑茶提质增效关键技术创新与产业化应用”项目发明了黑茶诱导调控发花、散茶发花、砖面发花及品质快速醇化等加工新技术，大力提升了黑茶产业的加工技术水平，并在2017年荣获国家科技进步二等奖。黑茶加工的关键工序——渥堆的标准化参数逐步明确：青砖茶的适宜渥堆参数为潮水量30%、渥堆温度55 ℃、时间25 d、相对湿度95%;湖南黑毛茶的适宜渥堆参数为渥堆叶含水率64%、渥堆温度41 ℃、时间20  h。黑茶加工工艺参数标准化程度不断提高，开发出新型渥堆翻堆技术，可有效稳定在制品品质。

（5）白茶加工技术研究

“十三五”期间，中国农业科学院茶叶研究所主持的“白茶提质增效关键技术创新与产业化应用”项目，揭示了白茶储存陈化机理，发现了白茶贮存年份相关的特征性生化成分，研发了生物酶法提高白茶滋味品质技术等新技术，提升了白茶生产效率与品质。

就工序而言，萎凋是“十三五”期间白茶加工技术研究的重点，设施萎凋技术研究不断深入，实现了白茶萎凋环境温度、相对湿度、光质光强等的精准调控，探明了红光萎凋技术可促进酯型儿茶素的适量降解以及氨基酸的积累，可降低白茶苦涩味、提高鲜爽度。标准化萎凋参数得到优化，明确温度25～30 ℃、相对湿度65%～75%条件下萎凋35～40 h，鲜叶失水速度和失水程度适宜，有利于获得品质优异的白茶。

（6）黄茶加工技术研究进展

闷黄是黄茶加工技术研究的重点。开发出新型通氧闷黄技术，不仅可缩短闷黄时间，提高生产效率，而且有助于可溶性糖的积累，形成黄茶甜醇口感;明确了湿叶闷黄技术的适宜参数：在制品含水率（37±3）%，环境相对湿度（80±5）%，叶温（45±2）℃，每10 min通气1次，时间4～5 h，所制黄茶滋味甘润醇厚，汤色杏黄明亮，香气甜爽持久。

3. 茶叶加工机械装备性能不断提升

“十三五”期间，随着制造业的持续发展，传统茶叶加工机械性能取得了较大发展，单台（套）制茶机械参数调控更简便、更准确，新型节能技术在茶机上的应用更加多元，连续化、标准化、数字化水平大幅度提高，配套生产线陆续在各茶类生产中出现，有效解决了劳动力紧缺、标准化程度低等问题。

（1）加工新装备不断涌现，参数调控更为精准

加工装备是保障茶叶生产质量的关键，性能优异的装备可以提升生产效率，优化产品品质，实现加工作业高效、省力、标准。“十三五”期间，由安徽农业大学主持的“茶叶数字化品控关键技术研究与装备创制”课题，开发出茶鲜叶原料质量分析仪、近红外光谱无损检测装备等，可进行鲜叶质量等级、茶叶色香味形品质的综合评判，推动了茶叶数字化品控和装备的提升，于2018年获得安徽省科技进步奖一等奖。

此外，国内外科研人员借助仿真模拟技术、多元技术融合等手段，创制出系列新设备，尤其提升了设备参数精准度。例如在萎凋（摊青）设备方面，通过流体力学进行环境温湿度场模拟分析，探明设备结构参数对作业性能的影响规律，研制出可实现温湿度空间均匀分布的新型萎凋（摊青）机;在发酵装备方面，利用仿真模拟探明环境流场分布，开发出隧道式增温加湿系统，研制的发酵机环境温度偏差≤1.5 ℃，湿度偏差≤5%;在揉捻装备方面，采用现代传感技术结合气动设施实现揉捻参数的数字化表征和设备的自动化运行，成条率稳定在83%以上，破碎率小于2%;在乌龙茶杀青装备方面，利用电磁与微波复合技术研制出组合式杀青新设备，实现效率和品质的双提升;在黑茶干燥方面，利用热泵干燥技术研制出发花干燥设备，发花干燥时间从传统的25 d缩短至19 d，提升加工效率20%以上。系列设备已在湖南、湖北、江苏、浙江、四川、云南等产茶省广泛应用，获得了显著的经济效益和社会效益。

（2）新型节能技术应用于加工设备，促进绿色、低碳发展

新技术、新能源不断应用于茶叶加工装备上，促使茶叶加工向绿色、节能、安全、清洁方向发展，风味品质和卫生品质均得到提升。例如，研制出新一代的鲜叶清洗机，为保证茶叶品质安全提供了新的可能途径;高温汽热、电磁加热等技术更广泛地应用于杀青、干燥工序，研制出超高温气热杀青机、电磁滚筒-热风耦合杀青机、电磁内热烘干机等新设备，显著提高了热效率;相比较传统电热管式设备，电磁内热烘干机的平均能耗可减少30%以上，且温度波动≤3 ℃。

（3）连续化、标准化加工生产线得到广泛应用，正向初步数字化作业迈进

随着新设备的研制成功，以及单机和模块化设施性能的不断提升，多个茶类的标准化加工生产线得到广泛应用。

绿茶品类中，扁形、条形、针芽形、曲毫形绿茶均已不同程度地实现了连续化加工，部分工序可全自动控制，少量实现初步数字化;新型连续萎凋机、连续发酵机等一批可控化程度高的新设备被用来组建工夫红茶标准化生产线，通过不同规模设备模块和控制系统的融合，构建出多套不同规模生产线装配體系，所制红茶品质优异、稳定性佳，系列生产线已在浙江、云南、海南、贵州等省进行推广;乌龙茶加工方面，采用冷热风吹干、红外晒青，以及热风微波杀青机、自动称重装置、自动成型机及自动烘干机的结合使用，实现了乌龙茶全程连续化、自动化生产;白茶加工方面，温湿度可控白茶萎凋室，变频连续化萎凋机等新设备的问世，为白茶连续化自动化生产提供了技术支撑;在黑茶加工方面，研发出集摊青、杀青、揉捻、渥堆、烘干等为一体的黑毛茶自动化生产线，提升了黑毛茶的生产效率和品质稳定性。中国农业科学院茶叶研究所主持的国家重点研发计划项目“茶叶初制精制智能生产线研制与示范”课题将水分、压力智能感知和信息控制等新技术应用于茶叶初制精制成套装备，创建了模块化生产线结构和生产智能管理系统，突破了传统茶叶加工技术智能化瓶颈。

4. 特色新产品层出不穷，满足消费者多元化需求

“十三五”期间，食品、农产品加工新技术与茶叶加工技术进一步融合，开发出多种特色茶产品，不断满足消费者多元化需求。如利用调节作业环境氧气浓度、特定低温等条件，制得含量达5.98%的高EGCG乌龙茶;通过特定原料、工艺技术和加工装备的有机融合，定向开发出风味品质稳定一致的嫩栗香绿茶、甜醇味红茶;借助特定的栽培和加工技术，创制出糯甜香红茶、海苔香龙井茶，以及蓝莓香毛峰茶等;以厚轴茶、龙芽楤木、木姜叶柯叶等植物嫩芽叶为原料，融合茶叶加工工艺制得具有降血压等特定保健功能的茶产品。

二、 “十四五”茶叶加工发展方向

随着全球资源短缺问题的加剧，以及人们对自身健康的日益关注，茶叶加工在产品结构、市场需求、技术发展等方面亦将发生较大转变。茶产品的特色风味和营养健康并重，数字化、智能化等高新技术的需求更为迫切。

1. 茶叶加工趋向定向化和精准化

随着科技的不断进步以及人们消费理念由单纯追求风味向风味与保健兼顾的转变，未来茶叶产品的创制将向着多元化和个性化需求发展。茶叶加工科技将持续以消费需求为导向，逐步实现加工过程技术参数的精准化作业，对产品的风味品质和特定组分将趋向定向化调控。

“十四五”期间，围绕茶叶加工的定向化和精准化，将重点在以下几方面开展深入研究。

（1）通过分子感官技术、多组学分析、大数据关联等多种技术的融合创新，挖掘出茶叶特色风味品质关键组分，明晰其在加工过程中的动态衍变规律和形成机制。

（2）通过传统工艺技术创新以及食品加工高新技术的融合，系统研究茶叶感官风味和品质成分的调控技术。

（3）借助现代传感、CFD仿真模拟、自动控制等技术的创新应用，开展加工装备和技术参数精准化研究，实现技术标准、工艺流程、质量控制与精准加工的高效协同。

（4）通过原料、工艺、装备的有机整合，创制特色风味新产品。

2. 茶叶生产由制造向“智造”升级

随着工业4.0和5G时代的来临，AI技术将得到快速发展，并推动工业机器人制造技术的显著提升，机器人替代人工成为未来必然趋势;茶叶加工装备的智能化程度亦将不断提高，智慧工厂将逐步取代传统加工工厂。

“十四五”期间将围绕智能化、传承制茶工艺数字化等产业共性关键技术需求，重点开展以下研究。

（1）通过茶学、食品、机械、自动化和信息科学等多学科交叉集成，创新研究在制品状态数字化表征及智能感知技术、反馈控制技术，实现数据实时检测的远程/终端专家决策。

（2）通过对加工装备机械材料特性与安全性、数字化设计、仿真优化等新技术、新原理、新材料研究，研发具有自主知识产权的智能化核心装备。

（3）依托云计算、大数据、物联网等新一代网络技术，将茶叶单机加工装备进行集成，创制出智能化生产线，形成全程自动化作业，实现真正意义上的“机器换人”，促进茶叶生产由制造向“智造”升级。

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