田海霞，魏珍珍，馬躍，李頌，戴申，劉海新，郝彬秀

普洱茶立體小罐發(fā)酵加工工藝技術(shù)的應(yīng)用研究

田海霞1，魏珍珍2，馬躍1，李頌1，戴申1，劉海新1，郝彬秀1

1. 中茶科技（北京）有限公司，北京 102209；2. 云南中茶茶業(yè)有限公司，云南 昆明 650000

為了改善普洱茶生產(chǎn)的清潔化加工條件，提升自動(dòng)化發(fā)酵水平，研究開發(fā)了普洱茶立體小罐發(fā)酵加工工藝技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)將傳統(tǒng)大堆發(fā)酵料分割成獨(dú)立小單元，以小罐為載體進(jìn)行封裝，配套自動(dòng)化控制系統(tǒng)，流水線作業(yè)完成裝罐、發(fā)酵和出罐，發(fā)酵過(guò)程不翻堆、不補(bǔ)水，精準(zhǔn)控制發(fā)酵溫濕度，解決了傳統(tǒng)渥堆發(fā)酵生產(chǎn)裝備水平低、環(huán)境可控性差的難題，提升了普洱茶自動(dòng)化發(fā)酵水平。結(jié)果顯示，立體小罐發(fā)酵技術(shù)加工的普洱茶審評(píng)結(jié)果符合普洱茶國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)?；詣?dòng)發(fā)酵具有可行性；較傳統(tǒng)發(fā)酵工藝，普洱茶立體小罐發(fā)酵加工工藝技術(shù)可提升單位面積產(chǎn)能40%，縮短發(fā)酵周期15～20?d，減少人工成本約75%；茶葉外形條索更完整，茶多酚、茶褐素、氨基酸態(tài)氮含量以及pH顯著提高，品質(zhì)穩(wěn)定性明顯提升。

普洱茶；立體小罐發(fā)酵；渥堆；自動(dòng)化控制；清潔化生產(chǎn)；品質(zhì)提升

普洱茶的渥堆發(fā)酵是保證其品質(zhì)及安全的關(guān)鍵工序[1-2]，過(guò)程包括曬青毛茶拼配、潮水、成堆、蓋布、翻堆解塊、開溝晾干，最終達(dá)到茶葉發(fā)酵品質(zhì)[3-4]，是一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，工藝控制參數(shù)多且難以標(biāo)準(zhǔn)化，發(fā)酵品質(zhì)不易穩(wěn)定控制[5-6]。普洱茶發(fā)酵裝備與數(shù)控發(fā)酵技術(shù)結(jié)合是實(shí)現(xiàn)普洱茶清潔化與自動(dòng)化發(fā)酵的重要途徑，將發(fā)酵過(guò)程根據(jù)工序分割量化后進(jìn)行數(shù)字化控制，使全部工序按預(yù)先設(shè)置的參數(shù)自行作業(yè)是渥堆發(fā)酵未來(lái)的發(fā)展方向[7-8]。

小規(guī)格分割發(fā)酵是將發(fā)酵物料分割為若干個(gè)發(fā)酵單元，以發(fā)酵罐[9]或發(fā)酵盤[10]的形式進(jìn)行封裝，工序模塊化的加工方法。采用這類方法可以提高發(fā)酵條件的控制精度，使發(fā)酵過(guò)程中的水分、溫濕度、微生物環(huán)境更加均勻[11]，便于實(shí)現(xiàn)發(fā)酵工序的機(jī)械化，改善并穩(wěn)定成品茶的風(fēng)味，為普洱茶精準(zhǔn)發(fā)酵提供了思路和參考方法[12]。在此基礎(chǔ)上集成數(shù)控技術(shù)，進(jìn)一步提高普洱茶發(fā)酵過(guò)程中濕度、溫度和通風(fēng)時(shí)間的調(diào)節(jié)精度[13]，通過(guò)環(huán)境數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[14]，自動(dòng)執(zhí)行發(fā)酵參數(shù)的調(diào)整功能[15]，有利于優(yōu)勢(shì)微生物菌群快速形成，縮短發(fā)酵時(shí)間，減少污染[16-18]。然而，目前相關(guān)技術(shù)報(bào)道大多是單項(xiàng)技術(shù)的試驗(yàn)性探索，尚缺乏系統(tǒng)性的集成應(yīng)用，批量生產(chǎn)的連續(xù)性和方便性驗(yàn)證不足，離實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用推廣還有一定差距。

本研究是在數(shù)控發(fā)酵技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳統(tǒng)普洱茶發(fā)酵工藝參數(shù)，開發(fā)了立體小罐發(fā)酵技術(shù)（Three-dimensional vial fermentation technology，TVFT），該技術(shù)是將大堆發(fā)酵料封裝成若干個(gè)小發(fā)酵單元，置于可調(diào)控的環(huán)境中進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵全程不翻堆、不倒料、不補(bǔ)水，一次性完成發(fā)酵，該工藝技術(shù)可全程配套自動(dòng)化裝備，實(shí)現(xiàn)普洱茶發(fā)酵的機(jī)械化和清潔化，為普洱茶機(jī)械化轉(zhuǎn)型升級(jí)提供一種解決方案。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與場(chǎng)地

試驗(yàn)所用云南布朗產(chǎn)區(qū)大葉種曬青毛茶購(gòu)于云南中茶茶業(yè)有限公司，自來(lái)水由云南中茶茶業(yè)有限公司勐海工廠提供。試驗(yàn)于云南中茶茶業(yè)有限公司勐海工廠中進(jìn)行。

1.2 主要儀器與設(shè)備

主要儀器：e2695型高效液相色譜儀，沃特世公司；MA35型水分測(cè)定儀，賽多利斯集團(tuán)；實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)，梅特勒托利多集團(tuán)；DHG-9240A型電熱恒溫干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；SW-CJ-2FD超凈工作臺(tái)，蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；GR85DA顯微鏡，卡爾蔡司集團(tuán)；ZWY-211C恒溫?fù)u床，上海智城分析儀器制造有限公司。

主要設(shè)備：數(shù)控自動(dòng)化復(fù)水設(shè)備（型號(hào)：ZDFSJ-1，作業(yè)方式為連續(xù)投料，在線水分檢測(cè)，處理速度為100?kg·min-1）；數(shù)控自動(dòng)化裝料設(shè)備（ZDZPJ-1，自動(dòng)給料和裝填，處理速度為每小時(shí)3?000罐）；數(shù)控發(fā)酵房（ZDFJF-1，具有溫度、濕度、新風(fēng)量和CO2濃度的監(jiān)測(cè)控制，單位面積容納的發(fā)酵料為360?kg）；數(shù)控出罐設(shè)備（ZDCPJ-1，自動(dòng)出罐和解散，出罐速度為每小時(shí)3?000罐）；發(fā)酵罐裝置圖見(jiàn)圖1，發(fā)酵載體與設(shè)備匹配實(shí)現(xiàn)清潔化連續(xù)作業(yè)，容積為4?L，濕毛茶裝量為1.0～1.5?kg。發(fā)酵罐裝置均由中茶科技（北京）有限公司和云南中茶茶業(yè)有限公司自主研發(fā)。

1.3 發(fā)酵原理

立體小罐發(fā)酵（Three-dimensional vial fermentation，TVF）選用容量為4?L的小罐，所有控制系統(tǒng)外置化集成處理，小罐內(nèi)部不設(shè)任何控制系統(tǒng)，一次潮水，一次填料，通過(guò)填裝壓力控制物料緊實(shí)度，將發(fā)酵罐按一定順序立體碼放于培養(yǎng)房中，培養(yǎng)房設(shè)有溫濕度及新風(fēng)控制系統(tǒng)，使小罐罐心溫度與環(huán)境溫度保持在±2℃的溫差范圍內(nèi)，保證物料發(fā)酵的均勻性。開發(fā)設(shè)計(jì)的小罐發(fā)酵工藝技術(shù)是將發(fā)酵過(guò)程切分為7個(gè)獨(dú)立模塊，通過(guò)主控制系統(tǒng)集成為一條流水作業(yè)線（圖2）。

注：A為小罐平面設(shè)計(jì)圖，B為小罐三維立體效果圖。小罐材質(zhì)為食品級(jí)聚丙烯（PP），由罐身、頂蓋和底蓋3部分組成，頂蓋和底蓋具有透氣功能

圖2 立體小罐發(fā)酵技術(shù)控制模塊

1.4 試驗(yàn)處理

1.4.1 傳統(tǒng)發(fā)酵試驗(yàn)處理

取五級(jí)曬青毛茶10?t，人工灑水3?286?kg，靜置1?h后檢測(cè)茶葉含水量為(30±2)%時(shí)打堆，堆高80?cm，堆寬350?cm，用帆布簾打水后遮蓋表層，每隔5?m插入1個(gè)長(zhǎng)桿溫度計(jì)，共放置3個(gè)，發(fā)酵場(chǎng)懸掛環(huán)境溫濕度計(jì)，每天8:00、13:00和18:00分別記錄環(huán)境溫濕度和堆芯溫度。堆芯溫度臨界值設(shè)定為60℃，每6?d翻堆1次，發(fā)酵期共翻堆6次。在第一次和第二次翻堆過(guò)程中進(jìn)行解塊處理，在第二次和第四次翻堆后各補(bǔ)水250?kg。在第六次翻堆后進(jìn)行開溝散水，堆高130～150?cm，堆寬80～110?cm，每隔4?d翻堆1次，待水分下降至15%結(jié)束干燥。

1.4.2 TVF試驗(yàn)處理

取五級(jí)曬青毛茶10?t通過(guò)輸送線運(yùn)輸至復(fù)水設(shè)備中進(jìn)行補(bǔ)水，水分含量達(dá)到(33±2)%時(shí)由輸送線運(yùn)輸至裝罐設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)分裝，每罐裝量為(1?100±100)g，封裝后的發(fā)酵小罐運(yùn)輸至碼垛機(jī)處進(jìn)行自動(dòng)碼放，底部墊放100?cm×100?cm的棧板，每個(gè)棧板碼放360罐，碼垛后的發(fā)酵罐移送至培養(yǎng)室進(jìn)行發(fā)酵，培養(yǎng)室的溫濕度及新風(fēng)量控制參數(shù)如表1所示。

表1 發(fā)酵室環(huán)境條件

發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵罐自動(dòng)運(yùn)輸至出罐設(shè)備處進(jìn)行自動(dòng)出罐解塊，解塊后的散茶自動(dòng)鋪料至烘干層架上，層架物料厚度5?cm，烘干房溫度45℃，烘6?h后，調(diào)整至40℃，烘10?h，烘干風(fēng)速控制在10～15?m·s-1，水分降低至15%結(jié)束干燥。

1.4.3 感官評(píng)定

發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行兩次取樣審評(píng)，第一次在發(fā)酵結(jié)束后，取樣開湯，主要評(píng)價(jià)湯色和葉底狀態(tài)是否達(dá)到熟茶標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)判發(fā)酵程度；第二次在干燥后，按茶葉審評(píng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行外形和內(nèi)質(zhì)審評(píng)，綜合打分評(píng)價(jià)發(fā)酵效果。

1.4.4 理化檢測(cè)

干燥后的發(fā)酵料將水分統(tǒng)一調(diào)整至15%，分別檢測(cè)茶湯中的固形物、茶多酚、茶褐素、氨基酸態(tài)氮含量和pH及活菌總數(shù)。水分測(cè)定參照GB 5009.3—2016中的第一法測(cè)定；感官審評(píng)參照GB/T 23776—2018；茶湯固形物檢測(cè)參照GB/T 12143—2008中飲料中可溶性固形物測(cè)定方法（折光計(jì)法）；茶多酚檢測(cè)參照GB/T 8313—2018中福林-酚法；茶褐色含量測(cè)定參照《茶學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)》[19]；pH檢測(cè)參照郭桂義等[20]方法；氨基酸態(tài)氮檢測(cè)參照GB 5009.235—2016第一法；活菌總數(shù)測(cè)定參照GB 4789.2—2016。

2 結(jié)果與分析

2.1 傳統(tǒng)發(fā)酵與TVF進(jìn)程中溫濕度對(duì)比分析

監(jiān)測(cè)記錄兩種發(fā)酵方式3個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)的環(huán)境溫濕度和發(fā)酵物料溫度，表2數(shù)據(jù)為其平均值，傳統(tǒng)發(fā)酵全程的環(huán)境溫度基本穩(wěn)定在28～30℃，環(huán)境濕度保持在40%～60%，堆表溫度維持在30～37℃，堆芯溫度維持在50～60℃，發(fā)酵進(jìn)程中環(huán)境溫濕度不隨物料溫度的變化而改變，是一個(gè)開放的發(fā)酵系統(tǒng)。立體小罐發(fā)酵全程的環(huán)境溫濕度通過(guò)人為干預(yù)調(diào)節(jié)，是一個(gè)封閉發(fā)酵系統(tǒng)，環(huán)境溫度、罐體和罐心溫度基本一致且低于傳統(tǒng)大堆發(fā)酵溫度，環(huán)境濕度與傳統(tǒng)發(fā)酵環(huán)境濕度基本一致，發(fā)酵料始終處于等溫發(fā)酵狀態(tài)，物料傳熱傳質(zhì)較好，無(wú)局部過(guò)熱現(xiàn)象。

2.2 傳統(tǒng)發(fā)酵與TVF進(jìn)程中活菌總數(shù)對(duì)比分析

發(fā)酵過(guò)程中取樣檢測(cè)了傳統(tǒng)發(fā)酵和TVF兩種發(fā)酵方式的微生物活菌總數(shù)（表3），對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)發(fā)酵的發(fā)酵料中的活菌總數(shù)隨著發(fā)酵進(jìn)程的進(jìn)行先緩慢升高再逐漸下降，最高值為3.1×108CFU·g-1，干燥后的活菌總數(shù)快速下降至2.6×103CFU·g-1，前四翻都有明顯的菌絲生長(zhǎng)層，出現(xiàn)在堆表往下10～15?cm和堆底往上5～8?cm處，四翻后基本消失。TVF進(jìn)程中活菌總數(shù)在發(fā)酵10?d快速升高至3.7×109CFU·g-1，此時(shí)菌絲均勻滿布整個(gè)發(fā)酵罐，隨著溫度的升高活菌總數(shù)快速下降至5.4×103CFU·g-1，后熟陳化發(fā)酵期活菌數(shù)有所升高，輔熱干燥后活菌總數(shù)下降至3.2×103CFU·g-1。

表2和表3可進(jìn)一步證明傳統(tǒng)發(fā)酵模式為邊養(yǎng)菌邊發(fā)酵的方式，通過(guò)不間斷的翻堆實(shí)現(xiàn)溫濕度控制，進(jìn)而影響微生物的長(zhǎng)勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)均勻發(fā)酵的效果，整體發(fā)酵模式屬于分層式發(fā)酵。而TVF是先養(yǎng)菌后發(fā)酵模式，小罐物料溫濕度始終與環(huán)境溫濕度保持一致，通過(guò)環(huán)境溫濕度的控制干預(yù)微生物生長(zhǎng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)發(fā)酵效果控制，物料不翻動(dòng)，更均勻，過(guò)程更可控。

2.3 傳統(tǒng)發(fā)酵與TVF進(jìn)程中發(fā)酵料發(fā)酵程度對(duì)比分析

由圖3可知，傳統(tǒng)發(fā)酵的發(fā)酵程度在前三翻變化較慢，后三翻迅速熟化，至36?d發(fā)酵程度達(dá)到50%，干燥期間發(fā)酵程度可增加約30個(gè)百分點(diǎn)，發(fā)酵程度達(dá)80%需要60?d。TVF的前6?d發(fā)酵程度變化緩慢，6～42?d發(fā)酵程度迅速增加至80%，達(dá)到相同發(fā)酵程度時(shí)，TVF的周期較傳統(tǒng)發(fā)酵周期可縮短15～20?d。從圖3的發(fā)酵程度變化趨勢(shì)分析得出：傳統(tǒng)發(fā)酵前三翻堆芯部發(fā)酵葉黏度大，板結(jié)嚴(yán)重，透氣性差，熟化發(fā)酵緩慢，而TVF為獨(dú)立小單元，發(fā)酵料透氣性好，微生物生長(zhǎng)充分，溫濕度環(huán)境達(dá)到要求后即可快速熟化發(fā)酵。

2.4 傳統(tǒng)發(fā)酵與TVF進(jìn)程中物料含水量的對(duì)比分析

由圖4可知，兩種發(fā)酵方式發(fā)酵料含水量均呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢(shì)。大堆發(fā)酵料在第二翻和第四翻過(guò)程中進(jìn)行了補(bǔ)水處理，整個(gè)發(fā)酵期的發(fā)酵料含水量維持在30%～35%，開溝干燥后水分逐步散失至15%左右。小罐發(fā)酵的水分最高點(diǎn)出現(xiàn)在發(fā)酵12?d，可達(dá)39%，隨后緩慢下降至25%左右結(jié)束發(fā)酵，輔熱快速干燥后水分下降至15%左右。發(fā)酵過(guò)程水分變化趨勢(shì)分析表明，TVF保水性更好，發(fā)酵全程無(wú)需補(bǔ)水，發(fā)酵達(dá)標(biāo)后可快速輔熱散水，此發(fā)酵方式可有效解決傳統(tǒng)發(fā)酵進(jìn)程中物料水分難控制的技術(shù)問(wèn)題，更容易實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字控制。

表2 傳統(tǒng)發(fā)酵與TVF進(jìn)程中溫濕度變化表

表3 傳統(tǒng)發(fā)酵和TVF進(jìn)程中物料活菌總數(shù)的對(duì)比分析

注：傳統(tǒng)發(fā)酵的活菌總數(shù)檢測(cè)樣取自每次翻堆后的物料，TVF的活菌總數(shù)檢測(cè)樣是隨機(jī)抽取整罐發(fā)酵料混勻取樣，3次重復(fù)取平均值

Note: Samples of total viable count in traditional fermentation were taken from the materials after each stirring. Samples of total viable count in TVF were random collected from the fermentation vials. Data are the average value of three replications

圖3 傳統(tǒng)發(fā)酵與TVF進(jìn)程中物料發(fā)酵程度對(duì)比圖

圖4 傳統(tǒng)發(fā)酵與TVF進(jìn)程中物料水分變化對(duì)比圖

2.5 傳統(tǒng)發(fā)酵與TVF進(jìn)程中物料pH對(duì)比分析

由圖5可知，兩種發(fā)酵方式的發(fā)酵料初始pH均為4.9，發(fā)酵過(guò)程中均呈現(xiàn)先降低再升高趨勢(shì)。傳統(tǒng)發(fā)酵的發(fā)酵料pH在18?d降至4.5，隨后緩慢上升至5.5以上結(jié)束發(fā)酵；TVF發(fā)酵料的pH在12?d降至4.6，隨后快速上升至7以上結(jié)束發(fā)酵。兩種工藝對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵料的pH低于5.5時(shí)，會(huì)有明顯的酸感和酵氣，物料的pH變化規(guī)律與發(fā)酵料中活菌總數(shù)高度相關(guān)，傳統(tǒng)發(fā)酵很難標(biāo)準(zhǔn)化控制養(yǎng)菌層菌絲的穩(wěn)定生長(zhǎng)，而TVF在養(yǎng)菌期能充分控制微生物長(zhǎng)勢(shì)，使后期發(fā)酵進(jìn)程中pH更易控制和提升。

2.6 傳統(tǒng)發(fā)酵與TVF物料的感官分析

從表4和圖6-B可以看出，傳統(tǒng)大堆料外形較短碎，有團(tuán)塊，顏色烏褐，剛出堆物料湯色稍有渾濁，堆味重；從表4和圖7-C可以看出，TVF發(fā)酵料外形條索完整，紅褐松散，新料湯色透亮，香氣高揚(yáng)。TVF發(fā)酵料與傳統(tǒng)發(fā)酵的發(fā)酵料相比，外形和湯色提升明顯，香氣和滋味更純凈，與傳統(tǒng)發(fā)酵的發(fā)酵料有70%～80%的相似度，有其自身特點(diǎn)，綜合審評(píng)得分高于傳統(tǒng)大堆料。

傳統(tǒng)發(fā)酵的發(fā)酵料短碎是發(fā)酵過(guò)程中不斷翻堆造成的，發(fā)酵團(tuán)塊問(wèn)題是由于物料大范圍堆積形成的，發(fā)酵料嫩度越高團(tuán)塊越嚴(yán)重（圖6-A）。TVF的發(fā)酵料會(huì)松散抱團(tuán)（圖7-A和圖7-B），發(fā)酵結(jié)束輕微打散處理后物料就成松散狀態(tài)，且條索不被破壞（圖7-C）。

圖5 傳統(tǒng)發(fā)酵與TVF進(jìn)程中物料pH變化對(duì)比圖

表4 傳統(tǒng)發(fā)酵與TVF感官評(píng)價(jià)表

注：茶葉為同批次的布朗大樹料，發(fā)酵料發(fā)酵程度均為80%

Note: The tea leaves are from the same batch of Bulang tea. The fermenting degrees was about 80%

圖6 傳統(tǒng)發(fā)酵料狀態(tài)圖

兩種工藝對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)發(fā)酵新料出堆后湯色渾濁度與前期養(yǎng)菌層菌絲繁殖是否充分有一定關(guān)系，養(yǎng)菌層越厚，翻堆次數(shù)適當(dāng)增加，發(fā)酵料湯色越透亮；TVFT則通過(guò)封裝量的控制和發(fā)酵環(huán)境的控制實(shí)現(xiàn)物料菌絲的充分生長(zhǎng)，進(jìn)而使發(fā)酵新料湯色透亮。

2.7 傳統(tǒng)發(fā)酵與TVF物料的理化分析

由表5可知，同批次茶葉，發(fā)酵程度相同的條件下，小罐發(fā)酵料的茶多酚、茶褐素、可溶性固形物、pH和氨基酸態(tài)氮均明顯高于同等發(fā)酵程度的傳統(tǒng)大堆料，兩種發(fā)酵進(jìn)程的對(duì)比分析表明，TVF過(guò)程精準(zhǔn)控制，茶葉內(nèi)含物損耗少，轉(zhuǎn)化充分，使茶湯中主要理化成分含量都有所增加。

2.8 傳統(tǒng)發(fā)酵與TVF的產(chǎn)能和加工效率分析

傳統(tǒng)發(fā)酵的產(chǎn)能是通過(guò)平面面積的增加來(lái)擴(kuò)產(chǎn)，加工過(guò)程全部依托人工進(jìn)行，發(fā)酵過(guò)程全程地堆發(fā)酵，勞動(dòng)強(qiáng)度大，加工環(huán)境較差（圖8）；而TVF的產(chǎn)能是通過(guò)小罐立體碼放向上層空間擴(kuò)增來(lái)擴(kuò)產(chǎn)，發(fā)酵料加工全過(guò)程實(shí)現(xiàn)清潔化和機(jī)械化，作業(yè)環(huán)境清潔衛(wèi)生（圖9）。

單位面積的產(chǎn)能分析表明，傳統(tǒng)發(fā)酵堆高約1?m，單位面積容納的發(fā)酵料約為250?kg，小罐碼放的高度約為2.5?m，單位面積容納的

發(fā)酵料約為360?kg，TVF方式較傳統(tǒng)發(fā)酵方式單位面積的產(chǎn)能提高約40%。發(fā)酵時(shí)間分析表明，傳統(tǒng)地堆發(fā)酵周期約為60?d，TVF周期約為40?d，TVF方式較傳統(tǒng)發(fā)酵方式的發(fā)酵速度提高約30%。加工成本分析表明，傳統(tǒng)發(fā)酵每生產(chǎn)10?t，每千克加工費(fèi)4元，TVF每生產(chǎn)10?t，每千克加工費(fèi)1元，TVF方式較傳統(tǒng)發(fā)酵方式減少約75%的用工成本，但其前期需要一次性投入設(shè)備成本。綜上所述，TVFT的產(chǎn)能和加工效率明顯高于傳統(tǒng)大堆發(fā)酵方式。

3 結(jié)論與討論

TVFT是傳統(tǒng)大堆發(fā)酵工藝技術(shù)的升級(jí)，其本質(zhì)是將大堆料進(jìn)行分割，變成若干個(gè)獨(dú)立發(fā)酵單元，通過(guò)配套外置自動(dòng)化裝備和環(huán)境控制設(shè)施，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過(guò)程的自動(dòng)化、連續(xù)化和標(biāo)準(zhǔn)化，保障發(fā)酵料傳熱傳質(zhì)的均勻性和穩(wěn)定性，達(dá)到發(fā)酵過(guò)程的定向化控制，有效解決傳統(tǒng)大堆發(fā)酵的清潔化、設(shè)備化和標(biāo)準(zhǔn)化難題。該技術(shù)的應(yīng)用能明顯降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省約75%的人工成本，綜合發(fā)酵效率提升30%～40%，發(fā)酵周期縮短15～20?d，發(fā)酵料不結(jié)塊，條索更完整，同等發(fā)酵程度條件下，其主要理化成分含量明顯高于傳統(tǒng)大堆發(fā)酵。

圖7 TVF的發(fā)酵料狀態(tài)圖

表5 傳統(tǒng)發(fā)酵和TVF的發(fā)酵料營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)分析

注：茶葉為同批次的布朗大樹料，發(fā)酵料發(fā)酵程度均為80%

Note: The tea leaves are from the same batch of Bulang tea. The Fermenting degrees was about 80%

圖8 傳統(tǒng)發(fā)酵現(xiàn)場(chǎng)

圖9 立體小罐發(fā)酵現(xiàn)場(chǎng)

TVFT對(duì)發(fā)酵模式進(jìn)行了優(yōu)化，將傳統(tǒng)邊養(yǎng)菌邊發(fā)酵的分層式發(fā)酵調(diào)整為先養(yǎng)菌再發(fā)酵的一體化發(fā)酵方式，通過(guò)調(diào)整物料的含水量和發(fā)酵環(huán)境條件直接控制發(fā)酵進(jìn)程，更好滿足定向控制發(fā)酵，實(shí)現(xiàn)不同發(fā)酵程度發(fā)酵料的生產(chǎn)加工。TVFT采用小罐封裝發(fā)酵料，全程不倒罐一次性完成發(fā)酵，可滿足不同物料的同步小批量定向發(fā)酵，有利于不同原料的特征保留和差異化發(fā)酵，給小批量高端熟茶發(fā)酵提供了一種解決方案。TVFT是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，幾乎不受外界環(huán)境的干擾，控制參數(shù)明確且可以量化，發(fā)酵進(jìn)程的管理和監(jiān)測(cè)更易掌握，在一定程度上緩解了過(guò)度依賴人工經(jīng)驗(yàn)制茶和根據(jù)天氣做茶帶來(lái)的不確定性。

隨著消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)普洱茶的多元化需求，對(duì)定向控制發(fā)酵也提出了更高的要求。普洱茶發(fā)酵設(shè)備的開發(fā)應(yīng)用在逐步發(fā)展，多種自動(dòng)化、機(jī)械化和大型化的發(fā)酵設(shè)備已經(jīng)投入生產(chǎn)[21]，現(xiàn)有的固態(tài)發(fā)酵設(shè)備可在一定程度上實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)，但在擴(kuò)大處理量、優(yōu)化發(fā)酵過(guò)程控制，定向化發(fā)酵以及提高產(chǎn)品品質(zhì)方面依然存在很多問(wèn)題[22]，TVFT在自動(dòng)化、規(guī)?；⑦B續(xù)化和定向差異化發(fā)酵方面有很大的優(yōu)勢(shì)，后期應(yīng)用推廣中需要進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)?；?yīng)，在定向差異化發(fā)酵方面還需要進(jìn)行系統(tǒng)性應(yīng)用研究，并要同步開展相關(guān)發(fā)酵標(biāo)準(zhǔn)的制定。

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Study on the Application of Three-dimensional Vial Fermentation Technology of Puer Tea

TIAN Haixia1, WEI Zhenzhen2, MA Yue1, LI Song1, DAI Shen1, LIU Haixin1, HAO Binxiu1

1. China Tea Technology (Beijing) Co. Ltd., Beijing 102209, China; 2. China Tea (Yunnan) Co. Ltd., Kunming 650000, China

In order to improve the clean processing conditions and the automatic level of post-fermented Puer tea, three-dimensional vial fermentation technology (TVFT) was developed. Using this technology, the traditional large batch of fermentation materials was divided into independent small units, packaged in vials. Equipped with automatic control system, loading, fermentation and discharging were completed by assembly line, without turning over the pile and replenishing water in the fermentation process, fermentation temperature and humidity were accurately controlled, the problems of low level of traditional pile fermentation production equipment and poor environmental controllability were solved. The level of automatic fermentation of Puer tea was also improved. The results show that the Puer tea produced by TVFT met the national standards, and automatic fermentation on a large scale was feasible. Compared with traditional fermentation process, using new technologies, the production capacity per unit area was increased by 40%, the fermentation duration was shortened by 15-20?d, and the labor cost was reduced by 75%. Twisted appearance of tea leaves was more complete. The contents of tea polyphenols, theabrownin, amino acid nitrogen and pH value were significantly increased. The stability of product quality has been improved.

Puer tea, three-dimensional vial fermentation, pile fermentation, automatic control, cleaner production, quality improvement

S571.1；TS272.3

A

1000-369X(2022)04-577-11

2021-12-08

2022-04-24

昆明市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2019-1-N-25318000003559）

田海霞，女，高級(jí)工程師，主要從事茶葉工藝及加工裝備的研究開發(fā)，tianhaixia@cofco.com