黑茶加工機(jī)械的自動(dòng)化控制研究

于文濤

（鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州 450000）

黑茶湯色紅琥珀色，明亮通透，其口感厚重馥郁，入口甜、潤(rùn)、順、滑，自古以來(lái)就是我國(guó)邊疆地區(qū)游牧民族的鐘愛?？上У氖牵L(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的內(nèi)地茶葉市場(chǎng)一直綠茶、紅茶、烏龍茶等其他幾大茶葉品類所占據(jù)，直到近幾年來(lái)，黑茶降血壓、降血脂的保健功能被發(fā)現(xiàn)和普及之后，黑茶才在我國(guó)內(nèi)地的茶葉市場(chǎng)中嶄露頭角，并為越來(lái)越多的都市白領(lǐng)和精英人群所接受。在六大類茶葉當(dāng)中，黑茶的加工工藝作為復(fù)雜，工藝也最為繁瑣，細(xì)微的差異可導(dǎo)致茶葉的口感和外觀上千差萬(wàn)別。與其他茶葉品類相比，黑茶生產(chǎn)當(dāng)中的機(jī)械化和自動(dòng)化程度最低。提升黑茶加工的機(jī)械化程度和自動(dòng)化程度，不僅對(duì)保證黑茶的外觀、品質(zhì)、色澤、口感的穩(wěn)定性有所幫助，還能大幅提升黑茶的生產(chǎn)效率。本文將從黑茶的起源加工機(jī)理談起，對(duì)黑茶加工機(jī)械的自動(dòng)化控制進(jìn)行淺析和探討。

1 黑茶的起源

黑茶是我國(guó)歷史較為悠久的一種茶葉，因其所用的原料粗老，加工過(guò)程中發(fā)酵的時(shí)間比較長(zhǎng)，茶葉外觀呈油黑或黑褐色，所以被稱為黑茶。在歷史上，黑茶的主要銷往地是西藏、內(nèi)蒙、新疆、甘肅、寧夏等地少數(shù)民族地區(qū)，所以習(xí)慣上還被稱為邊銷茶。2010年左右，隨著保健功效被廣泛認(rèn)可，黑茶在內(nèi)地的茶葉市場(chǎng)開始大賣，與此同時(shí)，陳年黑茶的收藏價(jià)值凸顯，有很多人為了找到陳年的黑茶，專門去西藏的寺廟當(dāng)中、邊疆的牧民家中去淘陳年老茶。有人收獲頗豐，一款有了年份的陳年黑茶，甚至一度價(jià)比黃金。

黑茶最早出現(xiàn)在唐宋時(shí)期，當(dāng)時(shí)我國(guó)西南茶區(qū)的人們，為了方便運(yùn)輸，將制作好的綠茶打包成磚形、餅形、方形等形狀。然而受當(dāng)時(shí)的交通環(huán)境條件所限，茶在銷往邊疆的路途坎坷崎嶇，從內(nèi)地到邊銷區(qū)，甚至要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)一年多的運(yùn)輸時(shí)間。就這樣經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的日曬雨淋，茶葉內(nèi)含的物質(zhì)，發(fā)生非酶性自動(dòng)氧化，其顏色也在霉變中成了黑褐色，原來(lái)芳香四溢的茶香也變得內(nèi)斂。人們嘗試著飲用這種“變質(zhì)”的綠茶，卻發(fā)現(xiàn)茶葉的口感已經(jīng)和綠茶有著天壤之別，呈現(xiàn)出厚重綿長(zhǎng)的甘甜口味，相對(duì)于綠茶，這種茶葉更受到游牧民族人們的喜歡，而且發(fā)現(xiàn)了黑茶越陳越香的自然規(guī)律。

自從發(fā)現(xiàn)黑茶的秘密之后，人們便開始嘗試著將綠茶的加工工藝進(jìn)行變革，在初制或精制過(guò)程中，加上了渥堆的過(guò)程，主動(dòng)去營(yíng)造黑茶的形成環(huán)境。經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的實(shí)踐和不斷的調(diào)整，真正意義上的黑茶誕生了。

黑茶又分為四川黑茶、湖北黑茶、湖南黑茶、廣西黑茶和云南黑茶等幾大代表性黑茶。雖然都屬于黑茶系列，但各自又有著獨(dú)特的加工工藝，黑茶的品質(zhì)特征也有差異。如我們常見的千兩茶、茯磚茶、花磚茶、花卷茶等等，都屬于湖南安化黑茶；青磚茶則是湖北黑茶的代表。再如大家熟知的普洱茶則屬于云南黑茶。還有廣為人知的歷史名茶，產(chǎn)地廣西蒼梧縣六堡鄉(xiāng)的六堡茶是廣西黑茶的杰出代表。

2 我國(guó)黑茶加工技術(shù)的發(fā)展

2.1 加工技術(shù)的初建

前面提到，最早的黑茶是在運(yùn)輸過(guò)程中偶然實(shí)現(xiàn)的一種茶葉。直到1373年以后，人們才有意的模仿茶葉運(yùn)輸?shù)耐獠凯h(huán)境，通過(guò)蒸貯加工，濕坯堆積，最后形成色澤黑褐，口感醇厚，不同于綠茶的“蒸制黑茶”。不同于綠茶的加工工序，“蒸”和“貯”兩大加工核心工序，是成就黑茶特殊口感的主要原因。

可以說(shuō)，黑茶的加工技術(shù)，是在經(jīng)歷了漫長(zhǎng)發(fā)展歷程，在缺乏經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)和理論指導(dǎo)下，一步步摸索和試探中完成的。在原料方面，黑茶所用的茶葉原料多為粗大的葉片，而且多含茶梗。這是因?yàn)楣糯藗儎趧?dòng)力有限，上好的茶芽都被用于加工內(nèi)銷的高品質(zhì)茶。等到忙完內(nèi)銷茶的制作之后，茶樹葉子已經(jīng)生長(zhǎng)的比較粗大，只能用來(lái)制作黑茶了。

在制作加工方面，四川黑茶是用蒸的濕熱原理，將綠茶中的粗澀之味去掉，而湖南則是在初制工藝上進(jìn)行了改革，通過(guò)殺青、熱揉、渥堆、明火干燥等一系列加工工藝，即巧妙的運(yùn)用了濕熱原理，又將微生物細(xì)胞外酶的化學(xué)作用運(yùn)用到其中，真正實(shí)現(xiàn)了黑茶的制作。因此，談到我國(guó)的黑茶時(shí)，多指的是以安化黑茶為代表的湖南黑茶。

2.2 加工原理和物理特性的研究

由于種種歷史原因，在上個(gè)世紀(jì)很長(zhǎng)的一段時(shí)間，我國(guó)的茶葉發(fā)展速度緩慢，直到改革開放以后，在市場(chǎng)的推動(dòng)下，茶葉市場(chǎng)才得以恢復(fù)元?dú)?，在普洱茶的帶?dòng)下，黑茶也逐漸理性的回歸。借助現(xiàn)代化的科技手段，人們終于摸清了完整的黑茶加工工藝規(guī)律，并對(duì)黑茶的加工原理和物理特征進(jìn)行了明確，而且從微生物的角度，解釋了黑茶獨(dú)有的保健功效和特殊的香氣。這對(duì)實(shí)現(xiàn)黑茶加工的機(jī)械化和自動(dòng)化有著重大的意義。

2.2.1 黑茶的加工原理的研究

從上世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)的科技發(fā)展日新月異，各個(gè)學(xué)科之間的交流和滲透也成為了必然。對(duì)于黑茶來(lái)說(shuō)，千百年來(lái)的加工原理，在這一時(shí)期得到了明確，并形成了相對(duì)科學(xué)的理論和加工技術(shù)。

相對(duì)于其他種類的茶葉，黑茶的原料鮮葉粗老，含纖維和茶梗相對(duì)較多，含水量較少。因此在進(jìn)行殺青時(shí)，為了起到保溫作用，要比其他種類的茶葉投葉量大。此外還要對(duì)鮮葉進(jìn)行灌水處理，目的是利用水蒸氣的穿透力，對(duì)茶葉進(jìn)行充分的殺青。經(jīng)過(guò)殺青后，茶葉的纖維素分解，更利于茶葉的揉捻成型。經(jīng)過(guò)揉捻后的茶葉，不需要經(jīng)過(guò)散熱，要立即進(jìn)入黑茶特有的而且是關(guān)鍵性的加工步驟——渥堆。渥堆的過(guò)程，其實(shí)也是讓茶葉發(fā)酵的過(guò)程，近些年，人們?cè)诜磸?fù)實(shí)踐過(guò)程中，又在渥堆的中加入了翻堆過(guò)程，目的就是為了散發(fā)茶堆中間的溫度，避免茶堆中間溫度過(guò)高而影響到茶的品質(zhì)，從而使茶葉在渥堆過(guò)程中質(zhì)變均勻，通過(guò)生化動(dòng)力和一系列微生物的綜合作用，塑造黑茶獨(dú)有的品質(zhì)和綿柔醇厚的特殊口感。在渥堆這一過(guò)程中，茶坯的濕度和茶堆的溫度，將直接影響到黑茶成品的品質(zhì)和口感。此外，金花的多少是評(píng)價(jià)黑茶的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，而金花的形成，同樣和黑茶渥堆及壓制過(guò)程中的濕度及微生物的含量有關(guān)。

2.2.2 黑茶的物理特征的研究

從上個(gè)世紀(jì)八十年代開始，人們開始引入現(xiàn)代化學(xué)理論，對(duì)黑茶的一系列特征進(jìn)行科學(xué)的解釋和標(biāo)準(zhǔn)化的衡量。有研究者發(fā)現(xiàn)，黑茶在制作過(guò)程中，茶葉產(chǎn)生了一系列使脂類物質(zhì)自動(dòng)降解的濕熱作用，同時(shí)還產(chǎn)生了萜烯醇類化合物及酚類化合物的微生物作用。在渥堆過(guò)程中，雜氧化合物和酮類成分有增加的趨勢(shì)，醛類成分變化并不明顯。正是在這樣復(fù)雜的化學(xué)作用和微生物作用之下，黑茶才形成了復(fù)雜的香氣構(gòu)成，其香氣成分要比綠茶多出10幾種來(lái)。

上世紀(jì)九十年代，研究人員更是依照黑茶的各種物理特性以及茶葉原材料的含水量、密度、葉片厚度、容重等各種物理因素，對(duì)黑茶加工技術(shù)做了深入的研究，并依照研究結(jié)果建立了黑茶加工數(shù)據(jù)模型，為制茶機(jī)器和制茶技術(shù)的發(fā)展，提供了理論和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)之上，我國(guó)陸續(xù)研制出黑茶的壓制機(jī)、切段機(jī)等一系列制茶機(jī)器，加速了黑茶機(jī)械化和自動(dòng)化的生產(chǎn)進(jìn)程。

3 黑茶加工機(jī)械自動(dòng)化控制的運(yùn)用

3.1 我國(guó)茶葉生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)用現(xiàn)狀

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的茶葉加工一直是以手工業(yè)為主。直到上個(gè)世紀(jì)五六十年代，機(jī)械開始逐漸運(yùn)用到茶葉加工過(guò)程中。很多勞動(dòng)強(qiáng)度大，工藝技術(shù)復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)節(jié)逐步實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。從最簡(jiǎn)單的單動(dòng)力和開放式齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，再到后期的半自動(dòng)、自動(dòng)機(jī)械的出現(xiàn)，茶葉的生產(chǎn)效率和標(biāo)準(zhǔn)化程度得以大幅提升。迄今為止，我國(guó)已經(jīng)開發(fā)了滾筒殺青機(jī)、理?xiàng)l機(jī)、揉捻機(jī)、烘干機(jī)、堆放機(jī)等等，即消除了茶葉生產(chǎn)過(guò)程中人的主觀性因素，又解決了勞動(dòng)力日益緊張的問(wèn)題，大幅提高了工作效率，提高了茶葉的食品安全程度。

截至目前，我國(guó)已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了紅茶、綠茶、青茶加工過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化控制，而對(duì)于黑茶來(lái)說(shuō)，其主要工序——渥堆上，尚未實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化控制，因此，黑茶生產(chǎn)的全程機(jī)械化發(fā)展依然任重道遠(yuǎn)。

3.2 黑茶加工機(jī)械和自動(dòng)化運(yùn)用的意義

安化黑茶的殺青、揉捻、渥堆、復(fù)揉、干燥、包裝等工序中，除了最核心的生產(chǎn)工序渥堆外，其他工序都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化生產(chǎn)，而渥堆工序卻沒有合適的機(jī)械進(jìn)行推廣。

渥堆是黑茶制作過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是形成黑茶色香味的關(guān)鍵工序，在湖南安化地區(qū)，這一工序依然完全依靠著人工來(lái)完成，普遍是將揉捻后的茶葉，直接堆放在地面或潔凈的渥堆槽中。有經(jīng)驗(yàn)的生產(chǎn)師傅根據(jù)茶葉的顏色，茶堆的溫度和濕度，渥堆產(chǎn)生的氣味來(lái)分辨和掌握渥堆的效果。這樣的過(guò)程，難免會(huì)受到主觀因素的影響，容易出現(xiàn)渥堆不均勻、渥堆不充分或者渥堆過(guò)度的現(xiàn)象發(fā)生。此外，渥堆過(guò)程是一個(gè)化學(xué)性轉(zhuǎn)變的過(guò)程，茶堆內(nèi)部很多關(guān)鍵性因素、如水分、溫度、時(shí)間等因素，憑人工經(jīng)驗(yàn)很難做到精準(zhǔn)的控制。所以也很難保證茶葉品質(zhì)的連貫性和穩(wěn)定性。極容易造成不同批次生產(chǎn)的茶葉，在口感上相差懸殊的現(xiàn)象發(fā)生。

因此，黑茶渥堆機(jī)械自動(dòng)化控制的開發(fā)運(yùn)用，可以有效解決上述問(wèn)題的出現(xiàn)。而且在生產(chǎn)中的諸多不可控因素，也會(huì)因?yàn)闄C(jī)械加工和自動(dòng)化控制有了量的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)最終的渥堆效果控制起來(lái)也更為精準(zhǔn)。

3.3 黑茶加工機(jī)械和自動(dòng)化控制的發(fā)展方向

綜上所述，因?yàn)楹诓杓庸すば蛑?，渥堆的過(guò)程暫無(wú)可推廣的機(jī)械可以利用，使得整個(gè)黑茶加工過(guò)程中，無(wú)法形成完整的機(jī)械化和自動(dòng)化控制的生產(chǎn)鏈條。在在很大程度上制約著我國(guó)黑茶的進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)也為黑茶的品質(zhì)提升帶來(lái)了限制，為黑茶品牌的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)設(shè)置了障礙。因此，黑茶加工機(jī)械的未來(lái)方向和發(fā)展趨勢(shì)，一定是圍繞著渥堆這一生產(chǎn)工序來(lái)進(jìn)行。

顧名思義，黑茶的渥堆，是茶坯在一定水分和溫度條件下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的堆積，促使茶葉所含物質(zhì)系列復(fù)雜化學(xué)變化的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，渥堆的時(shí)間、茶堆經(jīng)過(guò)發(fā)酵后的溫度變化，茶葉原材料的含水率，都是對(duì)黑茶品質(zhì)造成直接影響的影響。因此，對(duì)渥堆的機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，是在掌握影響渥堆進(jìn)程和機(jī)理。要多咨詢長(zhǎng)期在一線的黑茶制作師傅，掌握渥堆工藝過(guò)程中，化學(xué)物質(zhì)的變化與黑茶口感的形成關(guān)系，通過(guò)加熱、加濕等輔助機(jī)械，去營(yíng)造渥堆過(guò)程中最合適的環(huán)境要求，通過(guò)現(xiàn)代科技手段，確保渥堆過(guò)程中各影響因素的可控性。并要通過(guò)一系列感應(yīng)設(shè)備的應(yīng)用，精準(zhǔn)監(jiān)控黑茶渥堆進(jìn)程的溫度和濕度變化，使黑茶的機(jī)械化加工在衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)的情況下，在品質(zhì)上得以提升且具備長(zhǎng)久的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)消費(fèi)者對(duì)健康重視程度的增加，以及對(duì)黑茶保健功效的廣泛認(rèn)可，長(zhǎng)久以來(lái)以邊銷茶身份出現(xiàn)的黑茶，在我國(guó)茶葉市場(chǎng)中占據(jù)的份額將會(huì)越來(lái)越大。與此同時(shí)，人們對(duì)黑茶品質(zhì)的要求，也會(huì)逐漸提升。黑茶加工機(jī)械化和自動(dòng)化控制的運(yùn)用，將有效消除茶葉生產(chǎn)過(guò)程中人為主觀因素的影響，從而使得黑茶的品質(zhì)得以穩(wěn)定的提升。此外，還會(huì)有效的提高茶葉產(chǎn)能，有效提高黑茶產(chǎn)區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益。