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技术研究

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茶鲜叶保鲜贮运技术研究现状及其展望

茶鲜叶(茶青)作为制茶的原料,其质量影响着成茶的品质。原料出现劣变,会严重降低茶叶的经济价值。因此,为了保障茶叶品质的稳定性,鲜叶运输、贮放等过程中的保鲜保质十分必要。

一、鲜叶特性

1. 理化性质

鲜叶品质的因素包括外形因素和内质因素。外形品质主要是通过感官评定的方法来判断鲜叶的嫩度、匀净度、新鲜度等,从而进行鲜叶分级及定价。近年来,国内外已有不少学者研究快速无损的鲜叶品质和分级评价方法。成茶的品质与鲜叶的内含物质有直接关系,鲜叶的内含物质主要有茶多酚、蛋白质、氨基酸、生物碱、叶绿素、芳香物质等多种有机化合物以及其他无机化合物,其中水分占鲜叶总质量的75%左右,它是制茶过程中一系列化学反应的介质。鲜叶采摘后,随着水分的流失会发生一系列的理化变化,在加工过程中,水分含量的变化、叶绿素降解和多酚类物质的转化,对茶叶色泽品质的形成有重要作用。在萎凋过程中,水解酶的活性随水分的散失而提高,引起内含物的变化而释放出香气化合物,逐渐形成茶叶的香气和滋味。随着水分含量的下降,鲜叶的柔软性和塑性增强,为茶叶加工做形提供物理条件。

2. 劣变机理

采摘后的鲜叶仍然具有呼吸作用,鲜叶内含物质的组成及其含量会随着呼吸作用而逐渐演变。呼吸作用越强烈,鲜叶内质的氧化越激烈。氧化过程是一个消耗物质的过程,随着内含物质的损耗,鲜叶新鲜度开始下降,直至变质。

鲜叶的新鲜度下降,首先表现为外观上的叶色和气味变化。鲜叶在呼吸过程中释放出大量热量,堆放时间过长会使叶温升高,当叶温过高时鲜叶开始出现红变。同时随着碳水化合物的消耗,蛋白质水解生成氨基酸和酰胺,气味由原来的清香变成闷味、酸馊味,鲜叶开始腐败变质。

此外,鲜叶在采摘过程中会产生不同程度的机械损伤,在收青和运输过程中因积压和振动也会产生不同程度的机械损伤。机械损伤会加剧氧化,叶温急剧上升,加速鲜叶的红变,损伤处滋生的微生物也会引起鲜叶霉变。

二、鲜叶保鲜贮运影响因素

鲜叶在茶园采收后运回加工厂制成茶叶,需求量大时一般在茶青交易市场向茶农直接收购鲜叶,由采购人员验收、分级后统一运回茶厂进行加工。目前鲜叶的运输多以大型货车一次性积压运输为主。中非的Wilkie和Burton研究了鲜叶到达工厂前的处理方法和损坏情况,结果表明,鲜叶在处理过程中的任何阶段都不能被积压,如果鲜叶在采摘后的5 h内送到加工厂,并且温度始终维持在35℃以下,那么茶叶的质量是可以接受的。张正竹等研究表明,鲜叶在5℃下保质期不超过2 d,在 25℃条件下贮藏9 h后鲜叶品质开始劣变。

1. 温度

鲜叶的呼吸首先受贮藏温度的影响,温度越高,呼吸作用越强。而鲜叶在运输过程中的呼吸作用会产生大量热量,在积压情况下热量得不到及时散发,鲜叶会因温度过高而产生红变。同时,温度升高会加快鲜叶的失水速率。随着鲜叶水分的流失、呼吸作用的持续,鲜叶内含物质激烈氧化,若未能及时送到工厂加工,会降低鲜叶品质而造成茶叶降级处理,或者因红变、劣变等原料损耗而造成经济损失。

因此,从摘青、收青、运输到入厂加工前的过程中都要考虑鲜叶的呼吸热,合理控制好堆放高度,避免严重积压,采用通风散热良好的收青贮运容器,防止温度过高而引起鲜叶红变。

2. 相对湿度

水分在茶叶的加工过程中起着非常重要的作用。当贮藏环境的空气相对湿度较低时,鲜叶表面的水分快速蒸发,鲜叶开始失水,从而加快鲜叶的理化变化。鲜叶含水率过低会影响后续的加工过程。研究表明,在相同的温度条件下,环境湿度越高鲜叶的失水速率越慢;在相同的湿度条件下,温度越高失水越快,温度降低总的失水速率减慢。提高环境的相对湿度,鲜叶的失水速率相对减缓,鲜叶内含物质的损耗减少,可保持鲜叶新鲜度。但在高湿环境中,鲜叶表面会吸附较多的水分,随着贮运时间延长,采后鲜叶带有田间热以及自身呼吸发热,温度开始升高,鲜叶散发闷味(图1)。尤其是雨水叶、露水叶,在高温高湿的环境下内含物质更易发生氧化、水解,鲜叶散发酸馊味,容易霉变。

图1 鲜叶失水机理示意图

因此,在鲜叶的贮运过程中,不仅要控制环境温度,同时还要考虑环境湿度的调控。提高环境的相对湿度,可以减缓鲜叶失水,保持鲜叶的新鲜度,但要防止环境湿度过高以免引起鲜叶劣变。

3. 呼吸作用

鲜叶在运输过程中的呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸。有氧呼吸会消耗鲜叶中的蛋白质、碱类、酚类等物质,影响茶叶的品质。因积压导致呼吸产生的二氧化碳大量积聚,鲜叶会产生无氧呼吸,形成酒糟味甚至产生腐变,造成原料浪费。这不仅影响茶叶品质,甚至会产生有害成分,降低茶叶利用价值。

因此,鲜叶在贮运过程中,既要降低贮藏环境的氧气浓度,抑制鲜叶的呼吸作用,又要防止鲜叶无氧呼吸而变质。

4. 振动

鲜叶出现红变的主要原因包括高温和机械损伤。在收青和运输过程中不仅要防止鲜叶大量积压,避免叶温过高而变红、变质,还要考虑振动因素的影响。新鲜农产品在运输过程中因振动受到冲击、碰撞等会受到不同程度的损伤,采后损耗量会造成巨大的经济损失。鲜叶受到振动胁迫,会开始萎蔫,当振动过大,受到碰撞、压迫而使叶组织遭受损伤,会加速鲜叶变红、变质。

因此,研制适合鲜叶运输的收青容器和贮运装备,不仅有利于鲜叶通风、散热,同时可防止鲜叶积压、折损,并降低振动因素的不利影响,减少鲜叶在运输过程中的机械损伤。

5. 保鲜贮运技术

随着采摘、加工机械化和规模化发展,鲜叶一次性运输与流通的量越来越大,对鲜叶贮运过程中的影响因素进行科学系统的研究,形成指导性的保鲜技术参数体系,才能适应茶叶加工产业的规模化、标准化发展。对于贮运环境的温度调控,可采用低温冷藏技术,从而降低鲜叶的呼吸强度;对于贮运环境的湿度调控,可借鉴超声波湿度调控技术,减缓鲜叶水分和内含物的损耗,保持鲜叶鲜活,同时降低叶温;对于贮运环境的气体成分浓度,可借鉴气调保鲜技术,抑制鲜叶的呼吸作用;在避免振动损伤方面,可通过采用合理的储青容器和贮运装备,明确适合的储放容重,避免积压、振损和防止叶温过高。

三、发展趋势及展望

1. 规模化生产

随着加工工艺的成熟,茶叶销量的增加,茶叶产业发展较快。但目前大多茶叶加工企业总体实力不强,规模小、产能低,市场竞争力较弱。每年采摘高峰期,大量茶青集中短期内进厂,若加工企业加工能力不足,会造成大批鲜叶积压发热、变质,严重影响经济效益。部分企业虽然规模大,但由于茶叶产地的地形特点、设备设施不足,不适宜建设大规模加工厂,因此多由采购人员向当地散户茶农收购鲜叶,再统一送到茶叶基地加工,或由当地中小型加工厂将茶鲜叶加工成半成品,再运送至茶叶基地进一步加工(图2)。因鲜叶量大而利润低,为节省运输成本,目前企业多采用一次性积压运输,运输过程中处理不当,易造成原料损耗量大、品质下降,降低经济效益。

图2 茶产业链模式

因此,有必要加快建设茶产业相关的冷链物流配套设施,解决大型企业生产线利用率低、而小型茶企产能不足的问题。加强鲜叶及其在制品在分散加工点和集中加工点之间的运输与有效流通,从而实现资源优化配置,推动茶产业的规模化发展。

2. 加快形成标准化体系

目前,茶产业缺乏系统化的冷链物流链以及专业的管理体系。机械采摘虽然降低了采摘的成本,但目前采摘机械精度不高,在采摘过程中会产生不同程度的机械损伤,且茶树生长高低不一,机采的鲜叶老嫩参杂。嫩度不同的鲜叶耐热性不同,因此其红变温度也不同。嫩叶比老叶、损伤叶比正常叶的呼吸量大,呼吸量大其发热量也大,红变温度较低。

为提高劳动生产力和保护采后鲜叶,需结合鲜叶的理化变化特点,研究鲜叶分级的快速评价方法,并测得不同嫩度、级别鲜叶的耐热性,为茶鲜叶冷链物流的保鲜贮运技术措施提供数据参考。

3. 完善茶产业冷链物流配套设施

目前农产品冷链运输的装备多为低温恒温设备,控制精度低、能耗大、成本高,应用于茶叶贮运难以保证鲜叶品质。低温虽然可以抑制鲜叶的呼吸作用,防止叶温过高而产生红变,降低劣变程度,但在贮运初始阶段叶温高于环境温度反而会加快鲜叶的水分流失。由于恒温冷链运输设备保鲜环境不可调,还会造成低温冻损,影响鲜叶品质及造成损耗。未来,通过研究鲜叶贮运保鲜条件及理化品质的变化,研制出更符合鲜叶贮运的装备及环境调控设备,从而实现精准控制贮运保鲜环境的温湿度、气体成分,将有利推进茶鲜叶贮运保鲜技术,促进茶叶产业发展。

(具体内容详见《中国茶叶》2020年第7期,P11-15,《茶鲜叶保鲜贮运技术研究现状及其展望》,作者:郭嘉明)

作者简介

郭嘉明 博士,副教授,硕士研究生导师

华南农业大学工程学院

广东省农产品冷链物流工程技术研究中心

主要从事果蔬冷链物流技术与装备研究。近5年,主持或参与国家自然科学基金项目、国家科技支撑计划项目、广东省自然科学基金等省部级以上课题10余项。研究成果“果蔬气调保鲜运输关键技术与装备”经广东省科技厅组织鉴定,总体达国际先进水平。发表论文30余篇,其中以第一作者或通讯作者发表论文18篇(SCI或EI收录14篇),在《Biosystems Engineering》《Energies》《Food Science and Technology Research》《农业工程学报》和《农业机械学报》等国内外知名期刊均有发表论文;申请国家发明专利10余项,授权6项。

来源:中国茶叶

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工艺装备:颗粒形绿茶连续化做形技术研究

  

▲贵州雷山茶园

颗粒形绿茶是我国主要的名优绿茶之一,其品质特征为外形颗粒紧结重实,色泽绿润,香高味浓。近年来我国茶产业发展迅速,各类连续化初加工设备相继被开发,多种名优绿茶已成功开发连续化生产线,并取得良好成效。但是当前颗粒形绿茶的生产主要以单机为主,加工过程中人工参与程度高,极大增加了劳动成本,且不利于品质稳定。关于颗粒形绿茶连续化生产的研究也较少,多集中于单机作业的参数优化,分别从摊青、杀青、做形、干燥等方面开展,且对颗粒型绿茶工艺的研究结果差异较大,参数选择依据各异,难以直接为生产提供指导。

因此,研究在单机化试验的基础上,利用我国自行设计的颗粒形绿茶连续化生产线,设计了二青含水率、做形投叶量、初炒温度和复炒温度在内的4因素3水平单因素试验和正交试验,以获得最优工艺组合参数,并将该结果应用于最新研建的颗粒形绿茶连续化生产线,以期为高品质颗粒形绿茶的连续化生产提供理论支撑和技术指导。

01

试验设计与方法

试验材料以宣城泾县黄田村柳叶种一芽二三叶为原料,采摘时间2019年4月。

1、试验设计

单因素试验选取二青含水率(以茶坯含水率表示,编号A)、做形投叶量(指初炒每锅的投叶重量,编号B)、初炒做形温度(茶坯实际温度,编号C)、复炒做形温度(茶坯实际温度,编号D)4个因子,每个因子分设3个水平。对上述4因子3水平进行L9(34)正交试验,如表1所示。

2、连续化加工流程及技术参数

连续化工艺如图1所示,鲜叶自然摊放10h,电热滚筒杀青(300℃、35转/min)至茶坯含水率约60%,冷却回潮1.5h,空压揉捻10min,而后分成3份,分别进行二青,再将不同二青叶分别分成3份(共9份),接着按正交表设计的试验参数进行试验。初炒炒板摆速为100次/min,炒板摆幅为大幅,至茶坯含水率约25%;复炒炒板摆速为65次/min,炒板摆幅为小幅,至茶坯含水率约10%。最后足干(90℃,25min)后取样,用于品质指标测定(重复3次,取平均值)和感官品质评定。

二青工序采用烘滚结合的方式,高温160℃快烘1min,至叶表无茶汁,然后低温120℃滚炒,炒至茶条微卷,叶质柔软,含水率至设定范围即可。

3、传统工艺流程及技术参数

综合前期试验和文献资料总结,传统工艺流程及参数如下:摊放、杀青、揉捻参数与连续化工艺参数相同,二青至含水率约45%,做形投叶4.5kg/锅,前期不加温炒1h,后逐步升温至叶温约30℃,摆速80次/min,幅度大幅;复炒逐步升温至叶温约40℃,摆速60次/min,幅度小幅。

Tips:

做形是颗粒形绿茶品质形成的关键工序,其原理是茶坯在炒板和锅壁的推力及自身的重力作用下反复挤压形成颗粒状,包括二青、初炒和复炒,通常采用低温长炒的方法,以进一步促进颗粒紧结,但在品质上常存在干茶乌黑不绿,茶汤黄的问题。

二青含水率、做形投叶量和做形温度又是做形工序的关键,会影响茶坯的柔软性、做形时作用力的大小、做形时的干燥速度和茶叶内质的形成。

02结果与分析

1、影响颗粒形绿茶色泽关键工序筛选

研究色泽指标常采用测量色差L*、a*、b*值进行分析,L*值代表样品的明亮程度,取值范围为0~100,数值越大,亮度越高;a*值代表红绿程度,取值范围为-100~100,数值为正值,色泽偏红,数值为负值,色泽偏绿;b*值代表黄蓝程度,取值范围为-100~100,数值为正值色泽偏黄,数值为负值色泽蓝。在颗粒形绿茶加工过程中,摊放、杀青、揉捻等工序对茶坯(茶坯的L*、a*、b*)的影响不大(结果如图2),二青工序对三个指标的影响均最大,与鲜叶相比,二青过程中的L*值下降了36.48%,b*值下降了32.58%,a*值下降幅度最大,下降了64.57%,达到了极显著水平。在做形过程中L*值和b*值变化不显著,a*值上升明显,达到了18.61%,呈显著性上升。故在颗粒形绿茶加工中,二青和做形工序是色泽品质下降的主要工序。

2、不同因子对颗粒形绿茶色泽和容重的影响

·不同因子对干茶绿度的影响

干茶绿度是绿茶色泽的重要指标,从图3可以看出,二青含水率、投叶量、初炒温度和复炒温度对干茶的绿度均能产生显著影响。二青含水率过高,干茶绿度显著下降,这可能与茶坯含水率影响做形时间有关。含水率过高延长了做形时间,增加叶绿素的破坏,导致干茶黄暗,降低了色泽品质。投叶量是做形的基础,随着投叶量的增加,干茶绿度下降,这可能与投叶量影响茶坯的透气性有关,投叶量多,散气不畅,湿热作用更严重,叶绿素的脱镁反应更为剧烈。初炒温度以中高温绿度更好,复炒温度以中低温最佳。

·不同因子对茶汤绿度的影响

茶汤绿是绿茶重要的三绿之一,从图4可以看出,二青含水率和投叶量对茶汤绿度影响不显著,茶汤绿度受初炒温度和复炒温度的影响显著,随着初炒温度的升高,茶汤绿度上升,同时复炒温度以叶温65℃条件绿度最佳,其原因可能与低温延长做形时间有关,使多酚类化合物在湿热作用下发生异构化和非酶促自动氧化,产生水溶性黄色物质,降低茶汤绿度。

·不同因子对容重的影响

容重能够将颗粒形绿茶外形紧结度数字化,结果如图5所示,4个工艺因子对容重结果均有显著影响。初炒温度和复炒温度均以中低温较好,温度过高,容重显著下降;另外容重随着二青含水率的升高显著增加,其原因可能与温度影响相同,低温和高含水率会延长做形时间,从而增加挤压次数,促进颗粒的紧结,导致容重的增加。投叶量直接影响做形挤压力的大小和茶坯在锅中的状态,随着投叶量的增加,挤压力增大,进而容重增大,这与袁芳亭等的研究结果相同。

3、工艺因子和评价指标间的相关性分析

工艺因子对评价指标有重要影响,从表2可以看出,容重受工艺的影响极显著,与二青含水率和投叶量呈正相关,和做形温度呈负相关,即二青含水率越高、投叶量越多容重越大;而做形温度相反,温度越高,容重越低。茶汤绿度与工艺均呈负相关,即二青含水率低、投叶量少和做形温度低有利于茶汤绿度的发展,其中初炒温度与茶汤绿度有负极显著相关。干茶的绿度与茶汤不同,此结果说明工艺参数过高过低均不利于综合品质的提升。

4、正交试验和极差分析的结果

试验采用正交试验法,结果如表3。在正交试验的基础上进行了极差分析,结果如表4所示。从极差分析可以看出,各品质指标对应的最优组合参数不尽相同,容重、干茶绿度、茶汤绿度和感官审评得分的最优参数组合分别为A1B3C2D2、A2B1C2D1、A2B2C3D2和A2B2C2D2。容重在A1条件最佳,随着二青含水率的降低而逐渐降低,另外干茶和茶汤的绿度在中低含水率条件下提升较多,以A2条件最好,且A2感官审评得分最高,故二青含水率以A2最优,即含水率约40%最优。投叶量在B3时容重最大,但干茶绿度最低,茶汤绿度不高,综合审评得分也是最低,在B2条件下茶汤绿度最高,感官审评最优,容重和干茶绿度也较好,故投叶量以B2最优,即3.5kg/锅最优。从初炒温度极差分析可以看出,随着温度的升高,茶汤绿度提高,但干茶绿度和感官审评得分以中低温较好,高温条件下降较多,同时容重以C2条件最高,故初炒温度在C2条件下能够达到所有指标较优,即叶温45℃条件最优。复炒温度在D2条件下容重、茶汤绿度和感官审评得分均最高,故复炒温度以D2最优,即叶温55℃最优。

综合以上分析,最优组合工艺参数为A2B2C2D2,即二青至茶坯含水率约40%,做形投叶量3.5kg/锅,初炒做形茶坯温度约45℃,炒至茶坯含水率约25%,然后复炒,复炒做形茶坯温度约为55℃,这与感官审评得分最优组合工艺参数相同。

5、最优工艺组合的连续化加工与传统加工的比较

为了验证优化工艺的最优性,后期开展了对比试验。试验中将鲜叶原料同样条件杀青、揉捻后分成了两份,然后分别依据优化组合工艺和传统加工方式开展试验。

连续化加工能够缩短加工时间、提高加工效率,在品质上能够使毛茶干茶绿度得到提高、茶汤色泽更好,综合品质得到提高。从图6可以看出,与传统加工相比较,连续化加工茶汤绿度显著提升,干茶绿度极显著提升,容重没有显著差异。在品质成分方面,连续化加工茶多酚和氨基酸含量更高,这可能与加工时间有关,连续化加工有利于品质成分的保留。

传统加工往往做形时间长,耗费人力多,加工效率低。研究在理化成分对比的基础上进行了感官审评和加工效率对比,以分析优化连续化工艺的可行性。从表5可以看出,传统工艺干茶黄绿、叶底黄绿、滋味浓厚,连续化生产加工茶样香气更持久、滋味更醇厚,感官审评得分高达93.9分。在效益方面,以每日工作8h,连续化加工日生产量可达600kg计算,用工人数仅需2人,用工人数减少了75%,同时劳动强度大幅降低;另外做形时间较传统加工缩减了一半,日生产量提升了1倍,生产效率提升35%,有利于加工成本的降低。因此连续化加工工艺切实可行,能够提高品质,扩大产能,降低生产成本,具有一定先进性。

03讨论

在颗粒形绿茶加工过程中,二青和做形工序对色泽品质影响显著,较鲜叶绿度分别下降了64.57%和18.61%,达到了极显著性水平和显著性水平。从单因素试验可以看出,初炒温度和复炒温度对茶汤绿度有显著性影响,并且呈负相关性,二青含水率和投叶量对茶汤绿度无显著性差异;4因子对干茶绿度和容重均产生显著性影响,其中二青含水率和投叶量对容重有极显著性正相关,初炒温度和复炒温度对容重有极显著性负相关。

正交试验综合分析比较,最终确定连续化加工关键工艺参数为:二青含水率为40%,投叶量为3.5kg/锅,初炒叶温约45℃,复炒叶温约55℃,在此条件下能够达到外形紧结、色泽绿润的优质颗粒形绿茶品质要求。

从连续化工艺加工和传统工艺加工对比试验可以看出,连续化加工能够在基本保持传统外形紧结度的情况下,提升干茶和茶汤绿度,保留茶多酚和氨基酸品质成分含量,并使香气更好,滋味更醇,感官审评得分达到更高。同时连续化加工能够将做形时间缩短50%,用工人数减少75%,加工效率提升35%,日产量提升1倍,能够实现增产提质降耗,为连续化生产提供理论支撑。

作者简介:胡欣

江西南昌人,安徽农业大学茶学硕士,现为江西婺源茶业职业学院茶学教师,主要研究方向为茶叶加工与品质分析,先后发表文章7篇。

导师简介:宁井铭

教授,博士生导师,安徽省学术和技术带头人,安徽省茶产业技术体系茶叶加工与综合利用岗位专家,安徽省茶业学会副秘书长,主要从事茶叶加工与品质分析研究。近5年,主持或作为技术负责人承担国家重点研发计划课题、子课题、国家质检总局公益性项目等10多项;在核心期刊上发表相关论文40多篇,其中SCI、EI收录30多篇;申请发明专利授权6项,制定国家标准1项,完成软件著作权6项。荣获国家科技进步二等奖、安徽省科技进步一、二、三等奖和农牧渔业丰收奖合作奖。

具体内容详见《中国茶叶加工》杂志,2020年第3期文章《颗粒形绿茶连续化做形技术研究》,页码:27-34,作者:胡欣,卫聿铭,方仕茂,王玉洁,许姗姗,宁井铭。

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