摘要
为解决目前黑茶生产过程中的渥堆自动化和品控问题，采用模拟青砖茶、普洱茶等黑茶品种的室内自然渥堆方法，根据茶叶吸水发热原理，提出双仓控温控湿方法，设计一种黑茶自动渥堆机，实现渥堆过程的温度、湿度、氧气自动调节以及数字化控制和自动化操作。试验结果表明，自动渥堆机渥堆过程温度（平均51 ℃）、湿度（61%~89%）以及茶叶含水量（从38%逐渐降低至22%）变化完全能达到黑茶渥堆的要求；利用渥堆机渥堆的茶叶能满足传统加工方法要求，并且品质稳定。安全性分析表明，使用自动渥堆机渥堆的黑茶，未检出呕吐毒素、黄曲霉素B1和玉米赤霉酮，说明该自动渥堆机生产加工的黑茶完全达到食品安全质量要求。
黑茶属于后发酵茶类，具有减肥降脂、调节肠胃道、降血糖等功
影响渥堆的因素主要有茶叶的含水量和渥堆温度、湿度和时间等。Zheng
采用渥堆机渥堆是确保渥堆过程品质形成与稳定的关键。目前在黑茶的生产中尚未有大规模推广使用的渥堆机
1）设计原理。模拟青砖茶、普洱茶等黑茶室内自然渥堆方法，根据茶叶吸水发热原理，采用双仓控温控湿调氧，促进湿热作用和微生物作用进行渥堆。
2）基本结构。黑茶自动渥堆机结构简图如
图1 自动渥堆机正视图
Fig.1 Positive view of automatic piling machine
1.加热器Heater； 2.滚筒架Drum frame； 3.外仓Cover； 4.主轴Spindle； 5.进出茶门Tea door； 6.温控调节门Temperature control door； 7.搅拌叶 Stirring blades； 8.滚筒Drum； 9.传动装置Transmission device； 10.滚筒Drum； 11.温度测量仪Temperature measuring instrument； 12.观察窗Observation window； 13.加湿器Humidifier.
3）主要结构特点。温度、湿度、氧气自动调节：利用加热器和加湿器，控制渥堆室内环境温度≥25 ℃、相对湿度≥65%；利用外罩上的空气调节门，调节渥堆过程的氧气与湿度。数值化控制：实时显示渥堆过程温湿度变化，并实现温、湿、水自动补偿功能；采用光控系统自动控制滚筒转动以及进出茶门情况。自动化操作：控制器集成西门子S7-200PLC快速运算、液晶触摸屏操作界面友好的特点。
研究自动渥堆机渥堆过程中品质变化的绿毛茶原料为湖北省宣恩县伍台昌臣茶叶有限公司生产的晒青毛茶，品种为当地群体种，嫩度为机采一芽四五叶。研究不同类型的茶叶品质所用绿毛茶原料为云南省凤庆县陈缘茶厂生产的晒青毛茶，品种为当地云南大叶群体种，嫩度为一芽三四叶。
1）自动渥堆机渥堆方法。6CWD-1型黑茶自动渥堆机由华中农业大学设计（专利号ZL201720918436.8），浙江绿峰机械有限公司生产。将毛茶原料分次加入滚筒渥堆机中，自动加水至茶叶含水量38%。渥堆期间每隔3 d翻堆1次，共15 d。茶堆内部的温湿度由内置的TH10R型号温湿度仪（距离滚筒底部20 cm）自动测定。渥堆结束后出料，然后使用6CSF-100型筛分机（浙江绿峰机械有限公司）进行筛分，分离团块茶与散茶。团块茶使用6CJ-4型解块机（浙江绿峰机械有限公司）解块。散茶和经过解块的茶叶用6CH-3型烘干机（浙江绿峰机械有限公司）分2次干燥，第1次温度90 ℃，第2次温度70 ℃。渥堆过程在每次翻堆时取样，样品混匀后使用6CTH-6.0型号提香机（浙江绿峰机械有限公司）在70 ℃下烘1 h。
2）室内自然渥堆方法。按照湖北青砖茶的工艺，相同原料（来源于湖北省宣恩县伍台昌臣茶叶有限公司）在宜昌鑫鼎生物科技有限公司进行，渥堆时茶叶质量一般10 000 kg左右，掌握堆高在1.6~1.8 m，毛茶洒水后含水量35%~38%。发酵时间26 d，发酵过程堆温一般不超过70 ℃，6~8 d翻动1次，一般翻动3次左右，然后开沟通风晾干。
1）感官审评。根据GB/T 23776—2018《茶叶感官评审方法》进行。
2）理化分析。水分分析采用GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》；茶多酚分析参考GB/T 8313—2018《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》；水浸出物分析参考GB/T 8305—2013《茶 水浸出物测定》；游离氨基酸分析参考GB/T 8314—2013《茶 游离氨基酸总量的测定》；茶黄素（TF）、茶红素（TR）、茶褐素（TB）含量采用比色系统分析
3）微生物毒素分析。送样到农业农村部微生物产品质监督检验测试中心（武汉）分析。采用国标法，其中脱氧雪腐镰刀烯醇（呕吐毒素）参考GB 5009.111—2016《食品安全国际标准 食品中脱氧雪腐镰刀烯醇及其乙酰化衍生物的测定》，黄曲霉素B1参考GB 5009.22—2016《食品安全国际标准 食品中黄曲霉素B族和G族的测定》，玉米赤霉烯酮参考GB 5009.209—2016《食品安全国际标准 食品中玉米赤霉烯酮的测定》。
1）渥堆过程温度、相对湿度以及茶叶含水量的变化。由
图2 自动渥堆机渥堆过程堆温（A）、湿度（B）和茶叶含水量（C）变化
Fig.2 Change of temperature（A），humidity（B） and water content（C） during the piling process
2）渥堆过程茶叶品质的变化。渥堆过程茶叶感官审评结果如
注： 总分按照形状、色泽各占10%，香气、滋味各占30%，汤色、叶底各占10%比例进行加权，得到审评最终分数，括号中为评分，后同。Note： The total scores are weighted and summed according to the following standard： the proportion of the appearance and color of the tea， and the liquor color and leaves of the infused tea， each accounts for 10% of the total scores； and the aroma and taste， each accounts for 30% of the total score. The same as below.
1）渥堆机渥堆与传统渥堆方法茶叶品质对比。渥堆机渥堆与传统渥堆方法加工茶叶的感官品质分析结果见
注： 干毛茶原料为2017年湖北省宣恩县伍家台昌臣有限公司生产的晒青毛茶，品种为当地群体种，嫩度为机采一芽五六叶。Note： The raw material of dry hair tea is the sun-dried green hair tea produced by Hubei Xuanen Wujiatai Changchen Co.， Ltd. in 2017.
2）不同类型茶叶品质分析。在使用滚筒渥堆机进行渥堆的过程中，对于较为细嫩的原料，由于茶叶之间的作用力以及翻料时的撞击挤压力会导致部分茶叶结块，由于茶叶与滚筒壁的粘附力会导致少量茶叶粘壁。为比较结块与贴壁茶叶的渥堆质量，本试验采用云南省凤庆县陈缘茶厂生产的晒青毛茶，按照上述工艺进行渥堆。在第19 天补水1次，总时38 d。 渥堆结束后，将散茶、团块茶和贴壁茶分类，并将团块茶和贴壁茶解块，分别进行干燥。从
注： 成品茶为散茶和团块茶的混合样。Note： The made tea is a mixture of loose tea and lumpy tea.
注： 同一列相同字母表示经LSR法检验在0.01或0.05水平差异不显著。Note：The same letters in the same column indicate that there is no significant difference at the 0.01 or 0.05 level by the LSR test.
3）机械渥堆黑茶微生物毒素分析。渥堆结束后，对形成的不同类型茶叶进行取样，分析呕吐毒素（检测依据，GB 5009.111—2016）、黄曲霉素（检测依据，GB 5009.22—2016）、玉米赤霉烯酮（检测依据，GB 5009.209—2016）等消费者主要关注的微生物毒素，结果显示，使用自动渥堆机渥堆的黑茶，无论是散茶、团块茶还是贴壁茶，均未检出呕吐毒素、黄曲霉素B1和玉米赤霉烯酮。
本试验采用的6CWD-1型黑茶自动渥堆机每次渥堆叶量为1 t左右，渥堆机以及配套的上料、控制等设备占地面积约30
笔者所在的课题组经过近10年的研究，设计出黑茶自动渥堆机（ZL201720918436.8），并建立了成套的生产线（ZL201720918323.8），已应用于湖北青砖茶的渥堆，并在浙江衢州、湖北红安等地推广应用，效果良好。该自动渥堆机具有温度、湿度、氧气自动调节功能，具有数值化控制和自动化操作的特点。利用渥堆机渥堆的黑茶完全能满足传统加工方法要求。而且由于渥堆机渥堆能控制温湿度，避免了传统渥堆方法车间温湿度因天气变化带来的不稳定性问题，每批次茶叶品质基本一致，稳定性较好。由于黑茶渥堆过程中灰绿曲霉、酵母等有益微生物生长对于品质的形成至关重要，它们分泌的水解酶、氧化酶等胞外酶参与黑茶品质形
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