黑茶加工机械的自动化控制研究

于文涛

（郑州铁路职业技术学院，河南郑州 450000）

黑茶汤色红琥珀色，明亮通透，其口感厚重馥郁，入口甜、润、顺、滑，自古以来就是我国边疆地区游牧民族的钟爱。可惜的是，长期以来，我国的内地茶叶市场一直绿茶、红茶、乌龙茶等其他几大茶叶品类所占据，直到近几年来，黑茶降血压、降血脂的保健功能被发现和普及之后，黑茶才在我国内地的茶叶市场中崭露头角，并为越来越多的都市白领和精英人群所接受。在六大类茶叶当中，黑茶的加工工艺作为复杂，工艺也最为繁琐，细微的差异可导致茶叶的口感和外观上千差万别。与其他茶叶品类相比，黑茶生产当中的机械化和自动化程度最低。提升黑茶加工的机械化程度和自动化程度，不仅对保证黑茶的外观、品质、色泽、口感的稳定性有所帮助，还能大幅提升黑茶的生产效率。本文将从黑茶的起源加工机理谈起，对黑茶加工机械的自动化控制进行浅析和探讨。

1 黑茶的起源

黑茶是我国历史较为悠久的一种茶叶，因其所用的原料粗老，加工过程中发酵的时间比较长，茶叶外观呈油黑或黑褐色，所以被称为黑茶。在历史上，黑茶的主要销往地是西藏、内蒙、新疆、甘肃、宁夏等地少数民族地区，所以习惯上还被称为边销茶。2010年左右，随着保健功效被广泛认可，黑茶在内地的茶叶市场开始大卖，与此同时，陈年黑茶的收藏价值凸显，有很多人为了找到陈年的黑茶，专门去西藏的寺庙当中、边疆的牧民家中去淘陈年老茶。有人收获颇丰，一款有了年份的陈年黑茶，甚至一度价比黄金。

黑茶最早出现在唐宋时期，当时我国西南茶区的人们，为了方便运输，将制作好的绿茶打包成砖形、饼形、方形等形状。然而受当时的交通环境条件所限，茶在销往边疆的路途坎坷崎岖，从内地到边销区，甚至要经过长达一年多的运输时间。就这样经过长时间的日晒雨淋，茶叶内含的物质，发生非酶性自动氧化，其颜色也在霉变中成了黑褐色，原来芳香四溢的茶香也变得内敛。人们尝试着饮用这种“变质”的绿茶，却发现茶叶的口感已经和绿茶有着天壤之别，呈现出厚重绵长的甘甜口味，相对于绿茶，这种茶叶更受到游牧民族人们的喜欢，而且发现了黑茶越陈越香的自然规律。

自从发现黑茶的秘密之后，人们便开始尝试着将绿茶的加工工艺进行变革，在初制或精制过程中，加上了渥堆的过程，主动去营造黑茶的形成环境。经过漫长的实践和不断的调整，真正意义上的黑茶诞生了。

黑茶又分为四川黑茶、湖北黑茶、湖南黑茶、广西黑茶和云南黑茶等几大代表性黑茶。虽然都属于黑茶系列，但各自又有着独特的加工工艺，黑茶的品质特征也有差异。如我们常见的千两茶、茯砖茶、花砖茶、花卷茶等等，都属于湖南安化黑茶；青砖茶则是湖北黑茶的代表。再如大家熟知的普洱茶则属于云南黑茶。还有广为人知的历史名茶，产地广西苍梧县六堡乡的六堡茶是广西黑茶的杰出代表。

2 我国黑茶加工技术的发展

2.1 加工技术的初建

前面提到，最早的黑茶是在运输过程中偶然实现的一种茶叶。直到1373年以后，人们才有意的模仿茶叶运输的外部环境，通过蒸贮加工，湿坯堆积，最后形成色泽黑褐，口感醇厚，不同于绿茶的“蒸制黑茶”。不同于绿茶的加工工序，“蒸”和“贮”两大加工核心工序，是成就黑茶特殊口感的主要原因。

可以说，黑茶的加工技术，是在经历了漫长发展历程，在缺乏经验指导和理论指导下，一步步摸索和试探中完成的。在原料方面，黑茶所用的茶叶原料多为粗大的叶片，而且多含茶梗。这是因为古代人们劳动力有限，上好的茶芽都被用于加工内销的高品质茶。等到忙完内销茶的制作之后，茶树叶子已经生长的比较粗大，只能用来制作黑茶了。

在制作加工方面，四川黑茶是用蒸的湿热原理，将绿茶中的粗涩之味去掉，而湖南则是在初制工艺上进行了改革，通过杀青、热揉、渥堆、明火干燥等一系列加工工艺，即巧妙的运用了湿热原理，又将微生物细胞外酶的化学作用运用到其中，真正实现了黑茶的制作。因此，谈到我国的黑茶时，多指的是以安化黑茶为代表的湖南黑茶。

2.2 加工原理和物理特性的研究

由于种种历史原因，在上个世纪很长的一段时间，我国的茶叶发展速度缓慢，直到改革开放以后，在市场的推动下，茶叶市场才得以恢复元气，在普洱茶的带动下，黑茶也逐渐理性的回归。借助现代化的科技手段，人们终于摸清了完整的黑茶加工工艺规律，并对黑茶的加工原理和物理特征进行了明确，而且从微生物的角度，解释了黑茶独有的保健功效和特殊的香气。这对实现黑茶加工的机械化和自动化有着重大的意义。

2.2.1 黑茶的加工原理的研究

从上世纪80年代以来，我国的科技发展日新月异，各个学科之间的交流和渗透也成为了必然。对于黑茶来说，千百年来的加工原理，在这一时期得到了明确，并形成了相对科学的理论和加工技术。

相对于其他种类的茶叶，黑茶的原料鲜叶粗老，含纤维和茶梗相对较多，含水量较少。因此在进行杀青时，为了起到保温作用，要比其他种类的茶叶投叶量大。此外还要对鲜叶进行灌水处理，目的是利用水蒸气的穿透力，对茶叶进行充分的杀青。经过杀青后，茶叶的纤维素分解，更利于茶叶的揉捻成型。经过揉捻后的茶叶，不需要经过散热，要立即进入黑茶特有的而且是关键性的加工步骤——渥堆。渥堆的过程，其实也是让茶叶发酵的过程，近些年，人们在反复实践过程中，又在渥堆的中加入了翻堆过程，目的就是为了散发茶堆中间的温度，避免茶堆中间温度过高而影响到茶的品质，从而使茶叶在渥堆过程中质变均匀，通过生化动力和一系列微生物的综合作用，塑造黑茶独有的品质和绵柔醇厚的特殊口感。在渥堆这一过程中，茶坯的湿度和茶堆的温度，将直接影响到黑茶成品的品质和口感。此外，金花的多少是评价黑茶的一个重要标准，而金花的形成，同样和黑茶渥堆及压制过程中的湿度及微生物的含量有关。

2.2.2 黑茶的物理特征的研究

从上个世纪八十年代开始，人们开始引入现代化学理论，对黑茶的一系列特征进行科学的解释和标准化的衡量。有研究者发现，黑茶在制作过程中，茶叶产生了一系列使脂类物质自动降解的湿热作用，同时还产生了萜烯醇类化合物及酚类化合物的微生物作用。在渥堆过程中，杂氧化合物和酮类成分有增加的趋势，醛类成分变化并不明显。正是在这样复杂的化学作用和微生物作用之下，黑茶才形成了复杂的香气构成，其香气成分要比绿茶多出10几种来。

上世纪九十年代，研究人员更是依照黑茶的各种物理特性以及茶叶原材料的含水量、密度、叶片厚度、容重等各种物理因素，对黑茶加工技术做了深入的研究，并依照研究结果建立了黑茶加工数据模型，为制茶机器和制茶技术的发展，提供了理论和数据基础。在此基础之上，我国陆续研制出黑茶的压制机、切段机等一系列制茶机器，加速了黑茶机械化和自动化的生产进程。

3 黑茶加工机械自动化控制的运用

3.1 我国茶叶生产机械的运用现状

长期以来，我国的茶叶加工一直是以手工业为主。直到上个世纪五六十年代，机械开始逐渐运用到茶叶加工过程中。很多劳动强度大，工艺技术复杂的生产环节逐步实现了机械化。从最简单的单动力和开放式齿轮传动机构，再到后期的半自动、自动机械的出现，茶叶的生产效率和标准化程度得以大幅提升。迄今为止，我国已经开发了滚筒杀青机、理条机、揉捻机、烘干机、堆放机等等，即消除了茶叶生产过程中人的主观性因素，又解决了劳动力日益紧张的问题，大幅提高了工作效率，提高了茶叶的食品安全程度。

截至目前，我国已经初步实现了红茶、绿茶、青茶加工过程的机械化和自动化控制，而对于黑茶来说，其主要工序——渥堆上，尚未实现机械化和自动化控制，因此，黑茶生产的全程机械化发展依然任重道远。

3.2 黑茶加工机械和自动化运用的意义

安化黑茶的杀青、揉捻、渥堆、复揉、干燥、包装等工序中，除了最核心的生产工序渥堆外，其他工序都已经实现了机械化生产，而渥堆工序却没有合适的机械进行推广。

渥堆是黑茶制作过程中的关键环节，是形成黑茶色香味的关键工序，在湖南安化地区，这一工序依然完全依靠着人工来完成，普遍是将揉捻后的茶叶，直接堆放在地面或洁净的渥堆槽中。有经验的生产师傅根据茶叶的颜色，茶堆的温度和湿度，渥堆产生的气味来分辨和掌握渥堆的效果。这样的过程，难免会受到主观因素的影响，容易出现渥堆不均匀、渥堆不充分或者渥堆过度的现象发生。此外，渥堆过程是一个化学性转变的过程，茶堆内部很多关键性因素、如水分、温度、时间等因素，凭人工经验很难做到精准的控制。所以也很难保证茶叶品质的连贯性和稳定性。极容易造成不同批次生产的茶叶，在口感上相差悬殊的现象发生。

因此，黑茶渥堆机械自动化控制的开发运用，可以有效解决上述问题的出现。而且在生产中的诸多不可控因素，也会因为机械加工和自动化控制有了量的标准，对最终的渥堆效果控制起来也更为精准。

3.3 黑茶加工机械和自动化控制的发展方向

综上所述，因为黑茶加工工序中，渥堆的过程暂无可推广的机械可以利用，使得整个黑茶加工过程中，无法形成完整的机械化和自动化控制的生产链条。在在很大程度上制约着我国黑茶的进一步发展，同时也为黑茶的品质提升带来了限制，为黑茶品牌的标准化建设设置了障碍。因此，黑茶加工机械的未来方向和发展趋势，一定是围绕着渥堆这一生产工序来进行。

顾名思义，黑茶的渥堆，是茶坯在一定水分和温度条件下，经过一段时间的堆积，促使茶叶所含物质系列复杂化学变化的过程。在这个过程中，渥堆的时间、茶堆经过发酵后的温度变化，茶叶原材料的含水率，都是对黑茶品质造成直接影响的影响。因此，对渥堆的机械自动化设计的关键，是在掌握影响渥堆进程和机理。要多咨询长期在一线的黑茶制作师傅，掌握渥堆工艺过程中，化学物质的变化与黑茶口感的形成关系，通过加热、加湿等辅助机械，去营造渥堆过程中最合适的环境要求，通过现代科技手段，确保渥堆过程中各影响因素的可控性。并要通过一系列感应设备的应用，精准监控黑茶渥堆进程的温度和湿度变化，使黑茶的机械化加工在卫生安全标准的情况下，在品质上得以提升且具备长久的稳定性。

4 结语

随着我国消费者对健康重视程度的增加，以及对黑茶保健功效的广泛认可，长久以来以边销茶身份出现的黑茶，在我国茶叶市场中占据的份额将会越来越大。与此同时，人们对黑茶品质的要求，也会逐渐提升。黑茶加工机械化和自动化控制的运用，将有效消除茶叶生产过程中人为主观因素的影响，从而使得黑茶的品质得以稳定的提升。此外，还会有效的提高茶叶产能，有效提高黑茶产区的经济效益。