微波加工普洱茶技术及设备研究.pdf

O引言

普洱茶是云南省的特色茶种，以其独特滋味和多种保健、药理功能享誉国内外…，但是目前大多茶叶生产厂家仍采用传统的加工工艺，即用焦煤燃气烘烤、蒸气脱水、日晒等干燥方法，造成成品有害，微生物和细菌消除不彻底，难以达到国际上规定的标准，严重影响普洱茶的市场竞争力和出口创汇。

目前云南普洱茶产业基本呈现“市场先动，研发滞后，标准不全，工艺落后”的特点，针对云南普洱茶生产的需求，应以科技为先导，积极改进传统茶叶加工技术，完善加工工艺.微波技术是一种高效、节能、环保的现代加工技术，微波能应用于普洱茶的加工将为普洱茶产业开创一条崭新的加工途径。

1微波干燥物料的机理

微波发生器的磁控管接受电源功率而产生微波功率，通过波导输送到微波加热器中，使需要加热的物料在微波场的作用下被加热，微波加热利用的是介质损耗原理，水的损耗因数比干物质大得多，电磁场释放能量中的绝大部分被物料中的水分子吸收，一般情况下，物料中的水分子由于布朗运动，分子的排列杂乱无章，极性相互抵消，宏观上不呈现极性，而被置于由微波发生器产生的电磁场中时，微波场以每秒几亿次的高速周期地改变外加电场的方向，使介质的极性水分子迅速摆动，从而产生摩擦热，使物料内部和表面的温度迅速升高。

微波加热使物料体本身成为热源，由于物料中的水分能大量吸收微波能并转化为热能，因此物料的升温和蒸发是在整个物体中同时进行的，改变了常规加热干燥过程中某些迁移势和迁移势梯度方向，形成了微波干燥物料的独特机理.在物料表面由于蒸发冷却的缘故，使物料表面温度略低于里层温度;同时由于物料内部产生热量，以致内部蒸汽迅速产生，形成压力梯度.如果物料的初始含水率较高，物料内部的压力快速地升高，则水分可能在压力梯度的作用下从物料中排出.由此可见，微波干燥普洱茶过程中，温度梯度、传热和蒸汽压迁移方向均一致，从而大大改善了干燥过程中的水分迁移条件.同时由于压力迁移动力的存在，使微波干燥具有由内向外的干燥特点，即首先是物料内层先干燥，这就克服了传统方法干燥物料时因外层先干燥形成硬壳板结而阻碍内部水分继续外移的缺点。

2微波对普洱茶进行杀青、干燥实验

2.1普洱茶微波杀青实验

杀青是普洱茶初加工的一道重要工序，杀青主要通过高温湿热作用使茶叶中的多酚氧化酶、过氧化物酶迅速钝化或失性失活.普洱茶生产上常用炒青、蒸青的方式进行杀青处理，因蒸汽含水量高，效率低，目前已很少采用蒸青的方式.现利用加入通风装置的单台微波炉对普洱茶进行杀青与人工炒青进行比较实验，结果如表1：

表1不同方式对普洱茶杀青的影响

表1中水分测定试验是在常压下，茶叶经100℃左右的温度加热至恒重时的质量损失，这部分损失被称为水分，通过下面公式计算出物料含水率：

式中：M1一试样和铝质烘皿烘前的质量，g;M2一试样和铝质烘皿烘后的质量，g;Mo一试样的质量;g.对于温度需要测量即时温度，所以用红外线测温仪连续测量物料三处温度值，取其平均值，通过下面公式计算出温度值：

式中：物料温度值;t1一物料第一测量点温度值;t2一物料第二测量点温度值;t3一物料第三测量点温度值。

通过表1中试验表明，在同样满足普洱茶加工中对杀青的要求条件下，微波杀青加热时间很短，仅为传统炒青时间的1/6，这是因为微波加热的物理环境有温度场与电磁场，电磁场作用大于温度场，其合作用快速加强茶叶中酶的变性作用，而炒青加热的物理环境只有温度场，因此其升温速度远慢于微波加热.另外由于加热时间短，对叶绿素的破坏大大降低，微波技术有效地提高了杀青质量。

2.2普洱茶微波干燥实验

微波干燥和传统干燥一样，都是基于物体内部和外表面水的蒸汽压差，对水分传递形成驱动力.传统干燥方法将热量从外部传导到内部需要一定的时间，且存在内外温度差和湿、热传递方向相反的问题;微波加热可导致物料表面和内部同时升温，且内部温度高于物料表面，使大量的水分子从物料中逸出而被蒸发带走，达到干燥的目的.微波干燥方法的特点是加热时间短，且热传递方向与湿传递方向一致.因此，微波干燥的茶叶产品，叶绿素变化少，色泽明亮，干燥均匀，香气损失少，产品质量明显优于用传统方法干燥的茶叶.现以经过两种干燥工艺加工的普洱饼茶(熟茶)为例，对比分析两种加工工艺的优缺点.微波与传统方法干燥的普洱饼茶对比效果图，如图1所示。

图1微波与传统干燥的普洱饼茶对比效果图

由图1可以看出微波技术干燥出来的普洱茶轮廓要圆滑，边缘几乎没有毛刺，茶饼的整体形状较好，色泽保持了普洱茶的原色;传统方法干燥出来的普洱茶外轮廓有毛刺，色泽稍改变，产生效果不同的原因是传统干燥方法较微波干燥方法工艺时间长、工艺复杂、加工中茶饼移动频繁、受环境污染严重，所以造成茶饼外观不美、色泽下降.因此，微波干燥出来的普洱茶饼无论从外观上还是品质上都优于传统方法。

3微波杀青、干燥设备的设计思想

3.1微波杀青、干燥设备的基本要求

微波干燥普洱茶的设备要求操作方便、自动化、生产流水线化，且要最大可能地提高生产效率，满足不同生产规模的需要，那么微波干燥设备需具备以下功能:

①选择合适的控制系统，使生产自动化、简单化;②设计合理的物料传送方式、人料口、出料口及备料区，便于实现生产流水线化;③设备箱体最好采用分散单元组装设计，微波功率为可调节，满足不同茶叶生产厂家的需求。

3.2微波杀青、干燥设备的总体方案设计

常用的微波茶叶杀青干燥设备由作为微波发生器的磁控管、能量传输器、加热单元、漏能抑制器、排风排湿和冷却装置、传输机构、电源及控制装置等部分组成。因为不同季节、不同品种、不同时间采摘的茶叶其初始含水率、鲜嫩程度等均有所不同，因而将微波功率、设备步进速度等均设计成可调式，从而使各种茶叶均能达到理想的效果。所以设计机型最好采用连续式步进多谐振腔微波干燥器形式，其优点是:通过单个谐振腔的叠加组合，可得到理论设计所需的功率，便于茶叶杀青、干燥工艺的调控;主机采用组合形式，加工、运输、维修方便，即可以小批量生产，又可以连续不断大批量生产，制造成本低。按照以上所述，设计的微波杀青、干燥设备的结构原理图，如图2所示。

图2微波杀青、干燥设备结构原理图

3.3微波杀青、干燥设备传动系统设计

微波杀青、干燥设备传动系统应具有结构简单、操作维修方便、传输稳定、系统功耗小等特点，另外还应与连续化的生产相配合。结合各种传动系统的优缺点，微波杀青、干燥设备的传动系统最好采用步进带式输送物料传动系统，整机传动系统简图如图3所示。

图3中的传动系统两端为备料、出料传输区，这两个传输区可以设计成附加的传动装置，这样的设计有两大优点:①设备运输、安装方便;②生产企业可以根据生产规模选用这两个传输系统，不用时不会影响主传动系统的运行。

图3设备传动系统简图

4结论

利用微波技术加工普洱茶具有多方面的优越性，概括起来可总结为“三提高”、“三减少”。“三提高”:①提高了茶叶品质:用微波加工的普洱茶在色、香、味保持不变的情况下，其营养成分损失很少，另外微波具有高效的杀菌灭酶作用，大肠杆菌、霉菌等有害菌基本被杀死，使茶叶中有害细菌含量能够达到国家卫生标准。②提高了生产效率:微波杀青、干燥设备可实现普洱茶加工的连续化、自动化生产;另外微波能热效率高，能够短时将物料升温，故使生产效率大大提高。③提高了普洱茶的品牌形象:如今普洱茶的饮用成为了一种文化，普洱茶的收藏价值随之升高，用微波技术加工的普洱茶外型美观、质量优良，所以大众和收藏家也越来越喜爱这种高新技术加工的普洱茶产品了，普洱茶在国内外市场竞争力也在不断加强。

“三减少”:①减少了劳动强度:因为利用微波技术杀青、干燥茶叶完全是自动化、流水线控制，制茶工人仅仅从事劳动强度较低的备料、收料工作，极大降低了劳动强度。②减少了环境污染程度:传统的茶叶杀青方式，如利用燃煤杀青、干燥方式，产生的烟雾污染空气环境，又对制茶工人的身体健康产生不利影响，微波技术的突出特点就是无污染、实现有机绿色加工。③减少了加工成本:根据计算，普洱饼茶干燥完成耗电0。02度/饼左右，按每度电o。5o元计算，一饼普洱茶的加工耗电费用约为o。o1元，这与其他加工方法相比，加工成本的减少是显而易见的。