绿茶电磁滚筒-热风耦合杀青工艺参数优化.pdf

第 31 卷 第 12 期 农 业 工 程 学 报 Vol.31 No.12 260 2015 年 6 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jun. 2015 绿茶电磁滚筒-热风耦合杀青工艺参数优化 滑金杰 1，袁海波1，尹军峰1，江用文1，王岳梁2，邓余良1 （1. 中国农业科学院茶叶研究所，浙江省茶叶加工工程重点实验室，国家茶产业工程技术研究中心，农业部茶树生物学与资源利 用重点实验室，杭州 310008； 2. 余姚市姚江源茶叶茶机有限公司，余姚 315400） 摘 要：为探究电磁滚筒-热风耦合杀青对绿茶品质的影响，该文运用响应面设计，以杀青样生化成分含量和成茶感官品 质为指标，对电磁滚筒-热风耦合杀青工艺参数（热风温度、热风风量、筒体前段温度等）进行优化，并与电热管滚筒杀 青、微波杀青、热风杀青、电磁内热滚筒杀青等进行比较，结果表明：当投叶量为 150 kg/h 时，电磁滚筒-热风耦合杀青 的最佳参数组合为热风温度 104，热风风机转速 920 r/min，筒体前段温度 270；此工艺下所制成茶香气、滋味、 色泽等品质最好，感官总分达到 91.0，较其他杀青方式要高 2.74.0 分，杀青叶茶多酚、氨基酸、可溶性糖、儿茶素、 咖啡碱和黄酮的质量分数分别为 13.849%、2.057%、8.412%、9.724%、2.172%、1.336%，品质物质加权值达 7.018%； 该杀青工艺能耗成本较电热管滚筒杀青减少 1/2，热能利用率达 45%55%，克服了传统滚筒杀青的不足，可为绿茶生 产提供指导。 关键词：电磁场；品质控制；优化；热风；耦合杀青；绿茶 doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.12.035 中图分类号：TS272.5+1 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2015)-12-260-08 滑金杰， 袁海波， 尹军峰， 等. 绿茶电磁滚筒-热风耦合杀青工艺参数优化J. 农业工程学报， 2015， 31(12)： 260267. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.12.035 Hua Jinjie, Yuan Haibo, Yin Junfeng, et al. Optimization of fixation process by electromagnetic roller-hot air coupling machine for green teaJ. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(12): 260267. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.12.035 0 引 言 杀青对绿茶外形色泽和香气、滋味等风味品质的形 成影响显著，是绿茶初制加工的关键工序1-2。杀青是利 用高温迅速破坏酶类活性，制止多酚类氧化和叶子红变； 同时蒸发叶内水分增加叶子柔软性，为后续造型（揉捻） 创造条件3； 此外一些低沸点的不良香气物质在高温处理 下挥发和转化，同时一些新的特殊香气物质形成，改善 茶叶香气4。目前，生产上常用的杀青方式有锅炒杀青、 热风杀青、微波杀青、蒸汽杀青、滚筒杀青等：锅炒杀 青5-6和热风杀青7-8升温迅速，杀青叶色泽翠绿，所制成 茶香高味醇，但因鲜叶升温过快，杀青时技术参数掌握 难度较大，易产生杀青不匀、红梗红叶、焦边爆点、烟 焦味等；蒸汽杀青9-10和微波杀青11-12穿透力强，杀青时 间短，可迅速抑制酶类活性，减少叶绿素的破坏，成茶 色泽鲜活翠绿、汤色和叶底绿润，但杀青场温较低，成 茶的香气和滋味等风味欠佳，且投资成本相对较大；滚 筒杀青13在实际生产中应用最为广泛，具有生产高效、 收稿日期：2015-03-06 修订日期：2015-05-22 基金项目：国家茶叶产业技术体系红茶加工岗位（CARS-23） 、中国农业科 学院科技创新工程（CAAS-ASTIP-TRICAAS） 作者简介：滑金杰，男，安徽阜阳人，研究实习员，从事茶叶加工与质量控制 研究。 杭州 中国农业科学院茶叶研究所， 310008。 Email： huajinjie 通信作者：袁海波，男，江苏江阴人，副研究员，从事茶叶加工与茶饮料 工程研究。杭州 中国农业科学院茶叶研究所，310008。 Email：192168092 操作简便等特点，所制成茶色泽绿润、香气高长、滋味 浓爽，但传统滚筒杀青采用燃煤、燃气、电热管等作为 热源，在热能利用、温控稳定性等方面均存在缺陷。 为解决单一杀青方式带来的弊端，众多学者进行了 组合杀青技术的研究，如蒸汽/热风14、微波-远红外15、 微波-热风16、二次微波17、汽热-滚筒18、微波-滚筒19 等组合式杀青方法，杀青叶和成品茶的综合品质均有不 同程度的提高，但此类组合杀青工艺仍处于实验室或小 试阶段，并未投入实际茶叶生产。为此，文章以生产最常 见的滚筒杀青为突破口，在电磁内热滚筒杀青20的基础 上，加入热风温度和热风风量调控技术，研制出新型电磁 滚筒-热风耦合杀青设备（专利号 ZL201410473680.9）， 以杀青叶的品质成分含量、成茶的感官评审得分为指标， 在 前 期 单 因 素 试 验 的 基 础 上 应 用 响 应 面 设 计 （Box-Behnken 设计）提出优化的杀青工艺参数，为实际 绿茶加工提供技术参考和理论指导。 1 电磁滚筒-热风耦合杀青机的结构组成和技术特点 1.1 结构组成 电磁滚筒-热风耦合杀青机主要由滚筒筒体、筒体加 热装置、集成式热源交换装置、热风发生装置、热风输 入管道、温控装置、排湿装置、支撑机架、进料装置、 出料装置、联动装置等部件组成，如图 1 所示。滚筒筒 体 7 由设置在支撑机架上的传动机构驱动，滚筒下方设 有热源交换室 3，热源交换室一侧设有轴流风机 4，滚筒 内设有热风管道 11，上设有小孔，并位于筒体中部，使 第 12 期 滑金杰等：绿茶电磁滚筒-热风耦合杀青工艺参数优化 261 得热风能够均匀地分布于整个筒体；滚筒外套接电磁加 热套，滚筒内分别设置筒壁温度探头和筒内温度探头， 使温度调控更加准确；滚筒的出料口 13 套接排湿罩 1， 排湿罩上端设有排湿风机，排湿罩下端设有热风进口， 热风管与排湿罩中设置的热风管接口连接，对杀青环境 相对湿度进一步调控。 1.排湿罩 2.燃烧机 3.集成式热源交换室 4. 轴流风机 5.温控箱 6.电 器箱 7.滚筒 8.观察口 9.进料口 10.倾角调节 11.热风管道 12.余热 回收管道 13.出料口 1. Moisture device 2.Burner 3.integrated heat exchange chamber 4. Axial fan, 5.Temperature control box 6.Electrical boxes 7.Roller 8.Viewing port 9.Feed ports 10.Angle adjustment 11.Hot air pipeline 12.Waste heat recovery pipeline 13.Discharge port 图 1 电磁滚筒-热风耦合杀青机整机结构示意图 Fig.1 Structure diagram of electromagnetic roller-hot air coupling fixation machine 1.2 技术特点 该设备是在电磁内热滚筒杀青 （专利号 ZL201020157 446.2）的基础上，添加了热风风量和热风温度的调控技 术：集成电磁加热技术加热滚筒，热效率可达 45% 55%20， 通过远红外测温仪提高温控的精准性， 温度浮动 范围可控制在3之内；通过对筒壁温度、热风温度 和热风风量的分别调控，使得在制品杀青作业时同时受 到滚筒筒壁和热风的双重作用，既保持了在制品与筒壁 摩擦促进香气高锐的特点，又能借助热风的快速脱水促 进色泽的绿润；遵循“高温杀青，先高后低”的工艺 原则，配置不同功率的电磁加热装置及温度监控反馈系 统，对各区段滚筒温度进行精准控制，既可高效、彻底 钝化酶活，又可防止杀青叶焦化，促使内含品质物质适 度的转化。采用该设备进行杀青，可促进杀青叶色泽鲜 活润绿、清香高长、滋味醇爽等品质的形成，同时克服 传统滚筒杀青稳定性差、可控性差、精准度低、能耗高 等缺陷。 2 材料与方法 2.1 试验原料与设备 2.1.1 鲜叶原料 鲜叶品种为福鼎大白茶，于余姚市姚江源茶叶茶机 有限公司茶园基地采摘，采摘时间 2014 年 8 月 12 日， 采摘标准为一芽二叶初展，含水率 73%1%。 2.1.2 主要仪器与设备 YJY-gh4550-80 型电磁滚筒-热风耦合杀青机，中国 农业科学院茶叶研究所与余姚姚江源茶叶茶机有限公司 联合研制；6CST-60D 型电磁内热滚筒杀青机，中国农业 科学院茶叶研究所与余姚姚江源茶叶茶机有限公司联合 研制； 6CST-40 型电热式滚筒杀青机， 浙江上洋机械有限 公司；DXCWS-15 型微波杀青机，江苏省宜兴市鼎新微 波设备有限公司；6CSF-500 型燃煤式热风杀青机，浙江 上洋机械有限公司；6CHZ-10 型燃油式热风烘干机，余 姚姚江源茶叶茶机有限公司；OS543 远红外测温仪，美 国 OMGEA 公司；MA-150C 红外水分测定仪，德国赛多 利斯公司；YDS-35-125 型液氮罐，河南豫新航空低温容 器有限责任公司；FTE-BTD 真空冷冻干燥机，美国 KINETIC 公司；Sartorius BT 124s 分析天平，赛多利斯科 学仪器（北京）有限公司；岛津 UV-3600 紫外-可见近红 外分光光度计，日本岛津公司；Agilent 1100 高效液相色 谱仪，安捷伦科技有限公司；DHG-9123A 型电热恒温鼓 风干燥箱，DK-S26 型电热恒温水浴锅，上海精宏试验设 备有限公司；审评杯碗等。 2.2 试验方法 2.2.1 试验设计 笔者在前期单因素试验的基础上，选取热风温度、 热风风量、前段筒温等 3 个因素，应用 Box-Behnken 设 计进行响应面试验， 各因素水平和参数设计如表 1 所示， 其他参数参照经验值：中段筒温设定为 250，后段筒 温设定为 210， 滚筒转速设定为 36 r/min。 通过对杀青 叶主要品质生化成分检测和成茶感官品质，筛选出最优 的电磁滚筒-热风耦合杀青工艺参数。 随后将应用最佳工 艺的电磁滚筒-热风耦合杀青与传统的电热管滚筒杀青、 微波杀青、热风杀青和电磁内热滚筒杀青进行比较试 验，以感官品质、品质成分含量、能耗、生产效率为指 标进行综合评价，验证电磁滚筒-热风杀青技术的可行 性、适用性和先进性，从而为茶叶杀青作业提供新的技 术和装备。 影响绿茶滋味、香气品质的因素较多，本试验着重 分析了茶多酚、游离氨基酸、咖啡碱、可溶性糖、儿茶 素、黄酮等关键品质物质含量，它们一方面取决于鲜叶 品种、嫩度及采摘季节，另一方面受制茶工艺，特别是 杀青工艺的影响。 表 1 响应面试验因素水平编码表 Table 1 Factors and levels of response surface experiment 水平 Level 因子 Factors 代号 Code -1 0 1 热风温度 Temperature of hot air/ A 80 100 120 热风风机转速 Blower speed of hot air/(r.min-1) B 600 900 1 200 前段筒温 Temperature of front part/ C 250 270 290 注：鲜叶原料为福鼎大白品种，杀青时投叶量固定为 150 kg/h。 Notes: Materials by fresh leaf is Fuding varieties, the leaf weight of fixing is 150 kg/h. 农业工程学报（） 2015 年 262 2.2.2 工艺流程及取样 以同一茶树品种福鼎大白和同一嫩度一芽二叶初展 的鲜叶为试验原料，采用相同的摊放方式，待含水率达 到约 70%后按不同杀青工艺处理分别进行杀青作业。杀 青结束后将杀青叶分成 2 份：1 份置于液氮冷冻固样，然 后低温冷冻干燥（低温30，高温 20），用于杀青叶 品质生化成分含量测定，重复 3 次，取平均值；另 1 份 按照图 2 的工艺流程制成绿茶样品，进行理化成分检测 及感官品质的评定。 图 2 绿茶加工工艺流程 Fig.2 Processing of green tea 2.2.3 传统杀青工艺参数 笔者结合前期试验和文献资料15,20， 提出以下杀青工 艺参数： 传统电热管滚筒杀青： 设置电热管温度 280300， 实测中间壁温 160180，杀青时间 70 s 左右，投叶量 5060 kg/h。 微波杀青：设置微波频率 2 450 MHz，微波输出功率 21 kW，杀青时间 160 s，投叶量 6065 kg/h。 热风杀青：设置热风温度 280320，实测中间壁 温 180200，单周期耗时约 150 s，投叶量 200 kg/h。 电磁内热滚筒杀青：设置前段筒温 270，中段筒温 250，后段筒温 190，杀青时间 105 s 左右，投叶量约 146 kg/h。 2.3 检测方法 茶多酚含量：福林酚试剂比色法（GB/T 8313 2008）；游离氨基酸含量：茚三酮比色法（GB/T 8314 2002）；可溶性糖含量：蒽酮比色法；黄酮：三氯化铝 比色法；儿茶素组分和咖啡碱含量：高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）法21，A1100 高效液相色谱仪， VWD 检测器， 色谱柱： WAT054275-C18 柱，5 m，4.6 mm250 mm，流动相：A 为 2%乙酸，流 动相 B 为纯乙腈，流速 1 mL/min，柱温 40，检测波长 280 nm，进样量：10 L，梯度洗脱：流动相 B 在 16 min 内由 6.5%线性变化到 15%， 在 1625 min 由 15%线性变 化至 25%，在 2525.5 min 保持 25%，在 25.530 min 由 25%线性变化至初始状态，平衡 5 min。 品质感官评审： 参照 GB/T 23776-2009， 取 3 g 茶样， 加入 150 mL 沸水冲泡 5 min 后进行密码审评，采用评语 与百分制打分相结合的方式评定茶叶品质，评定外形色 泽、汤色、香气、滋味，每项 100 分。 感官总分=香气得分30%+滋味得分30% +外形得分20%+汤色得分20% （1） 品质成分加权总值 20（quality material weighted values， QMWV） = （茶多酚含量25%+氨基酸含量25%+ 可溶性糖含量15%+儿茶素含量15%+咖啡碱含量 10%+黄酮含量10%）100% （2） 热效率 s=Q输出/Q输入100%=cmt/Pt100% （3） 式中：Q输出为有效输出能量，J；Q输入为输入能量，J；c 为比热容，J/(kg)；m 为质量，kg；t 为温差，；P 为输入功率，W；t 为加热时间，s。 2.4 数据处理 采用 Design Expert7.1.3 软件对试验数据进行响应面 分析，绘制响应面三维曲面图。试验重复 3 次，每次试 验结果以 3 个重复的平均值表示。 3 结果与分析 3.1 电磁滚筒-热风耦合杀青工艺参数确定 以 笔 者 前 期 单 因 素 试 验 结 果 为 基 础 ， 采 用 Box-Behnken 设计优化电磁滚筒-热风耦合杀青工艺试 验，具体试验设计和试验结果如表 2 所示。 表 2 Box-Behnken 设计优化杀青工艺参数试验结果 Table 2 Results of fixation process parameter optimization by Box-Behnken design 序号 No. 热风温度 Temperature of hot air 热风风机转速 Blower speed of hot air 前段筒温 Temperature of front part 茶多酚 Polyphenols /% 氨基酸 Amino acids/% 可溶性糖 Soluble sugars/% 儿茶素 Catechins /% 咖啡碱 Caffeine /% 黄酮 Flavonoids /% 品质成分加权总值 Quality material weighted values/% 感官品质得分 Score of Sensory quality 1 1 0 -1 13.453 1.684 8.009 9.176 1.868 1.291 6.678 85.0 2 0 -1 1 13.536 1.699 8.390 9.349 1.648 1.499 6.784 84.6 3 0 0 0 13.674 1.950 7.395 9.344 1.981 1.460 6.761 90.1 4 1 0 1 13.734 1.985 6.021 9.389 1.893 1.423 6.573 86.8 5 -1 0 -1 12.680 1.624 7.546 9.650 1.696 1.227 6.448 85.2 6 0 0 0 14.838 1.900 7.583 9.629 2.029 1.418 7.111 89.2 7 -1 -1 0 12.639 1.501 5.906 8.893 1.784 1.403 6.073 83.2 8 0 1 -1 12.924 1.614 8.743 9.251 1.615 1.445 6.640 83.4 9 1 -1 0 13.613 1.619 7.453 9.156 1.792 1.258 6.604 83.6 10 0 -1 -1 12.313 1.654 8.003 9.220 1.721 1.365 6.384 85.2 11 -1 1 0 12.863 1.709 7.539 9.481 1.778 1.296 6.504 85.0 12 0 0 0 14.938 1.970 7.315 9.940 2.126 1.472 7.175 89.5 13 0 1 1 13.573 1.499 7.198 9.287 1.885 1.221 6.551 83.2 14 0 0 0 15.549 1.915 7.322 9.974 1.967 1.418 7.299 91.5 15 0 0 0 14.637 1.850 7.456 9.472 1.943 1.424 6.998 90.2 16 1 1 0 13.147 1.694 7.670 9.093 1.743 1.323 6.531 87.2 17 -1 0 1 11.518 1.569 6.647 9.706 1.742 1.211 6.020 84.2 注：除品质成分加权总值外%表示质量分数。 Notes: % represents mass percentage except quality material weighted values. 第 12 期 滑金杰等：绿茶电磁滚筒-热风耦合杀青工艺参数优化 263 茶多酚、氨基酸、可溶性总糖、儿茶素、咖啡碱、 黄酮等品质物质含量对成茶的汤色、滋味、香气等内质 影响巨大16,22，根据本试验“望大特性”的要求，杀青样 的这六种品质物质含量越高越好。借鉴袁海波20试验的 研究方法，以成品茶感官评审各指标的权重，设定品质 成分加权总值（quality material weighted values，QMWV） 这一参数代表茶叶的品质，将六大品质物质统筹考虑进 行杀青参数优化，提出茶多酚、氨基酸、可溶性总糖、 儿茶素、咖啡碱、黄酮等在响应面分析中的权重系数分 别为 25%、25%、15%、15%、10%、10%，结果如表 2 所示。 3.1.1 以杀青样品质成分加权总值为指标优化杀青参数 依托电磁滚筒-热风耦合杀青机，采用 Design Expert 软件以热风温度、热风风量、筒体前段温度等 3 个因素 为自变量，以杀青样的品质成分加权总值为响应值，应 用 Box-Behnken 设计对杀青工艺参数进行优化，得到经 多项回归优化后二次多元回归方程： 品质成分加权总值 Y1 (%)=7.07+0.17A+0.047B0.028C 0.13AB+0.081AC0.12BC0.40A20.24B20.24C2 （4） 对该回归模型进行方差分析结果如表 3 所示。可以 看出，A、A2、B2、C2等均对品质成分加权总值影响显著， 而B、 C、 AB、 BC、 AC等均为非显著项。 整个模型的p0.05），表明在试验设计范围内该模型与实际试验拟 合度高，试验误差小，证明应用响应面设计优化杀青工 艺参数是可行的。 表 3 杀青样品质成分加权总值的回归方程方差分析表 Table 3 Regression variance analysis for quality material weighted values of fixation samples 来源 Source 平方和 Sum of Squares 自由度 df 均方 Mean Square F 值 F Value P 值 P value 显著性 Significance 模型 Model 1.68 9 0.19 4.74 0.0261 显著 Significant A 0.23 1 0.23 5.72 0.0480 B 0.018 1 0.018 0.46 0.5200 C 6.080E-003 1 6.080E-003 0.15 0.7059 AB 0.063 1 0.063 1.61 0.2452 AC 0.026 1 0.026 0.66 0.4427 BC 0.060 1 0.060 1.52 0.2577 A2 0.67 1 0.67 17.15 0.0043 B2 0.24 1 0.24 6.17 0.0420 C2 0.24 1 0.24 6.10 0.0428 残余量 Residual 0.28 7 0.039 失拟值 Lack of Fit 0.11 3 0.037 0.88 0.5225 不显著 Not significant 纯误差 Pure Error 0.17 4 0.041 相应总量 Cor Total 1.96 16 注：A 代表热风温度，B 代表热风风机转速，C 代表筒体前段温度。 Notes: A represents temperature of hot air, B represents blower speed of hot air, C represents temperature of roller front part. 由表 3 中所得 F 值可以看出，3 个因素对 QMWV 的 影响效应显著性为热风温度热风风机转速筒体前段温 度。对二次多元回归方程求导，可得到曲面的最大值， 即 3 个因素的最佳水平，分别是：热风温度 103.92， 热风风机转速 917.45 r/min，筒体前段温度 269.20，预 测杀青样的品质物质加权总值为 7.087%。 3.1.2 以成品茶感官审评得分为指标优化杀青参数 以成品茶感官审评得分为响应值， 应用 Box-Behnken 设计对设置的 3 个杀青工艺参数进行优化，得到经多项 回归优化后二次多元回归方程： 感官审评得分 Y2=90.10+0.62A+0.27B+0.45AB+ 0.70AC+0.10BC2.07A23.27B22.73C2 （5） 对感官审评得分的回归方程进行方差分析结果如表 4 所示。可以看出，A2、B2、C2等对感官品质得分影响显 著，而 A、B、C、AB、BC、AC 等均为非显著项。整个 模型的 p 0.05），表明在试验参数设计范围内该 模型拟合度高。 由表 4 中所得 F 值可知， 3 个因素对成茶感官品质的 影响效应显著性为热风温度热风风机转速筒体前段温 度。对成茶感官品质的二次多元回归方程求导，可得到 3 个因素的最佳水平，分别是：热风温度 103.21，热风 风量 916.06 r/min，筒体前段温度 270.44，预测成品茶 的感官审评得分为 90.16。 比较以杀青样品质成分加权总值和成品茶感官品质 得分为响应值的 2 组杀青工艺优化参数，可以看出各优 化工艺参数较为一致，即依托杀青样建立的品质成分加 权总值可较好的反应成茶的感官品质。综合各因素进行 分析， 最终确定电磁滚筒-热风耦合杀青的优化工艺参数： 热风温度 104， 热风风机转速 920 r/min， 筒体前段温度 270，此条件下品质物质加权值预测值为 7.048%，感官 农业工程学报（） 2015 年 264 审评得分预测值为 90.51；在此杀青条件下所制杀青叶的 品质物质加权值为 7.018%，所制成茶的感官品质得分为 91.0， 预测值与实测值间差异较小， 表明选取的参数可行， 具体结果见表 5 和表 6。 表 4 成品茶感官审评得分的回归方程方差分析表 Table 4 Regression variance analysis for sensory evaluation score of made tea 来源 Source 平方和 Sum of Squares 自由度 df 均方 Mean Square F 值 F Value P 值 P value 显著性 Significance 模型 Model 111.71 9 12.41 6.84 0.0095 极显著 Extremely significant A 3.12 1 3.12 1.72 0.2309 B 0.60 1 0.60 0.33 0.5819 C 0.000 1 0 0 1.0000 AB 0.81 1 0.81 0.45 0.5256 AC 1.96 1 1.96 1.08 0.3334 BC 0.040 1 0.040 0.022 0.8862 A2 18.13 1 18.13 9.98 0.0159 B2 45.16 1 45.16 24.87 0.0016 C2 31.27 1 31.27 17.22 0.0043 残余量 Residual 12.71 7 1.82 失拟值 Lack of Fit 9.57 3 3.19 4.06 0.1045 不显著 Not significant 纯误差 Pure Error 3.14 4 0.78 相应总量 Cor Total 124.42 16 注：A 代表热风温度，B 代表热风风机转速，C 代表筒体前段温度。 Notes: A represents temperature of hot air, B represents blower speed of hot air, C represents temperature of roller front part. 表 5 不同杀青方式杀青效果的比较 Table 5 Effect comparison of different fixation methods 项目 Item 电磁滚筒-热风耦合杀 青 Electromagnetic roller- hot air coupling fixation 电热管滚筒杀青 Fixation with electric heating tube roller machine 微波杀青 Microwave fixation 热风杀青 Fixation with hot air 电磁内热滚筒杀青 Fixation with electromagnetic heat roller machine 杀青叶感官描述 Sensory description of de-enzyming leaf 叶色翠绿鲜活、 柔软、清香高长 Emerald, fresh, soft, high and long fragrance 叶色暗绿、较干、 香高 Dark green, relatively dry and high fragrance 色绿鲜活、 叶柔软、有清香 Green, fresh, soft and refreshing fragrance 叶色暗绿、 较干、香浓 Dark green, relatively dry and fragrant 叶色绿润鲜活、 柔软、 嫩绿、清香较高 Moist green, Fresh, soft, high fragrance 茶多酚 Tea polyphenols/% 13.849a 13.069b 14.034a 12.431c 13.872a 氨基酸 Amino acid/% 2.057a 1.826b 1.623c 2.013a 2.031a 可溶性糖 Soluble sugar/% 8.412a 6.739c 8.399a 7.212b 8.321a 儿茶素 Catechin/% 9.724a 9.488ab 9.878a 9.127b 9.681a 咖啡碱 Caffeine/% 2.172a 2.087b 2.043c 2.037b 2.084a 黄酮 Flavonoids/% 1.336a 1.217b 1.346a 1.238b 1.405a 化学成分 Chemical composition 品质物质加权 Quality material weighted values/% 7.018a 6.488b 6.995a 6.397b 7.025a 预热时间 Preheating time/min 23 38 无 45 25 生产效率 Production efficiency/(kgh-1) 150 5060 6065 200 146 能耗成本 Energy cost/(元kg-1) 0.40 0.62 0.40 0.36 0.38 性能特征 Performance characteristics 设备特性 Equipment characteristics 操控简便，加热快，杀 青均匀、稳定，作业环 境优 Easy operation, fast heating, uniform water removing, stable, good operation environment 操作简单，杀青稳定 性较差，作业周边环 境温度高 Easy operation, poor stability, operation environment is high 易控制，操作简单， 杀青均匀 Easy to control and operate, uniform water removing 不易控制， 稳定性稍 差，会产生烟气 Difficult to control, unstable, flue gas sometimes 操控简单，加热快， 杀青均匀、稳定，作 业环境好 Simple operation, fast heating, uniform water removing, stable, good operation environment 注：每种杀青工艺均采用 2 个人工进行作业；电费按 1.0 元/(kWh)计；同一行不同字母表示在 0.05 水平上差异显著性。 Note: Every fixation with two manual operations. Charge of electricity is 1 yuan/(kWh). The different letter in the same row indicated the difference between the treatments is significantly through LSD test. (P=0.05). 第 12 期 滑金杰等：绿茶电磁滚筒-热风耦合杀青工艺参数优化 265 表 6 不同杀青处理绿茶感官品质的比较 Table 6 Comparison of sensory quality of green tea with different fixation methods 外形 Shape 汤色 Liquor color滋味 Taste 香气 Aroma 杀青处理 Fixation treatment 评语 得分评语 得分评语 得分 评语 得分 总分 Total score 电磁滚筒-热风耦合杀青 Electromagnetic roller-hot air coupling fixation 绿润匀称93 绿亮 89 醇尚鲜爽90 栗香高长 92 91.0a 电热管滚筒杀青 Fixation with electric heating tube roller machine 深绿较匀88 黄绿较亮86 浓厚 85 高纯 89 87.0d 微波杀青 Microwave fixation 翠绿较匀92 绿亮 90 醇和 87 尚高 86 88.3c 热风杀青 Fixation with hot air 色绿较匀89 黄绿较亮86 鲜醇 89 栗香 90 88.7c 电磁内热滚筒杀青 Fixation with electromagnetic heat roller machine 绿润较匀91 绿亮 88 醇爽 88 栗香较高 91 89.5b 注：同一列不同字母表示在 0.05 水平上差异显著性。 Note: The different letter in the same series indicated the difference between the treatments is significantly through LSD test. (P=0.05). 3.2 不同杀青方式性能特征及效果的比较 3.2.1 不同杀青方式杀青效果及技术特征的比较 以传统的电加热滚筒杀青、微波杀青、燃煤式热风 杀青和电磁内热滚筒杀青为对照，电磁滚筒-热风耦合杀 青采用所得最佳参数，开展工艺验证和杀青方式效果比 较，试验结果见表 5。从杀青叶感官描述可以看出，电磁 滚筒-热风耦合杀青所得的杀青叶色泽翠绿鲜活、柔软， 较电热管滚筒杀青和热风杀青具有更好的色泽和鲜活 度，香气品质亦较佳，尤其好于微波杀青，较电磁内热 滚筒杀青色泽翠绿、香气高长。生化成分检测结果显示， 电磁滚筒-热风耦合杀青叶的氨基酸、可溶性糖、咖啡碱 等含量高于其他 4 个处理，茶多酚和黄酮含量略低于微 波杀青和电磁内热滚筒杀青处理，儿茶素等含量略低于 微波杀青处理，但差异均不显著，品质物质加权总值显 著高于电热管滚筒杀青和热风杀青，为形成成茶优异的 香气、汤色和滋味提供品质物质基础。 设施性能方面，传统的滚筒杀青采用电热管二次加 热，热能利用率较低，一般为 20%35%22-23；电磁滚筒 杀青采用磁场涡流感应技术对筒壁进行加热，热效率达 50%60%20，热风加热采用燃煤方式，其热能利用率约 40%7， 电磁滚筒-热风耦合杀青可更好地将电能转化出的 热能应用于杀青工序，热效率达 45%以上，热能利用率 大幅度提升。能耗成本为 0.40 元/kg，与微波杀青和电磁 内热滚筒杀青持平， 显著低于电热管滚筒杀青 （p 筒体 前段温度 C；经过对杀青效果比较和经济效益的综合分 析，最终确定电磁滚筒-热风耦合杀青在投叶量 150 kg/h 条件下的最佳工艺组合：热风温度 104，热风风机转速 920 r/min，筒体前段温度 270，在此杀青条件下所制杀 青叶的品质物质加权值为 7.018%，所制成茶的感官品质 得分为 91.0。 2）对不同杀青方式杀青效果进行比较分析表明，电 磁滚筒-热风耦合杀青除茶多酚和黄酮含量略低于微波杀 青和电磁内热滚筒杀青处理（p 0.05），儿茶素等含量 略低于微波杀青处理外（p 0.05），其余品质成分均高 于其他杀青处理；成茶感官评定结果显示电磁滚筒-热风 耦合杀青所制样除汤色略低于微波杀青外（p 0.05）， 其他品质均较好，且感官总分最高，得分 91.0，说明采用 电磁滚筒-热风耦合杀青可获得优异的绿茶品质。 3）对不同杀青方式性能特征进行比较分析表明，电 磁滚筒-热风耦合杀青具有升温快（23 min）、能耗成本 低（0.4 元/kg）、生产效率高（150 kg/h）、热能利用率 高（45%55%）、工作环境优等特点，预热时间较电热 管滚筒杀青缩短 15 min，能耗成本较电热管滚筒杀青减 少 1/2，结合了滚筒杀青和热风杀青的优势，以及电磁加 热、远红外测温和分段控温等技术，实现杀青作业的精 准调控。 因试验条件的限制，本文仅将 3 个杀青因素进行响 应面设计，下一步研究应结合更多杀青参数进行优化， 与更多类型的杀青方式进行比较，从而得出更精准的参 数和更全面的数据，为实际生产提供技术参考。 参 考 文 献 1 袁英芳. 绿茶杀青技术研究概述J. 茶叶通讯，2010， 37(1)：3739. 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