云南晒青毛茶物理特性研究

张永华，张海东，赵玉清，宁旺云

（云南农业大学工程技术学院，云南 昆明 650201）

云南晒青毛茶是经过初加工后的半成品，通常选取大叶种茶的鲜叶，杀青、揉捻后，采用日光晒干而成，是制作普洱茶的初级原料。用于加工普洱茶的晒青毛茶以外形的条索、色泽、整碎和净度，以及内质的香气、滋味、汤色和叶底作为评价指标，划分为特级、一至十级共11个等级。

研究茶叶的物理特性可以为茶机的设计提供依据，改善茶机性能，还可为自动化控制茶叶加工提供重要信息，对提升茶叶加工效果和茶叶品质有重要意义。

通过研究不同等级晒青毛茶的容重、休止角、静摩擦角和抗剪强度等物理参数，获得普洱茶加工过程的基础数据，并分析其变化规律，以期为普洱茶加工工艺的优化提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为宁洱茶厂提供的2012年春二、四、六、八、十级共5种晒青毛茶（以下简称“毛茶”），试验毛茶湿基含水率为10±2%。

1.2 试验方法

茶叶加工过程为：鲜叶采摘→杀青→揉捻→日光干燥。

1.2.1 容重的测定 采用量筒法测定茶叶容重。茶叶加料方法有自然堆放法、压重法和振实法等。试验选择自然堆放法，手工加料，使供试材料表面基本和容器刻度线平齐，读取容积数值，称量茶叶质量。茶叶容重计算公式为：

式中，γ为茶叶容重（kg/m3）；G为茶叶质量（kg）；V为茶叶所占量筒容积（m3）。

1.2.2 休止角的测定 休止角的常用测定方法有注入法、排除法和倾斜法等。试验采用注入法测定茶叶的休止角。茶叶经漏斗从0.5 m 高处自然连续下落至圆形料盘上，形成圆锥体。测量茶叶锥体高度和料盘直径。茶叶休止角计算公式为：

式中，α为茶叶休止角（°）；H为锥体高度（mm），D为料盘直径（mm）。

1.2.3 静摩擦角的测定 采用斜面法测定毛茶与常用茶机材料铝板、不锈钢板和镀锌铁皮的静摩擦角。毛茶在不同材料上开始滑动的倾斜角度，即为茶叶与不同材料的静摩擦角。

1.2.4 抗剪强度的测定 参照土壤和稻谷等农业物料的抗剪强度测定方法，采用直剪仪测定茶叶的抗剪强度，直接剪切仪如图1所示。根据库伦定律，茶叶的抗剪强度与滑动面上受到的正应力成正比，计算公式为：

式中，τ为任意截面上的剪应力（kPa）；σ为任意截面上的法向应力（kPa）；c为茶叶的黏聚力（kPa），茶叶属于散粒物料，一般认为茶叶不存在黏聚力，即c=0；φ为茶叶内摩擦角（°）。

2 结果与讨论

2.1 毛茶容重

容重测定结果显示：二级、四级、六级、八级、十级毛茶的容重分别为115.2±3.2、126.7±3.0、144.3±3.7、151.2±4.1、155.8±5.6 kg/m3；其中，二级毛茶容重最小，十级毛茶容重最大。其原因主要是随着毛茶等级的降低，碎茶和梗片所占的比例越来越大，致使毛茶容重增大。

2.2 毛茶休止角

休止角测定结果显示：二级、四级、六级、八级、十级毛茶的休止角分别为52.3±2.1°、52.8±3.2°、52.9±3.3°、53.7±4.4°、55.2±4.2°；二至六级毛茶休止角变化不显著，八级和十级毛茶休止角明显增大。这主要是由于八级和十级毛茶条索较粗实、疏松，叶片之间的钩挂现象严重，致使休止角增大。

2.3 毛茶静摩擦角

从表1中可以看出，毛茶的静摩擦角受材料的表面粗糙度影响显著，与不同茶机材料的静摩擦角均随着毛茶等级的降低逐渐增大。

2.4 毛茶抗剪强度

在法向应力10～40 kPa的范围内对试验毛茶进行剪切试验，试验结果如图2所示。对试验数据进行线性回归处理，回归直线的倾角即为茶叶的内摩擦角，结果显示：二级、四级、六级、八级、十级毛茶的内摩擦角分别为33.13°、37.62°、38.95°、43.46°、46.12°。

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从试验结果中可以看出，随着毛茶等级的降低，毛茶的内摩擦角显著增大。这主要是因为低等级的毛茶中含有较多的梗片，梗片的抗剪强度明显大于叶片。

毛茶的内摩擦角随着等级的降低逐渐增大，内摩擦角随着法向压力的增大而减小。一般认为，茶叶属于缺乏黏聚力的散粒物料，其休止角等于内摩擦角。但试验所得的毛茶内摩擦角均小于休止角，高等级毛茶的内摩擦角与休止角数值差距较大。

剪切试验的结果还反映了不同等级毛茶的流动特性。高等级毛茶的抗剪强度曲线靠近σ轴，其抗剪强度较低，而且抗剪强度随物料的压实程度增加缓慢，因此具有较好的流动性。

从图2中还可以看出，由于茶叶的非均质性，其不是理想体，试验结果呈现一定的离散性。试验拟合强度直线与纵坐标的截距并不为0，即c≠0，供试毛茶表现出一定的黏聚性。需要指出的是，由于受供试材料和条件的影响，结果往往存在较大差异，晒青毛茶存在黏聚性是否为普遍现象有待进一步研究。

3 结 论

试验以不同等级的云南晒青毛茶为材料，对其物理参数进行测定分析，得出以下结论：（1）二至十级晒青毛茶容重为115.2～155.8 kg/m3；（2）二至六级毛茶休止角变化不显著，在52.3°～52.9°范围内波动，八级和十级毛茶由于条索较粗实、疏松，叶片之间的钩挂现象严重，致使休止角分别增大到53.7°和55.2°；（3）毛茶与不同茶机材料的静摩擦角随着毛茶等级的降低逐渐增大；（4）随着毛茶等级的降低，抗剪强度显著增大，流动性变差，毛茶内摩擦角均小于休止角，高等级毛茶的内摩擦角与休止角数值差距较大。

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