乌龙茶烘焙能耗与品质研究

项应萍 郑明龙 郝志龙 林宏政 林琛婕 金心怡

摘要：以低能耗、低排放为标志的低碳经济是茶产业的发展趋势，为了研究乌龙茶烘焙能耗与品质之间的关系，以成品铁观音为烘干材料，选用6CH-54型茶叶烘焙箱、6CH-54型烘焙提香机、6CHX-19型烘焙提香机、多能量茶叶醇化机4种烘干机型，测定了不同机型的升温性能、恒温性能，并结合烘焙茶叶品质指标，研究烘干机烘焙工艺能耗与茶叶品质的关系。结果表明，6CH-54型茶叶烘焙箱的升温速度最快，为4.5 min;升温耗能最少，为0.5 kW·h/m2。6CH-54型茶叶烘焙箱和6CH-54型烘焙提香机恒温耗能最少，为0.29 kW·h/m2。烘焙乌龙茶品质以烘焙温度100 ℃，烘焙时间3 h最好。从能耗和品质综合考虑，以烘焙温度100 ℃，烘焙时间1 h最佳。

关键词：茶叶;烘焙;能耗;品质

Study on Energy Consumption and

Quality of Baking Oolong Tea

XIANG Yingping1， ZHENG Minglong1， HAO Zhilong1*， LIN Hongzheng1， LIN Chenjie1， JIN Xinyi1，2

1. College of Horticultural Science， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou 350002， China;

2. Tea Research Institute， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou 350002， China

Abstract： The low-carbon economy marked by low energy consumption and low emissions is the development trend ofthe tea industry. In order to study the relationship between baking energy consumption and quality of Oolong tea， four drying machines including 6CH-54 tea roasting box， 6CH-54 roasting and flavoring machine， 6CHX-19 bakingflavoring machine and multi-energy tea aging machine were used and ‘Tieguanyin’ raw tea was used as material. The heating performance and constant temperature performance of different machines were measured， combined with the quality indicators of the baked tea， and the relationship between the energy consumption of the baking process  andthe quality of tea was studied. The results show that the 6CH-54 tea baking box had the fastest heating speed of 4.5minutes and its heating energy consumption was the lowest （0.5 kW·h/m2）.The 6CH-54 tea roasting box and the6CH-54 roasting and flavoring machine had a constant temperature energy consumption of at least 0.29 kW·h /m2.Baking oolong tea quality was the best when the baking temperature was 100 ℃ and the baking time was 3 h. From thecomprehensive consideration of energy consumption and quality， the best baking temperature is 100 ℃ and the baking time is 1 h.

Keywords： tea， baking， energy consumption， quality

目前溫室效应日益加剧，“低碳经济”越来越受到广泛关注。以高能效、低能耗、低排放为标志的“低碳经济”可以推动传统能源模式向新能源模式转变，可持续发展已成为世界各国经济发展的共同目标[1-4]。引领低碳经济发展将掌控未来经济发展方向，同样节能减排也是中国茶业可持续发展的重要环节[5]。我国作为最大碳排放国，在减少碳排放和实现低碳经济方面承受巨大压力[6-7]。若能提高用电效率，对于发展中国家可减少40%能源投资，工业化国家可减少50%能源投资[8-9]。提高电力资源的利用率，是实现企业、社会和环境效益的三赢之举[10]。

烘干是稳定和提高茶叶品质的重要工艺，但存在能耗较大的问题。为了研究茶叶烘干能耗与品质之间的关系，本试验通过不同型号烘干机间能耗的对比，选出升温性能、烘干性能最佳的烘干机型，并研究不同的烘焙温度、时间的能耗及制茶品质，综合考虑能耗和茶叶品质的关系，旨在筛选出以较低能耗生产出高品质茶叶的最佳烘焙工艺。

一、材料与方法

1. 材料与仪器

（1）试验材料

传统工艺加工的铁观音成品茶。

（2）主要仪器

6CH-54型茶叶烘焙箱、6CH-54型烘焙提香机、6CHX-19型烘焙提香机，均由佳友茶叶机械有限公司生产，以及多能量茶叶醇化机（韵和茶叶机械有限公司）、DTS237-1电子式三相四线电能表、PMM2206电能监控计量插座、FA1004型电子天平（1/10 000）、计时器等。

2. 試验方法

不同机型能耗测定：若是单相电源烘干机，则直接插在单相电表上测用电量;三相四线烘干机则先安装三相四线电能表再测用电量，安装完毕后先记录电表原始数据，然后将无茶叶的烘干机温度设定为90 ℃，打开烘干机电源开关，开始计时。待温度升至90 ℃时，记录所用时间及耗电量数据，根据烘干机烘干面积计算单位时间单位面积的耗电量为升温能耗。然后定时1 h，让烘箱维持90 ℃运行1 h后，记录电表数据，计算单位时间单位面积的耗电量为恒温能耗。以同样的方法计算升至100 ℃、110 ℃的升温能耗以及维持100 ℃、110 ℃的恒温能耗。

茶叶烘焙方法：将1.5 kg铁观音成品茶叶置于升温性能最佳和能耗最低的烘焙机中进行烘焙试验，烘焙温度参数分别设定为90 ℃、100 ℃和110 ℃，分别维持烘焙时间为1 h、2 h、3 h和4 h。同时利用相同的方法测定计算烘焙1.5 kg铁观音时不同烘焙温度和烘焙时长的用电量。

烘干面积测定：测量并计算烘干机内盛放茶叶器具的面积并记录个数。

茶叶感官审评：依据《茶叶感官审评方法》（GB/T 23776—2018）进行。

3. 数据处理

采用 IBM SPSS 16.0软件对数据进行单因素方差分析，各项数据以平均值±标准差表示。

二、结果与分析

1. 乌龙茶烘焙能耗分析

（1）不同机型升温能耗分析

不同机型由常温升至90 ℃的升温时间与升温能耗统计结果如表1。对比各机型常温升至90 ℃的时间，多能量茶叶醇化机的升温时间极显著高于其他3种机型，6CH-54型茶叶烘焙箱显著低于6CHX-19型烘焙提香机。由不同机型从常温升至90 ℃的能耗比较分析可知，多能量茶叶醇化机升温能耗极显著高于其他3种机型，6CH-54型烘焙提香机极显著高于6CHX-19型烘焙提香机、6CH-54型茶叶烘焙箱。6CH-54型茶叶烘焙箱、6CH-54型烘焙提香机、6CHX-19型烘焙提香机、多能量茶叶醇化机从常温升到90 ℃所用时间之比约为1∶1.6∶2.6∶9.6，能耗之比约为1∶1.6∶1∶2.3。由此可知，6CH-54型茶叶烘焙箱升温用时最短，能耗最少，升温性能最佳;多能量茶叶醇化机升温性能最差，6CH-54型烘焙提香机和6CHX-19型烘焙提香机介于二者之间。

（2）不同机型恒温能耗分析

不同机型维持90 ℃、100 ℃、110 ℃的平均能耗如图1。多能量茶叶醇化机维持3种不同温度的平均能耗极显著高于其他3种机型，6CHX-19型烘焙提香机的平均能耗极显著高于6CH-54型烘焙提香机、6CH-54型茶叶烘焙箱。6CH-54型茶叶烘焙箱、6CH-54型烘焙提香机、6CHX-19型烘焙提香机、多能量茶叶醇化机平均能耗之比约为1∶1∶2.7∶11.9。6CH-54型茶叶烘焙箱和6CH-54型烘焙提香机能耗最低，其次为6CHX-19型烘焙提香机，多能量茶叶醇化机能耗最高。

（3）不同烘焙工艺能耗分析

基于以上分析，6CH-54型茶叶烘焙箱升温性能最佳，3种温度下的平均能耗最低，因此，进一步对该机型进行乌龙茶烘焙工艺能耗试验。该机型在不同烘焙工艺下的能耗如图2，能耗与烘焙温度和烘焙时间呈正相关。烘焙1 h时，100 ℃与110 ℃处理能耗分别为1.78 kW·h、1.79 kW·h，极显著高于90 ℃处理的能耗。烘焙时间为2 h、3 h、4 h时，烘焙温度为110 ℃处理的能耗均极显著高于100 ℃、90 ℃处理的能耗，100 ℃处理的能耗极显著高于90 ℃。90 ℃烘焙茶叶1 h的能耗最低，为1.52 kW·h;110 ℃烘焙4 h时的能耗最高，为6.27 kW·h。

2. 烘焙茶叶品质分析

以未烘焙的茶叶为对照（CK），对6CH-54型茶叶烘焙箱进行铁观音烘焙工艺品质分析。不同烘焙工艺茶样品质得分如图3。该机型在90 ℃时烘焙3 h和4 h的茶叶品质得分极显著低于CK，烘焙1 h和2 h的茶叶品质得分显著低于CK。使用该机型烘焙茶叶1 h时，110 ℃、100 ℃烘焙茶样品质得分最高为90分，极显著高于90 ℃;烘焙2 h、3 h、4 h时，100 ℃烘焙茶叶品质得分均为最高，分别为92分、93分、92分，极显著高于90 ℃、110 ℃和CK。因此，使用该机型，烘焙温度为100 ℃时乌龙茶总体品质得分最高，90 ℃得分最低，其中烘焙温度100 ℃，烘焙3 h的品质得分最高，为93分。

3. 烘焙工艺能耗与对应茶叶品质关系分析

耗能最低的烘焙工艺是烘焙温度90 ℃，时间1 h，用电量为1.52 kW·h，茶样品质得分86分，低于CK（88分）。感官品质为外形乌润，汤色浅金黄、偏绿，香气韵味不足，滋味醇、较鲜爽，叶底较硬、欠完整、尚软亮。

品质最佳的烘焙工艺为烘焙温度100 ℃，时间3 h，品质得分为93分，用电量为4.45 kW·h。感官品质为外形乌润，汤色浅金黄明亮，香气显花香，滋味醇较厚，叶底黄绿软亮。而烘焙温度100 ℃，时间1 h，审评得分为90分，耗电量1.78 kW·h。与最佳烘焙工艺相比，烘焙1.5 kg乌龙茶可节省2.67 kW·h，品质略有降低，汤色接近，花香稍减弱，滋味变淡。

综上所述，耗能低的烘焙工艺为低烘焙温度和短烘焙时间，而品质好的烘焙工艺为温度100 ℃，烘焙时间3 h，二者之间存在一定的矛盾，需要通过分析寻找其中最好的平衡点[14]。烘焙1.5 kg茶叶，温度100 ℃，时间1 h的品质得分比最佳工艺低3分，对照铁观音标准要求，均属于一级二等，却能节省1.5倍耗电量;品质得分与90 ℃烘焙1 h相比高4分，用电量仅高0.26 kW·h。因此，综合考虑能耗与品质的关系，烘焙温度100 ℃，时间1 h为乌龙茶最佳烘焙工艺。

三、小结与讨论

1. 升温性能及恒温性能

升温性能最好的是6CH-54型茶叶烘焙箱，升温速度最快，升温耗能最少，为0.5 kW·h/m2。不同机型升温快慢及能耗不同可能有以下4个原因：（1）6CH型号茶叶烘焙箱通过内置加热装置提高箱内空气温度，并配合电机运动使内部热气循环，热风利用率较高，使叶温上升较缓和，使茶叶受热更加均匀，提升香气，烘焙效果较好，为一定茶叶生产量茶企的主要设备[12-15];（2）6CHX-19型烘焙提香机耗电少，但可能是由于其功率小而导致升温时间长;（3）多能量茶叶醇化机耗电量大、时间长，大部分电能以微波等形式作用于茶叶，其加热系统的调控存在一定的限制，可能是由于有效功率小而导致耗电大[16];（4）不同机型的箱内体积及箱体隔热材料的隔热性能不同导致升温速度存在差异。恒温性能最好的是6CH-54型茶叶烘焙箱和6CH-54型烘焙提香机，能耗为0.29 kW·h/m2。综合两个指标考虑，6CH-54型茶叶烘焙箱是一种性能较好的烘干机机型。

2. 最佳烘焙工艺

根据感官审评结果，90 ℃下烘焙茶叶不仅不能提高茶叶品质，反而使茶叶品质略有下降，原因可能是烘焙温度太低，不能有效促使內含物充分转化。烘焙温度100 ℃时烘焙的茶叶品质明显高于CK，因此，100 ℃是一个较适宜的烘焙温度。烘焙温度100 ℃时，随着烘焙时间从1 h增加到4 h，茶样汤色逐渐由较暗淡变得清澈明亮，花香逐渐明显，由尚显花香到显花香，滋味从清醇到醇厚，其中烘焙时间为3 h时品质最佳。烘焙温度为110 ℃时，部分处理后的茶叶品质高于CK，如温度110 ℃下烘焙1 h，茶样汤色浅金黄，香气带花香，滋味淡，较醇厚;而当烘焙时间超过2 h后，滋味出现火味且带涩。综合考虑能耗和铁观音品质，温度100 ℃烘焙时间1 h是既经济又能获得高品质茶叶的最佳烘焙条件。

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