CN104642574A - 一种基于led光源的茶叶萎凋装置及其萎凋方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于LED光源的茶叶萎凋装置及其萎凋方法，将茶鲜叶平铺于所述传送带上，茶鲜叶的摊放厚度控制在5mm~50mm，通过热风装置吹30℃热风，进行自然摊放预处理0.5h，去除表面水；控制光萎凋环境温度为25℃~30℃，相对湿度为60%~70%；设定所述LED灯带与茶叶之间的距离为100mm～400mm；启动步进电机，将茶叶经所述传送带输送到具有不同特征光谱的LED光源萎凋装置正下方，通过所述控制单元控制光谱调节模块，使得光合有效辐射为100~600μmol·m^-2·s^-1，照射时间为0.5h~3.0h；开启所述电源模块，使得LED光源萎凋装置辐照茶叶，光照结束后继续萎凋至茶叶失水率达至68%结束萎凋工序。与同等温湿度条件下的传统热风萎凋工艺相比，缩短茶鲜叶的萎凋时间为1.0h~2.0h；相较自然萎凋，茶叶的品质提高1~2个等级。

Description

一种基于LED光源的茶叶萎凋装置及其萎凋方法

技术领域

本发明涉及茶叶加工领域，尤其涉及一种基于LED光源的茶叶萎凋装置及其萎凋方法。

背景技术

乌龙茶（Oolong tea）是我国特有的一种高香型特种茶，鲜叶加工过程优良品质的形成依赖于良好的“光、温、湿、风”等自然环境因素，乌龙茶香气浓郁滋味醇厚的优良品质依赖于首道工序——日光萎凋。根据传统制茶经验与大量文献表明，鲜叶通过晒青不仅可达到水分散失的作用，而且在对太阳能进行光、热效应的充分吸收后，可达到诱导和提高茶叶香气和滋味的效果。

众所周知，福建省大部分地区属中亚热带，春季气候多雨潮湿，而在福建春季四月和五月是乌龙茶采摘生产的高峰期，却经常备受阴雨天气的困扰，特别是制茶过程中的萎凋工序无法及时晒青，直接影响了乌龙茶工艺技术的掌控，加工后制成的茶叶香味低，而且茶叶的闷味淡薄，严重影响着茶叶品质及其生产经济效益。因此大部分茶农选择延长茶青采摘时间来缓解问题，但由于乌龙茶采摘主要以一芽三、四成熟叶为标准，茶叶无法得到及时的采摘制作，会造成茶青过于粗老，降低茶叶品质，直接影响广大茶农或茶商的创利增收。

如何应用现代农业物理技术，模拟日光开发人工光源，突破乌龙茶雨水茶青加工的技术瓶颈，解决日光萎凋中的光辐射强度与光谱波长不可控的局限性，摆脱乌龙茶萎凋气候条件的限制，创造人工光萎凋环境，实现人工控制全天候工厂化萎凋，是当前生产急迫需求解决的技术问题，也是茶叶加工研究热点问题。为了提高阴雨天气的制茶品质水平，克服春季阴雨天萎凋难失水慢、茶香味薄的问题。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种基于LED光源的茶叶萎凋装置及其萎凋方法，实现人工控制茶叶全天候工厂化萎凋。

本发明解决技术问题所采用的方案为：包括一用于摊放茶鲜叶的传送台，所述传送台上绕设有一呈网孔状的传送带且位于储茶斗和做青设备之间，所述传送带经一分别位于传送台两端的主动轮和从动轮传动；一设置于传送带的前段正下方的热风装置；一设置于传送带的后段正上方的LED光源萎凋装置，所述LED光萎凋装置包括若干条呈长方形状的LED灯带，所述LED灯带上均匀布设有不同光谱特征的LED灯。

进一步的，所述LED灯带沿传送带长度方向等间隔设置且所述LED灯带与所述传送带相垂直。

进一步的，所述LED灯带分别经一长方形基板固定在所述传送带的后段正上方；所述基板上均匀布设有若干用于散热的通孔。

进一步的，所述热风装置包括一轴流风机，所述轴流风机的出口经一加热器与若干个通风管道相连通。

进一步的，还包括一呈盒状且顶部开口的通风槽，所述通风槽贴设于所述传送带的正下方，所述通风管道沿长度方向等间隔设置于所述通风槽前段的底部，所述通风槽中间还横向设有一滑动挡板，所述通风槽两侧对应设有滑槽，所述滑动挡板沿所述滑槽滑动。

进一步的，所述LED光源萎凋装置经一控制单元控制，所述控制单元连接有一光谱调节模块和一电源模块，所述LED灯均与光谱调节模块电连接，所述电源模块的输出端输出220V交流电。

进一步的，所述主动轮经一步进电机驱动，所述步进电机经一电机驱动模块与所述控制单元电连接。

基于上述所述的一种基于LED光源的茶叶萎凋装置的萎凋方法，包括以下步骤：

步骤S1：将茶鲜叶平铺于所述传送带上，茶鲜叶的摊放厚度控制在5mm~50mm，通过热风装置吹30℃热风，进行自然摊放预处理0.5h，去除表面水；

步骤S2：控制光萎凋环境温度为25℃~30℃，相对湿度为60%~70%；

步骤S3：设定所述LED灯带与茶鲜叶之间的距离为100mm～400mm；

步骤S4：启动步进电机，将茶叶经所述传送带输送到具有不同特征光谱的LED光源萎凋装置正下方，通过所述控制单元控制光谱调节模块，使得光合有效辐射为100~600μmol·m^-2·s^-1，照射时间为0.5 h ~3.0h；

步骤S5：开启所述电源模块，使得LED光源萎凋装置辐照茶叶，光照结束后继续萎凋至茶叶失水率达至68%结束萎凋工序；

步骤S6：经所述传送带将萎凋结束后的萎凋叶输送至下一道工序，依次进行做青、杀青、揉捻和烘干。

本发明提供的一种基于LED光源的茶叶萎凋装置的萎凋方法，通过探究LED光照射乌龙茶萎凋光响应变化规律、光响应特性以及加工过程的理化品质的变化情况，以日光萎凋和室内自然萎凋（无光萎凋）进行比较，总体表现出以下特征及优点：

（1）茶鲜叶与茶树母体分离后叶片仍然是活体，对不同光环境萎凋可产生不同的光响应。雨水茶青采用本LED光源萎凋装置的光响应净光合速率为3.0~4.0μmol·m^-2·s^-1，蒸腾速率为0.5mmol·m^-2·s^-1；而对照日光萎凋青叶产生的光响应中净光合速率在4.0~5.0μmol·m^-2·s^-1，蒸腾速率约为0.7mmol·m^-2·s^-1；无光照的室内萎凋的净光合速率仅约为-2.0~-3.0μmol·m^-2·s^-1，蒸腾速率约为：0.15mmol·m^-2·s^-1。雨水茶青对LED光的响应可达到日光萎凋同等水平，大大高于室内萎凋，因而LED光对茶叶可发生光效应和热效应，积极促进了鲜叶水分快速散失，并促进了部分酶和理化成分的诱导、转化与合成。

（2）日光萎凋30min后青叶温升比室内萎凋高出2℃~3℃，LED光源萎凋青叶温升2℃左右。在排除大气环境温度的影响下，得出光效应可导致青叶叶温的升高。

（3）一种基于LED光源的茶叶萎凋方法的工艺参数为：光合辐射PAR为100~600μmol·m^-2·s^-1，萎凋温度为25~35℃，连续光照0.5~3.0h。茶鲜叶可表现出较佳的光响应能力，可达到较佳的光萎凋效果。

（4）基于LED光源的茶叶萎凋可促进茶鲜叶的水浸出物、氨基酸、可溶性糖、黄酮含量的积累，降低了咖啡碱含量。如表1所示，通过分析得出净光合速率与铁观音萎凋叶各个生化成分都呈正相关，且净光合速率与铁观音各生化成分相关系数基本都在0.180左右，上述说明净光合速率在促进萎凋叶生化成分的正效应中可表现出很好的协调平衡作用，各内含物质相同水平的提高可为后期工序的转化与合成提供了良好的物质基础。

表1 不同Pn与铁观音萎凋叶生化成分的相关性

（5）如表2所示， LED光萎凋处理与日光萎凋和室内萎凋所制成的铁观音毛茶香气品质相比表现为：LED光源萎凋处理接近日光萎凋，香气品质较高，而室内萎凋的毛茶香气品质较低。并且净光合速率值越大，毛茶香气质量越好，说明光照处理有利于铁观音毛茶赋香物质的形成。

表2 铁观音毛茶香气质量综合评价结果

（6）如表3所示， LED光源萎凋处理与日光萎凋和室内萎凋所制成的铁观音毛茶感官审评品质相比表现为：LED萎凋处理接近日光萎凋，毛茶综合品质较高，而室内萎凋的毛茶综合品质较低，

表3 不同光萎凋铁观音毛茶感官审评结果

（7）应用本LED光萎凋装置可有效替代日光来弥补阴雨天气铁观音雨水茶青的补光萎凋，并可促进铁观音的赋香物质产生清花果香味，增加铁观音毛茶感官品质的韵味。LED光源萎凋相比室内萎凋，可提高乌龙茶主要赋香物质（橙花叔醇、α-法呢烯、芳樟醇）含量10.7%~13.9%，茶叶等级可提高1~2个以上，日光、LED蓝光（455nm±20nm）、LED黄光(595nm±20nm)、LED组合光等照射有利于花果香型铁观音品质形成，LED红光（628±20nm）有利于清花香铁观音品质形成，可适应不同品种、嫩度、香型等多元化茶叶的工艺要求和产品需求，使得雨水茶青可达到传统晴天乌龙茶高香韵味品质的要求，并在一定程度上丰富了乌龙茶的风味特征。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为本发明实施例的LED光萎凋装置的结构示意图。

图2为本发明实施例的图1的俯视图。

图中：1-传送台；2-传送带；20-主动轮；21-从动轮；22-步进电机；3-基板；4-LED灯带；5-轴流风机；6-加热器；7-送风管道；8-储茶斗；9-上叶输送带；10-匀叶轮；11-通风槽；12-滑动挡板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1~2所示，本实施例的一种基于LED光源的茶叶萎凋装置，包括一用于摊放茶鲜叶的传送台1，所述传送台1上绕设有一呈网孔状的传送带2且位于储茶斗8和做青设备之间，所述传送带2经一分别位于传送台1两端的主动轮20和从动轮21传动；一设置于传送带2的前段正下方的热风装置；一设置于传送带2的后段正上方的LED光源萎凋装置，所述LED光萎凋装置包括若干条呈长方形状的LED灯带4，所述LED灯带上均匀布设有不同光谱特征的LED灯。

从上述可知，将采摘的茶鲜叶放置于储茶斗8，通过一上叶输送带9将茶叶传输至所述传送带2上，经一匀叶轮10可以手动控制茶叶的铺设厚度。本发明的有益效果在于：解决了日光萎凋中的光辐射强度与光谱波长不可控的局限性，通过LED光源萎凋装置，摆脱乌龙茶萎凋阴雨天气候条件的限制，创造人工室内光萎凋环境，实现人工控制全天候工厂化萎凋。

在本实施例中，所述LED灯带4沿传送带2长度方向等间隔设置且所述LED灯带4与所述传送带2相垂直。使得LED灯带4的照射面更加均匀，柔和。

在本实施例中，所述LED灯带4分别经一长方形基板3固定在所述传送带2的后段正上方；所述基板3上均匀布设有若干用于散热的通孔。所述LED灯带4在照射过程中会发热，通过所述通孔进行散热，防止LED灯过热引起短路。

在本实施例中，所述热风装置包括一轴流风机5，所述轴流风机5的出口经一加热器6与若干个通风管道7相连通。

在本实施例中，还包括一呈盒状且顶部开口的通风槽11，所述通风槽11贴设于所述传送带2的正下方，所述通风管道7沿长度方向等间隔设置于所述通风槽11前段的底部，所述通风槽11中间还横向设有一滑动挡板12，所述通风槽11两侧对应设有滑槽，所述滑动挡板12沿所述滑槽滑动。通过所述通风管道7将热风通入位于传送带2下方的通风槽11用于对茶鲜叶的预吹干前处理。由于茶叶萎凋过程中不需要太多的热风，因此通过所述滑动挡板12，可以根据生产需要适当的调节热风进入传送带2后段下方的供热。

在本实施例中，所述LED光源萎凋装置经一控制单元控制，所述控制单元连接有一光谱调节模块和一电源模块，所述LED灯均与光谱调节模块电连接，所述电源模块的输出端输出220V交流电。所述控制单元通过调整不同萎凋特征光谱的LED灯的驱动电流，从而控制LED灯的光谱或光强，实现适应茶叶萎凋特征光谱的LED蓝光（455nm±20nm）、LED黄光(595nm±20nm)、LED红光（628±20nm）等单色光及白光、红-蓝、红-黄、黄-蓝、红-黄-蓝等不同LED组合光源对茶鲜叶进行辐射光萎凋，所述控制单元可以为单片机。

在本实施例中，所述主动轮20经一步进电机驱动22，所述步进电机22经一电机驱动模块与所述控制单元电连接。

基于上述所述的一种基于LED光源的茶叶萎凋装置的萎凋方法，包括以下步骤：

步骤S1：将茶鲜叶平铺于所述传送带2上，茶鲜叶的摊放厚度控制在5mm~50mm，通过热风装置吹30℃热风，进行自然摊放预处理0.5h，去除表面水；

步骤S2：控制光萎凋环境温度为25℃~30℃，相对湿度为60%~70%；

步骤S3：设定所述LED灯带4与茶鲜叶之间的距离为100mm～400mm；

步骤S4：启动步进电机，将茶叶经所述传送带2输送到具有不同特征光谱的LED光源萎凋装置正下方，通过所述控制单元控制光谱调节模块，使得光合有效辐射为100~600μmol·m^-2·s^-1，照射时间为0.5 h ~3.0h；

步骤S5：开启所述电源模块，使得LED光源萎凋装置辐照茶叶，光照结束后继续萎凋至茶叶失水率达至68%结束萎凋工序；

步骤S6：经所述传送带2将萎凋结束后的萎凋叶输送至下一道工序，依次进行做青、杀青、揉捻和烘干。

综上所述，本发明提供的一种基于LED光源茶叶萎凋装置及其萎凋方法，所述LED光源萎凋装置，不仅结构简单，操作方便，节能环保，安全可靠，而且可有效解决日光萎凋中的光辐射强度与光谱波长不可控的局限性，摆脱乌龙茶萎凋阴雨天气候条件的限制，创造人工光萎凋环境，实现人工控制全天候工厂化萎凋。所述萎凋方法，与同等温湿度条件下的传统热风萎凋工艺相比，缩短茶鲜叶的萎凋时间为1.0 h ~2.0h；相较自然萎凋，茶叶的品质提高1~2个等级。

本发明提供的上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1. 一种基于LED光源的茶叶萎凋装置，其特征在于：包括一用于摊放茶鲜叶的传送台，所述传送台上绕设有一呈网孔状的传送带且位于储茶斗和做青设备之间，所述传送带经一分别位于传送台两端的主动轮和从动轮传动；一设置于传送带的前段正下方的热风装置；一设置于传送带的后段正上方的LED光源萎凋装置，所述LED光源萎凋装置包括若干条呈长方形状的LED灯带，所述LED灯带上均匀布设有不同光谱特征的LED灯。

2.根据权利要求1所述的一种基于LED光源的茶叶萎凋装置，其特征在于：所述LED灯带沿传送带长度方向等间隔设置且与所述传送带相垂直。

3.根据权利要求2所述一种基于LED光源的茶叶萎凋装置，其特征在于：所述LED灯带分别经一长方形基板固定在所述传送带的后段正上方；所述基板上均匀布设有若干用于散热的通孔。

4.根据权利要求3所述的一种基于LED光源的茶叶萎凋装置，其特征在于：所述热风装置包括一轴流风机，所述轴流风机的出口经一加热器与若干个通风管道相连通。

5.根据权利要求4所述的一种基于LED光源的茶叶萎凋装置，其特征在于：还包括一呈盒状且顶部开口的通风槽，所述通风槽贴设于所述传送带的正下方，所述通风管道沿长度方向等间隔设置于所述通风槽前段的底部，所述通风槽中间还横向设有一滑动挡板，所述通风槽两侧对应设有滑槽，所述滑动挡板沿所述滑槽滑动。

6.根据权利要求5所述的一种基于LED光源的茶叶萎凋装置，其特征在于：所述LED光源萎凋装置经一控制单元控制，所述控制单元连接有一光谱调节模块和一电源模块，所述LED灯均与光谱调节模块电连接，所述电源模块的输出端输出220V交流电。

7.根据权利要求6所述一种基于LED光源的茶叶萎凋装置，其特征在于：所述主动轮经一步进电机驱动，所述步进电机经一电机驱动模块与所述控制单元电连接。

8.基于权利要求1所述的一种基于LED光源的茶叶萎凋装置的萎凋方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：将茶鲜叶平铺于所述传送带上，茶鲜叶的摊放厚度控制在5mm~50mm，通过热风装置吹30℃热风，进行自然摊放预处理0.5h，去除表面水；

步骤S2：控制光萎凋环境温度为25℃~30℃，相对湿度为60%~70%；

步骤S3：设定所述LED灯带与茶鲜叶之间的距离为100mm～400mm；

步骤S4：启动步进电机，将茶叶经所述传送带输送到具有不同特征光谱的LED光源萎凋装置正下方，通过所述控制单元控制光谱调节模块，使得光合有效辐射为100~600μmol·m^-2·s^-1，照射时间为0.5 h ~3.0h；

步骤S5：开启所述电源模块，使得LED光源萎凋装置辐照茶叶，光照结束后继续萎凋至茶叶失水率达至68%结束萎凋工序；

步骤S6：经所述传送带将萎凋结束后的萎凋叶输送至下一道工序，依次进行做青、杀青、揉捻和烘干。