CN110547343A - 一种茶叶恒温恒湿发酵系统及发酵方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种茶叶恒温恒湿发酵系统及发酵方法，包括上游工程模块、下游工程模块、和用于连接上游工程模块和下游工程模块的双向可调节传送带。本发明的发酵系统及发酵方法使得微生物发酵茶工艺技术性强、工艺稳定可靠，可进行微生物发酵茶的单菌种发酵、多菌种混合发酵和阶段式组合发酵。本发明提供了一种清洁、安全、可控、可视化的利用微生物发酵茶叶配套的发酵系统及发酵方法，自动化程度高，实现了传统茶叶发酵工艺的革新。

Description

一种茶叶恒温恒湿发酵系统及发酵方法

技术领域

本发明涉及茶叶加工技术领域，特别是涉及一种茶叶恒温恒湿发酵系统及发酵方法。

背景技术

发酵在食品工业、生物和化学工业中均有广泛应用，按发酵形式，可以分为固态发酵和液体深层发酵。其中，固态发酵较液体深层发酵因具有以下优点而被广泛使用：1、水分活度低，基质水不溶性高，微生物易生长，酶活力高，酶系丰富；2、发酵过程粗放，不需严格无菌条件；3、设备构造简单、投资少、能耗低、易操作；4、后处理简便、污染少，基本无废水排放。固态发酵主要应用于酿酒、酿造酱油、发酵有机肥等领域，还可应用在茶叶发酵中，尤其是以云南大叶种晒青毛茶为原料的普洱茶发酵。

固态发酵通常使用固态生物发酵反应器来进行，目前最常使用的固态生物发酵反应器主要有填充床反应器、流化床反应器、转筒式反应器和搅拌式反应器。由于普洱茶的发酵过程中，茶叶需要经过收缩、解块、菌丝缠绕等工艺，因此发酵普洱茶的固态生物发酵反应器主要局限在搅拌式和转筒式反应器。

然而，搅拌式反应器的搅拌速度过低，难以分散茶叶完成收缩，从而无法得到菌丝缠绕的解块茶；而搅拌速度较高会将收缩、菌丝缠绕的解块茶打碎，不能保证茶叶的完整度。转筒式反应器的搅拌速度过低，也无法分散解块茶，甚至会加大茶叶解块量及存在更大坨块的可能；搅拌速度较高，则需要较大的转动动能，经济成本高，不适合大规模生产。可见，现有的固态生物发酵反应器无法同时固态发酵质量稳定的普洱茶，还能最大程度地保持茶叶的完整度，不能应用到大规模的普洱茶发酵中。

因此，本领域急需一种能够大规模生产质量稳定的普洱茶，同时又能保证茶叶完整度的发酵系统及发酵方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，第一方面，提供一种多功能发酵普洱茶的茶叶恒温恒湿发酵系统，包括

用于对茶叶进行灭菌、接种、补水、分散的上游工程模块、

用于对茶叶进行控温、控湿、控氧发酵的下游工程模块、和

用于连接上游工程模块和下游工程模块的双向可调节传送带。

所述上游工程模块包括依次连接的茶叶杀菌系统、茶叶暂存工作区、接种潮水混匀机；接种潮水混匀机上设有菌种入口与潮水入口，所述菌种入口与潮水入口分别与一菌种罐和一储水罐的出口端相连，用来给茶叶进行接种和潮水，接种潮水混匀机的出口与双向可调节传送带连接用来将接种潮水后的茶叶运送至下一工序。

所述上游工程模块还包括依次连接的茶叶分散机和茶叶提升机，茶叶分散机的茶叶入口与双向可调节传送带连接用来接收从下游工程模块运出来的茶叶，茶叶提升机与茶叶暂存工作区连接。

所述下游工程模块包括温度湿度含氧量可控的发酵室和用来控制发酵室温度湿度含氧量的控制台。

所述发酵室外表面设有保温层，底部设有排水管道，内部装有浅盘支架、温湿度传感器和氧气测定仪；发酵室还设有用来调节发酵室温度的空气内循环管道、用来调节发酵室湿度的循环加湿管道、和用来调节发酵室含氧量的空气过滤器；所述温湿度传感器和氧气测定仪与控制台相连，控制台与空气内循环管道、循环加湿管道和空气过滤器的阀门电连接。

所述空气内循环管道位于发酵室的外部，一端通过送风机与发酵室的底部连通，另一端通入发酵室的顶部；

优选的，空气内循环管道上还设有加热装置用于加热空气，从而调节发酵室内的温度；和/或

空气内循环管道分出一条支管作为循环加湿管道，循环加湿管道上设有加湿装置和送风机用于调节发酵室内的湿度，循环加湿管道的出口端通入发酵室的顶部。

所述空气过滤器设在发酵室的顶部，包括空气粗过滤器和空气精过滤器，沿发酵室由内至外依次为空气精过滤器和空气粗过滤器。

还包括设置在上游工程模块或下游工程模块中的臭氧发生器；

当臭氧发生器设在下游工程模块中时，臭氧发生器与发酵室连通；

优选地，所述臭氧发生器设在发酵室外部，与空气内循环管道连同。

所述发酵室还设有一带密封圈的活动门，活动门与双向可调节传送带相连。

所述浅盘支架用于放置发酵浅盘，所述浅盘支架层高15-25cm，底部安装有支架滚轮；

进一步地，所述发酵浅盘为一没有顶面的长方体，尺寸为(50-90)cm×(50-90)cm×(6-16)cm，发酵浅盘上设有手提柄，手提柄的高度为3cm；

更进一步地，所述发酵浅盘的底面和侧面设有若干通孔，通孔的直径为2-8mm，通孔之间的距离为0.5-1.5cm。

第二方面，本发明提供一种茶叶恒温恒湿发酵方法，使用了上述茶叶恒温恒湿发酵系统，用来进行单菌种发酵、多菌种混合发酵或阶段式组合发酵，包括杀菌、冷却并控制含水量、接种潮水、控制温度湿度含氧量地进行发酵、和分散；还可根据发酵方式在分散后重复若干轮控制含水量、接种潮水和控制温度湿度含氧量地进行发酵。

单菌种发酵或多菌种混合发酵具体包括以下步骤：

(1)、将茶叶投入茶叶杀菌系统进行高温蒸汽杀菌；

(2)、再将步骤(1)得到的杀菌后的茶叶输送至茶叶暂存工作区进行冷却并检测茶叶含水量，使茶叶的含水量为30％-60％；

(3)、将步骤(2)得到的茶叶输送至接种潮水混匀机，同时打开菌种罐和储水罐，对茶叶进行接种和潮水，至茶叶含水量为28-60％，菌剂添加量为茶叶重量的2-12wt％，然后混合均匀；

(4)、将步骤(3)得到的接种潮水后的茶叶送至发酵室内进行发酵，发酵过程中调节温度、湿度、O₂含量，使温度在30-60℃、湿度在20-90％、O₂含量在3-20％，至茶叶条索褐红，冲泡茶叶汤色透亮、且为红褐色，发酵结束(一般发酵12-28天)；

(5)、通过双向可调节传送带将茶叶输送至茶叶分散机中，进行分散；

(6)、将发酵结束的茶叶进行干燥、杀菌；或进行杀菌干燥；

或，阶段式组合发酵具体包括以下步骤：

步骤1)-步骤5)同单菌种发酵或多菌种混合发酵的步骤(1)-步骤(5)；

6)、分散后通过茶叶提升机将茶叶输送至茶叶暂存工作区，检测茶叶含水量，使茶叶的含水量为30％-60％，重复步骤3)-5)，至茶叶条索褐红，冲泡茶叶汤色透亮、且为红褐色，发酵结束(一般发酵18-30天)；

7)、将发酵结束的茶叶进行干燥、杀菌；或进行杀菌干燥。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、生产过程清洁化：本发明发酵系统的上游茶叶处理及下游发酵均在清洁(定期采用臭氧杀菌消毒处理)的空间内进行，机械化程度高，降低人为因素带来的污染。

2、机械化程度提高：高温蒸汽杀菌装置实现了茶叶的杀菌处理；茶叶混匀机实现茶叶、水、菌种的良好混合，亦可实现单菌种发酵、多菌种混合发酵、阶段式组合发酵；茶叶分散装置实现再发酵和阶段式组合发酵过程中茶叶的良好分散；整个发酵过程采用输送装置运送，这不仅提高了茶叶发酵环节的机械化程度，而且降低了人工搬运带来的二次污染风险。

3、控制精确且可根据工艺要求实时调节：本发明的发酵系统和发酵方法对茶叶的水分含量进行检测，根据检测结果实时进行补水，这些措施可实现茶叶发酵过程中水分含量的严格控制；本发明的发酵系统和发酵方法还对发酵环节的温度、湿度、气相O₂含量实时检测并自动控制；此外内循环系统能实现茶叶发酵环境的稳定；同时，下游工程模块中可调节的内循环系统能够满足不同发酵工艺的需求。

综上所述，本发明的发酵系统及发酵方法使得微生物发酵茶工艺可操作性强、得到的产品稳定可靠，可进行微生物发酵茶的单菌种发酵、多菌种混合发酵和阶段式组合发酵。本发明提供了一种清洁、安全、可控、可视化的利用微生物发酵茶叶配套的发酵系统及发酵方法，自动化程度高，实现了传统茶叶发酵工艺的革新。

附图说明

图1所示为本发明茶叶恒温恒湿发酵系统的结构示意图；

图2所示为本发明发酵系统中另一种实施方式的发酵室的结构示意图；

图3所示为本发明发酵系统中发酵浅盘的结构示意图；

图4所示为本发明发酵方法的流程图。

具体实施方式

发明人长期从事普洱茶的发酵工作，结合了普洱茶的发酵特征，发现已有的固态生物发酵反应器应用在普洱茶的发酵中存在以下两个问题，即普洱茶的固态发酵需要解决以下两个核心问题：1、发酵过程中茶叶的有效分散，需要同时满足收缩和解块等过程中茶叶分散程度不同的要求；2、茶叶发酵环境的合理性，由于普洱茶的发酵实质上是一种有微生物(尤其是真菌)参与、在水分含量、温度、CO₂含量、O₂含量等理化因子共同作用下发生的生物化学反应过程，要实现普洱茶发酵的可控或者发酵产物的可量化(即质量稳定的普洱茶)，提供合理(相对清洁化、便于实施控制)的发酵环境，实现内因外因的可控是目前发酵最大的难点。

对于第一个核心问题，公开号为CN 106538731A的专利申请公开了一种茶叶发酵装置，该茶叶发酵装置的发酵箱内采用由下往上投料和逐层下落收集发酵物料的出入料模式，由于设备内部结构复杂，操作过于繁琐，增加了出入料的难度。尤其对云南普洱茶的发酵而言，其发酵工艺的特殊性，发酵过程粘连成一体的茶叶难以从托盘上自由掉落，进一步增加了出料的难度。

对于第二个核心问题，公开号为CN 106387139A的专利申请公开了一种茶叶发酵机房，该机房在输送带上进行温度控制。但是该机房是用来发酵红茶的，由于红茶的发酵过程中并无微生物的参与，需要控制的参数少，参数变化情况单一，与普洱茶发酵过程中复杂的工艺条件控制有本质区别，无法转用。

于是，本发明结合普洱茶发酵的特殊性并综合当下研究现状，本着解决现有技术中普洱茶固态发酵的两个核心问题，从现代新工艺发酵茶叶的角度出发，整合茶叶发酵关键环节的功能，有效地探索了一种复合多功能的茶叶发酵流程，并设计了配套使用的恒温恒湿可控的内循环发酵室，满足合理控制茶叶发酵过程中各项参数的要求，从而提供了一种多功能的茶叶恒温恒湿发酵系统和发酵方法。

以下结合具体实施例，更具体地说明本发明的内容，并对本发明作进一步阐述，但这些实施例绝非对本发明进行限制。

本发明提供的一种多功能的茶叶恒温恒湿发酵系统，结构如图1所示，包括上游工程模块Ⅰ和下游工程模块Ⅱ。两个模块为两间相邻的房间，并通过位于两个房间之间的双向可调节传送带25连接。上游工程模块Ⅰ和下游工程模块Ⅱ中的任一个房间内设有臭氧发生器8，用来产生臭氧对两个模块进行杀菌消毒；一般将臭氧发生器8设置在下游工程模块Ⅱ的房间内，下游工程模块Ⅱ房间设有活动门19，通过打开该活动门19即可完成两个模块的同步臭氧杀菌消毒。其中：

上游工程模块Ⅰ包括茶叶杀菌系统23、茶叶暂存工作区26、菌种罐27、储水罐28、接种潮水混匀机30、茶叶分散机22和茶叶提升机29。茶叶杀菌系统23通过耐高温茶叶输送机24与茶叶暂存工作区26连接，将高温杀菌后的茶叶21输送至此冷却并测定指标(主要测定茶叶的含水量，需控制茶叶含水量在30％-60％范围内)。茶叶暂存工作区26与接种潮水混匀机30相连，同时接种潮水混匀机30还与菌种罐27和储水罐28的出口端相连，将冷却的茶叶与菌种和水混合均匀，进行接种和潮水(即补水)。完成接种和潮水的茶叶21用发酵浅盘16通过上游工程模块Ⅰ和下游工程模块Ⅱ之间的双向可调节传送带25输送至下游工程模块Ⅱ，进行发酵。

发酵过程中，如有需要，可将发酵中的茶叶再经双向可调节传送带25和茶叶输送带31输送回上游工程模块Ⅰ中的茶叶分散机22，进行解块。该茶叶分散机22的棍棒与轴垂直，不仅能利用物理方式有效打散茶叶，而且能够最大程度地保持茶叶条索等形态，有利于降低碎茶率。茶叶分散机22与茶叶提升机29相连，茶叶提升机29通过茶叶输送带31与茶叶暂存工作区26相连。茶叶分散后，可通过茶叶输送带31再输送回下游工程模块Ⅱ，继续发酵，如此往复，直至发酵完成。茶叶分散后也可用茶叶提升机29将分散后的茶叶通过茶叶输送带31运至茶叶暂存工作区26，进行指标的检测(如含水量等)，检测完毕后茶叶输送至接种潮水混匀机30，根据发酵方式和发酵情况，选择是否接种菌种、接种什么菌种、是否补水等，最后通过双向可调节传送带25输送至下游工程模块Ⅱ，进行发酵，如此反复，直至发酵完成。

下游工程模块Ⅱ，如图1所示，包括一恒温恒湿可控发酵室1和控制台18。本发明的发酵系统中下游工程模块Ⅱ是核心单元，其中的发酵室1作为主体结构用工厂厂房进行改造或利用彩钢板等材料建造，其空间尺寸需根据产量要求而定或借助房屋层高等设计。该模块的目的是实现发酵室1的温湿度、空气交换、内循环等系统的合理控制。双向可调节传送带24与下游工程模块Ⅱ在恒温恒湿可控发酵室1侧壁的连接处设有一带密封圈的活动门19，通过开启和关闭该活动门19可实现上游工程模块Ⅰ和下游工程模块Ⅱ之间的连通和隔离。

恒温恒湿可控发酵室1外表面设有保温层2，底部设有排水管道3，内部装有浅盘支架4，浅盘支架4层高15-25cm，支架层数根据发酵空间大小或实际需求及操作难易程度而定。浅盘支架4底部安装有支架滚轮5，支架滚轮5为万向轮。浅盘支架4上可水平、竖直地排列放置若干个发酵浅盘16。发酵浅盘16为一没有顶面的长方体，如图3所示，其长宽高的尺寸为(50-90)cm×(50-90)cm×(6-16)cm。发酵浅盘16上设有手提柄14，手提柄的高度为3cm。发酵浅盘16的底面和侧面设有若干通孔，通孔的直径为2-8mm，通孔之间的距离为0.5-1.5cm，通孔孔径要在合理范围内，不仅要尽量减少茶叶掉漏，还要有助于空气流通，增大发酵过程中微生物与氧气的接触面积，促进茶叶发酵转化。

空气内循环管道11位于恒温恒湿可控发酵室1的外部，一端通过送风机6与恒温恒湿可控发酵室1的底部连通，另一端通入恒温恒湿可控发酵室1的顶部，实现空气内部循环，促进发酵茶空隙间的空气流动，促进茶叶转化。空气内循环管道11上位于送风机6端还设有加热装置7。空气内循环管道11分出一条支路管道作为循环加湿管道15，循环加湿管道15上设有加湿装置9，向恒温恒湿可控发酵室1的空气中补充水分，循环加湿管道15的一端与加湿装置9相连，另一端通入恒温恒湿可控发酵室1的顶部，循环加湿管道15上设有送风机6，将补充水分了的空气通入恒温恒湿可控发酵室1的顶部。加热装置7和加湿装置9可根据发酵情况择一开启或同时都开启。

恒温恒湿可控发酵室1的顶部还设有空气粗过滤器12和空气精过滤器13，空气精过滤器13为三级并联过滤器，空气粗过滤器12和空气精过滤器13通过送风机6与恒温恒湿可控发酵室1连通，可以用来调节发酵室1内的O₂含量。恒温恒湿可控发酵室1外设有臭氧发生器8，通过阀门与空气内循环管道11连通。恒温恒湿可控发酵室1内部还设有温湿度传感器10和氧气测定仪17。温湿度传感器10和氧气测定仪17与控制台18相连，控制台18控制阀门、送风机6、加热装置7、加湿装置9、空气粗过滤器12、空气精过滤器13、活动门19和臭氧发生器8的启闭。加热装置7、加湿装置9、空气粗过滤器12、空气精过滤器13、活动门19和臭氧发生器8均可通过控制台18择一开启，或开启某几个，还可以同时全部开启。

本发明的恒温恒湿可控发酵室1还可以是如图2所示的结构，即将图1中的浅盘支架4和发酵浅盘16替换为水泥沙桨浇筑的发酵池20，将茶叶21堆成发酵堆进行渥堆发酵。

与现有的茶叶固态生物发酵反应器相比，本发明的发酵系统能够通过空气循环系统并联、加热装置、加湿装置及进、排气系统对发酵过程的温、湿度及氧气含量的控制是本发明的关键所在。

此外，本发明的茶叶恒温恒湿发酵系统的多功能体现在可实现微生物发酵茶的单菌种发酵、多菌种混合发酵和阶段式接种组合发酵。当进行阶段式接种组合发酵时，该功能的实现需将前阶段发酵的茶叶通过双向可调节传送带25由下游工程模块Ⅱ中运出来，经茶叶分散机22分散后由茶叶提升机29再运往茶叶暂存工作区26过渡或者水分的测定，准备进入接种潮水混匀机30进行下一阶段的接种(分散处理的茶叶再次接种发酵需要由茶叶提升机29运送至茶叶暂存工作区26)，最后运回下游工程模块Ⅱ中发酵。当进行单菌种发酵或多菌种混合发酵时，会进行多次分散，也是通过双向可调节传送带25将茶叶从下游工程模块Ⅱ中运出来，经茶叶分散机22分散后由茶叶输送带31运回下游工程模块Ⅱ中继续发酵。

本发明还提供了一种茶叶恒温恒湿发酵方法，使用了上述发酵系统，流程图见图4，

当进行单菌种发酵或多菌种混合发酵时，主要包括以下步骤：

(1)、将茶叶投入茶叶杀菌系统23中进行高温蒸汽杀菌15-30s；

(2)、再将步骤(1)得到的杀菌后的茶叶通过耐高温茶叶输送机24输送至茶叶暂存工作区26进行冷却，并检测指标，主要检测茶叶含水量，控制其范围在30％-60％；若水分过高，可暂存于茶叶暂存工作区26自然失水；若水分含量过低，可根据实际量在下一步骤潮水时通过储水罐28补给；

(3)、将步骤(2)得到的完成灭菌及水分测定的茶叶5-15kg输送至接种潮水混匀机30，同时打开菌种罐27和储水罐28，对茶叶进行接种和潮水，至茶叶含水量为28-60％，菌剂以茶叶重量的2-12wt％添加，然后混合均匀；

(4)、将步骤(3)得到的接种潮水后的茶叶按(2.5-5kg)/盘分装至发酵浅盘16中，通过双向可调节传送带25将茶叶经过活动门19进入恒温恒湿可控发酵室1内，并将发酵浅盘16置于浅盘支架4上进行发酵，发酵过程中通过控制台18调节温度、湿度、O₂含量，使其温度始终保持在30-60℃、湿度始终保持在20-90％、O₂含量始终保持在3-20％(控制O₂含量即可)；如有需要可将茶叶通过双向可调节传送带25从下游工程模块Ⅱ中运出来至茶叶分散机22进行分散，分散后由茶叶输送带31再运回下游工程模块Ⅱ中继续发酵；发酵、分散、再发酵、再分散可根据需要进行若干轮，直至发酵结束。

(5)、茶叶干燥：发酵完成的茶叶一般采用自然干燥方式或通风干燥。另外，有微生物限量要求的情况下可以将分散的茶叶传送至杀菌系统进行高温瞬时杀菌后再干燥。经干燥的茶叶可以装袋打包、进入仓储或者下一加工环节。

当进行阶段式组合发酵时，主要包括以下步骤：

步骤(1)-(4)同单菌种发酵或多菌种混合发酵；

(5)、一阶段发酵完成后，将茶叶通过双向可调节传送带25由下游工程模块Ⅱ中运出来，经茶叶分散机22分散后由茶叶提升机29再运往茶叶暂存工作区26过渡或者水分的测定，然后进入接种混匀机30进行下一阶段的接种和潮水(如水分含量满足要求，潮水可省略)，最后运回下游工程模块Ⅱ中进行再发酵；每一阶段完成后都重复该步骤，直至所有阶段均发酵结束。

(6)、茶叶干燥：发酵完成的茶叶一般采用自然干燥方式或通风干燥。另外，有微生物限量要求的情况下可以将分散的茶叶传送至杀菌系统进行高温瞬时杀菌后再干燥。经干燥的茶叶可以装袋打包、进入仓储或者下一加工环节。

茶叶发酵过程中，在微生物生长作用下，随着发酵时间的延长茶叶形态发生变化，如茶叶收缩、解块、菌丝缠绕等等。为此，适时的对发酵中的茶叶进行分散是有利于发酵的进行的，发酵结束时茶叶条索褐红，冲泡茶叶汤色透亮、红褐色。茶叶的发酵周期按菌种组合方式不同而不同，例如单一菌种的发酵一般发酵12-28天，期间会进行1-2次的分散；一次性多菌种混合发酵同单一菌种发酵相似，只是在发酵期间会根据菌种生长温度的不同进行升高发酵温度或者降低。多菌种不同时期接种下的组合发酵相对复杂，需要在分散后进入接种潮水混匀机完成阶段式接种再发酵，发酵周期基本控制在18-30天。

实施例：

按上述方法对茶叶进行发酵，发酵参数、茶叶发酵结果见表1和表2。

表1 本发明茶叶恒温恒湿发酵方法的发酵参数

表1的几个实施例均是以云南大叶种晒青毛茶为原料进行多功能组合的恒温恒湿发酵，通过发酵参数及结果可以看出，本发明的整个发酵过程进行了严格的工艺条件控制，每一阶段根据微生物菌种类群及其发酵过程的基本生理生化特征调整发酵过程的参数，也根据微生物在茶叶发酵转化中的曲线规律进行分散等处理。

表2、多功能组合的茶叶恒温恒湿发酵结果

经表2的发酵结果可以看出，通过多功能组合的茶叶恒温恒湿发酵系统及发酵方法得出的茶叶：1、汤色、滋味、香气等感官品质等整体得到提升，且该发酵系统发酵茶叶避免了传统堆味。2、理化指标涉及的水浸出物、可溶性糖、果胶含量、游离氨基酸总量较对照例更高，而咖啡碱均比对照例低，说明用本发明方法发酵得到的普洱茶营养成分含量提高，茶汤入口苦味降低，口感更好。总之，从感官及理化指标两个维度的观察，本发明的发酵系统及其发酵方法得出的发酵茶品质有极大的改进。

本发明从普洱茶固态发酵的核心问题出发，使用上游工程模块Ⅰ中的茶叶杀菌系统23处理茶叶自身带来的杂菌，并由接种潮水混匀机30完成茶叶发酵前的接种工作及阶段式组合发酵的再次接种；通过茶叶分散机22解决茶叶收缩、菌丝缠绕解块的问题；由于普洱茶微生物发酵过程中氧气的含量控制也与温湿度控制一样至关重要，因此本发明设计了温度、湿度、溶氧(O₂)同步控制的发酵室1。

综上，本发明结合茶叶发酵的特殊性并综合当下研究现状，本着解决上述茶叶固态发酵的核心主题，从现代新工艺发酵茶叶的角度出发，整合茶叶发酵关键环节的功能实现，有效的提供茶叶复合多功能的发酵流程，并设计出恒温恒湿可控的内循环发酵室，满足茶叶发酵合理控制的要求，开发出一种多功能的茶叶恒温恒湿发酵系统，并在该发酵系统的基础上提供了一种配套的发酵方法。

本发明通过控制茶叶发酵过程各环节的参数(微生物种类及微生物组合方式、茶叶水分含量、温湿度、发酵过程氧气含量、发酵周期等)，使得微生物发酵茶工艺可操作性强、工艺稳定可靠，可进行单菌种发酵、多菌种混合发酵和阶段式组合发酵。本发明提供了一种清洁、安全、可控可视化的微生物发酵茶配套设备体系，自动化程度高，实现了传统茶叶发酵工艺的革新。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的内容。

Claims (12)

1.一种茶叶恒温恒湿发酵系统，其特征在于，包括

用于对茶叶进行灭菌、接种、补水、分散的上游工程模块、

用于对茶叶进行控温、控湿、控氧发酵的下游工程模块、和

用于连接上游工程模块和下游工程模块的双向可调节传送带。

2.根据权利要求1所述茶叶恒温恒湿发酵系统，其特征在于，所述上游工程模块包括依次连接的茶叶杀菌系统、茶叶暂存工作区、接种潮水混匀机；接种潮水混匀机上设有菌种入口与潮水入口，所述菌种入口与潮水入口分别与一菌种罐和一储水罐的出口端相连，接种潮水混匀机的出口与双向可调节传送带连接。

3.根据权利要求2所述茶叶恒温恒湿发酵系统，其特征在于，所述上游工程模块还包括依次连接的茶叶分散机和茶叶提升机，茶叶分散机的茶叶入口与双向可调节传送带连接用来接收从下游工程模块运出来的茶叶，茶叶提升机与茶叶暂存工作区连接。

4.根据权利要求1-3任一所述茶叶恒温恒湿发酵系统，其特征在于，所述下游工程模块包括温度湿度含氧量可控的发酵室和用来控制发酵室温度湿度含氧量的控制台。

5.根据权利要求4所述茶叶恒温恒湿发酵系统，其特征在于，所述发酵室外表面设有保温层，底部设有排水管道，内部装有浅盘支架、温湿度传感器和氧气测定仪；发酵室还设有用来调节发酵室温度的空气内循环管道、用来调节发酵室湿度的循环加湿管道、和用来调节发酵室含氧量的空气过滤器；所述温湿度传感器和氧气测定仪与控制台相连，控制台与空气内循环管道、循环加湿管道和空气过滤器的阀门电连接。

6.根据权利要求5所述茶叶恒温恒湿发酵系统，其特征在于，所述空气内循环管道位于发酵室的外部，一端通过送风机与发酵室的底部连通，另一端通入发酵室的顶部；

优选的，空气内循环管道上还设有加热装置用于加热空气，从而调节发酵室内的温度；和/或

空气内循环管道分出一条支管作为循环加湿管道，循环加湿管道上设有加湿装置和送风机用于调节发酵室内的湿度，循环加湿管道的出口端通入发酵室的顶部。

7.根据权利要求5或6所述茶叶恒温恒湿发酵系统，其特征在于，所述空气过滤器设在发酵室的顶部，包括空气粗过滤器和空气精过滤器，沿发酵室由内至外依次为空气精过滤器和空气粗过滤器。

8.根据权利要求4-7任一所述茶叶恒温恒湿发酵系统，其特征在于，还包括设置在上游工程模块或下游工程模块中的臭氧发生器；

当臭氧发生器设在下游工程模块中时，臭氧发生器与发酵室连通；

优选地，所述臭氧发生器设在发酵室外部，与空气内循环管道连同。

9.根据权利要求4-8任一所述茶叶恒温恒湿发酵系统，其特征在于，所述发酵室还设有一带密封圈的活动门，活动门与双向可调节传送带相连。

10.根据权利要求5-9任一所述茶叶恒温恒湿发酵系统，其特征在于，所述浅盘支架用于放置发酵浅盘，所述浅盘支架层高15-25cm，底部安装有支架滚轮；

进一步地，所述发酵浅盘为一没有顶面的长方体，尺寸为(50-90)cm×(50-90)cm×(6-16)cm，发酵浅盘上设有手提柄，手提柄的高度为3cm；

更进一步地，所述发酵浅盘的底面和侧面设有若干通孔，通孔的直径为2-8mm，通孔之间的距离为0.5-1.5cm。

11.一种茶叶恒温恒湿发酵方法，使用权利要求1-10任一所述茶叶恒温恒湿发酵系统，用来进行单菌种发酵、多菌种混合发酵或阶段式组合发酵，包括杀菌、冷却并控制含水量、接种潮水、控制温度湿度含氧量地进行发酵、和分散；还可根据发酵方式在分散后重复若干轮控制含水量、接种潮水和控制温度湿度含氧量地进行发酵。

12.根据权利要求11所述茶叶恒温恒湿发酵方法，其特征在于，单菌种发酵或多菌种混合发酵具体包括以下步骤：

(1)、将茶叶投入茶叶杀菌系统进行高温蒸汽杀菌；

(2)、再将步骤(1)得到的杀菌后的茶叶输送至茶叶暂存工作区进行冷却并检测茶叶含水量，使茶叶的含水量为30％-60％；

(3)、将步骤(2)得到的茶叶输送至接种潮水混匀机，同时打开菌种罐和储水罐，对茶叶进行接种和潮水，至茶叶含水量为28-60％，菌剂添加量为茶叶重量的2-12wt％，然后混合均匀；

(4)、将步骤(3)得到的接种潮水后的茶叶送至发酵室内进行发酵，发酵过程中调节温度、湿度、O₂含量，使温度在30-60℃、湿度在20-90％、O₂含量在3-20％，至茶叶条索褐红，冲泡茶叶汤色透亮、且为红褐色，发酵结束(一般发酵12-28天)；

(5)、通过双向可调节传送带将茶叶输送至茶叶分散机中，进行分散；

(6)、将发酵结束的茶叶进行干燥、杀菌；或进行杀菌干燥；

或，阶段式组合发酵具体包括以下步骤：

步骤1)-步骤5)同单菌种发酵或多菌种混合发酵的步骤(1)-步骤(5)；

6)、分散后通过茶叶提升机将茶叶输送至茶叶暂存工作区，检测茶叶含水量，使茶叶的含水量为30％-60％，重复步骤3)-5)，至茶叶条索褐红，冲泡茶叶汤色透亮、且为红褐色，发酵结束(一般发酵18-30天)；

7)、将发酵结束的茶叶进行干燥、杀菌；或进行杀菌干燥。