CN112385719B - 黑茶发酵设备及发酵方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种黑茶发酵设备及发酵方法，包括用于黑茶发酵的滚筒，滚筒的进料口与茶叶输入装置连接，出料口与茶叶输出装置连接，滚筒内沿滚筒的轴向设有发酵液输送管，发酵液输送管上设有雾化喷头，所述的黑茶发酵设备还包括用于控制发酵温度的温控机构，所述的温控机构包括滚筒加热装置及调节发酵温度的风管，风管上设有多个出风头，滚筒内设有温度检测装置及湿度检测装置。本发明的黑茶发酵设备及发酵方法其茶叶发酵均匀度好、黑茶品质高且可生产具有独特风味的黑茶品种，具有很高的实用价值。

Description

黑茶发酵设备及发酵方法

技术领域

本发明涉及一种茶叶加工技术领域，具体涉及一种可对茶叶进行发酵作业的黑茶发酵设备及发酵方法。

背景技术

黑茶是我国特有茶类，因成品茶的外观呈黑色而得名，茶水颜色深红，味道浓厚，深受消费者喜爱。现代分析表明黑茶中含化合物多达500种左右，其中有些是人体所必需的成分，如维生素、蛋白质、氨基酸、脂类、糖类及矿物质元素等；还有部分化合物是对人体有保健和药效作用，如茶多酚、咖啡碱、脂多糖等。黑茶中丰富的茶多酚，具有消炎、杀菌、治痢疾的作用；这些物质对提高人体免疫系统的功能发挥着重要作用，起到了养生健体、延年益寿的功效。黑茶的制茶工艺一般包括杀青、揉捻、渥堆、发酵和干燥等工序。现有技术在黑茶发酵过程中，通常采用渥堆形式对黑茶进行发酵，黑茶在发酵过程中缺少翻动，茶叶基本处于静止的堆叠状态，由于堆叠很厚，因此茶叶堆中部与茶叶堆边缘部的发酵环境相差很大，茶叶无法获得均匀的发酵温度，因此黑茶发酵的均匀度较差，从而无法保证黑茶品质的一致性，影响了黑茶的质量。公开日为2015年4月29日，公开号为CN104543070A的中国专利文献公开了一种黑茶发酵机，其包括立式进料机构、机身、分配机构、主动传动机构、被动传动机构、输送链条、承料板、出料解块机构以及出料平输机构；其中，所述立式进料机构设置在机身的前端，其和分配机构相对接；所述分配机构设置在机身的顶部；所述主动传动机构安装在机身底部的后端；所述被动传动机构安装在机身底部的前端；所述输送链条连接主动传动机构和被动传动机构，并由主动传动机构驱动；所述承料板和输送链条连接；所述出料解块机构设置在机身的后端，并位于主动传动机构上方；所述出料平输机构设置在主动传动机构的下方。该黑茶发酵机具有茶叶分配均匀，不易粘接，发酵效果好且出料均匀等优点。但该黑茶发酵机在发酵过程中缺少翻动，茶叶基本处于静止的堆叠状态，由于堆叠很厚（茶叶堆高达 1.5~1.7 米），因此茶叶堆中部与茶叶堆边缘部的发酵环境相差很大，茶叶无法获得均匀的发酵温度且茶叶发酵温度与湿度很难控制，因此黑茶发酵的均匀度较差，从而无法保证黑茶品质的一致性，影响了黑茶的质量。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术的黑茶发酵过程中其发酵均匀度较差，茶叶的发酵温度与湿度很难控制，从而无法保证黑茶品质的稳定性与一致性，影响茶叶质量的问题，提供一种发酵均匀度好、黑茶品质高的黑茶发酵设备及发酵方法。

本发明为实现上述目的所采用的具体技术方案是，一种黑茶发酵设备，包括一机架及设置在机架上用于黑茶发酵的滚筒，所述滚筒为横向设置的圆筒状等直径结构，所述滚筒可转动地支撑在机架上设置的辊轮上，滚筒外设有环绕滚筒的保温壳，滚筒的两端分别形成进料口和出料口，所述的进料口与茶叶输入装置连接，所述的出料口与茶叶输出装置连接，滚筒的内壁设有用于拨动茶叶的拨板，所述的拨板在滚筒的内壁上呈螺旋状设置，滚筒内沿滚筒的轴向设有发酵液输送管，发酵液输送管上设有雾化喷头，所述的黑茶发酵设备还包括用于控制发酵温度的温控机构，所述的温控机构包括滚筒加热装置，所述滚筒加热装置设置在滚筒的下方的保温壳内侧，滚筒内设有温度检测装置及湿度检测装置，黑茶发酵设备还包括用于控制黑茶发酵设备工作状态的控制装置。本发明采用可以转动的滚筒作为黑茶发酵的容器，利用温控机构对滚筒内部的温度进行控制使滚筒内部保持合适的发酵温度，通过雾化喷头对滚筒内部喷洒发酵液使滚筒内部保持合适的发酵湿度；同时在黑茶发酵过程中使用发酵液（另案申请），可以显著改善黑茶的口感，使具有独特的风味，有利于黑茶的进一步推广。滚筒的内壁设有用于拨动茶叶的拨板，当滚筒转动时，拨板起到翻动茶叶的作用，确保所有茶叶均能充分地与滚筒内的湿热环境接触，使茶叶发酵均匀。温度检测装置及湿度检测装置用于实时监测滚筒内不同位置的茶叶发酵温度及湿度，以便根据实际工况采取干预措施，温度检测装置及湿度检测装置连接控制装置，控制装置根据不同的情况对黑茶发酵设备进行控制操作。本发明的滚筒可以转动从而使滚筒内的茶叶得以充分翻动，从而解决现有技术中采用渥堆方式发酵黑茶，茶叶在发酵过程中缺少翻动，基本处于静止的堆叠状态，茶叶堆中部与茶叶堆边缘部的发酵环境相差很大，茶叶无法获得均匀的发酵温度，因此黑茶发酵的均匀度差，从而影响了黑茶质量的问题，可以有效提升黑茶产品的质量。

作为优选，出料口设有内门架与活动门，内门架呈放射状地间隔布置有筋条，筋条的末端通过一圆环与滚筒端部的内壁固定，相邻的筋条之间形成用于出料的扇形缺口；内门架的中央向外延伸有圆套，所述的活动门呈圆环形，可滑动地套设在圆套上并与一开关机构相连，活动门上设有圆盘，环绕圆盘的外周设有环形槽，所述的开关机构包括设置在圆盘外周的U形叉，U形叉上部的两端均设有滑块，所述滑块分别嵌设在圆盘相对两侧的环形槽内，U形叉的下部与一推杆的上端固定，所述推杆与一油缸的活塞杆铰接，推杆的下端与油缸的缸体均铰接在滚筒的机架上，推杆下端的铰接轴上还设有手动拉杆，活动门的外周与滚筒端部之间设有锁扣。与传统的用于茶叶加工的滚筒不同，用于黑茶发酵的滚筒其直径大且长度很长，而现有技术的茶叶加工滚筒在直径过大、长度过长时无法依靠拨板与滚筒转动离心力结合的方式将滚筒内的茶叶全部导出，从而容易在滚筒内积存茶叶而影响下一次茶叶发酵质量的问题，本发明采用等直径滚筒，其出料口采用内门架和可以轴向移动的活动门配合的方式，活动门打开时，可以离开内门架30厘米左右且出茶口的最低位置与滚筒靠近地面一侧的侧壁等高，这样滚筒的一端对茶叶没有阻挡作用，因此可以顺利地导出全部茶叶，解决了现有技术的茶叶发酵滚筒其出茶门无法将滚筒内的茶叶全部导出，容易在滚筒内积存茶叶，从而影响茶叶发酵质量的问题。油缸通过活塞杆推动推杆，推杆带动圆盘及活动门轴向滑动，使活动门远离或靠近内门架，从而实现出料口的开关，这里的活动门可以通过液压油缸开启，也可以手动开启。这里的筋条用于支撑内门架中央的圆套，由于在黑茶发酵时出料口长时间处于关闭状态，因此在活动门的外周与滚筒端部之间设置锁扣，确保活动门闭合良好。

作为优选，滚筒的进料口与出料口均设有用于通风的风门，温控机构还包括用于调节发酵温度的风管，风管上设有多个出风头，所述风管绕滚筒的轴心呈螺旋状靠近滚筒的内壁设置，风管与滚筒的内壁之间通过支杆固定，所述支杆的长度方向在滚筒的径向上；所述出风头的出风孔方向位于滚筒的轴向上，风管上相邻两个出风头的出风孔方向相反，风管的进风端设于滚筒的进料口一侧，所述风管与滚筒的进料口之间设有转动接头；所述的出风头内设有控制开关，滚筒转动时，当出风头位于滚筒下部时，控制开关打开；当出风头位于滚筒上部时，控制开关关闭。虽然黑茶的滚筒并不是一个完全密封的结构，但在滚筒的两端设置风门可以在必要时打开以便加速队滚筒进行通风换气。传统的滚筒加热仅采用设于滚筒下方的加热装置，但由于用于黑茶发酵的滚筒很大（通常直径3米左右）且发酵过程中大部分时间滚筒静止不动，因此外加热方式热量传导很慢，导致滚筒内的温度梯度很大，温度高低不一且由于这种方式热惯性大，温度难以迅速控制。而本发明在滚筒的内壁设置呈螺旋状的风管，转动接头可以使螺旋状的风管随滚筒一起转动，利用出风头对发酵过程中的茶叶吹温热风，发酵温度偏高时吹温度稍低的温风，发酵温度偏低时吹温度稍高的热风，这样可以更好更快地控制滚筒内的发酵温度。同时，热风管呈靠近滚筒的内壁设置，这样部分热风喷头位于茶叶的内部，其温热风直接作用于茶叶内部，避免了直接对滚筒内吹风而难以到达茶叶内部、造成温度不均的问题，可以有效提升黑茶产品的质量。本发明的出风头的出风孔方向位于滚筒的轴向上，这样出风孔不易被上方堆积的茶叶堵塞，同时吹出的温热风具有更长的路径，有利于更多地接触茶叶，使茶叶温度均匀。由于黑茶发酵时通常位于滚筒的下半部，如果用于控制发酵温度的温热风从滚筒的四周喷出，则一半以上的温热风会停留在滚筒上部没有茶叶的地方，由于滚筒内槽茶叶厚度很大，因此这部分温热风对茶叶的作用很小，对茶叶的发酵温度的影响有限。因此本发明在出风头内设置控制开关，只有当出风头位于滚筒下部时才对茶叶吹风，由于此时出风头位于茶叶堆内部，这样可以大大提高茶叶发酵过程中的温度控制效率，有效提升黑茶产品的质量。

作为优选，出风头包括一体焊接在风管上的壳体，所述壳体设置在风管的滚筒轴向一侧，风管在滚筒的轴向上设有送风孔，壳体内设有一通孔，通孔的一端与所述的送风孔连通，另一端连接出风头的出风孔，所述控制开关包括设置在壳体内与通孔呈十字形布置的滚珠孔，滚珠孔的直径大于通孔及出风孔的直径，滚珠孔内设有滚珠，滚珠的直径与滚珠孔的直径相适配，所述滚珠孔的中心线在滚筒的径向上，所述滚珠孔靠近滚筒筒壁的一端封闭，滚珠孔的另一端设置滚珠定位螺钉，当滚珠定位螺钉的位置高于滚珠孔的封闭端时，滚珠位于滚珠孔的封闭端，风管通过通孔及滚珠孔与出风头的出风孔连通，当滚珠孔的封闭端高于滚珠定位螺钉时，滚珠位于滚珠定位螺钉上，滚珠阻塞出风头的出风孔。本发明利用滚珠在重力作用下在滚珠孔内的移动来控制出风头的开关，滚筒转动时，当出风头位于滚筒上部时，滚珠滚落并阻塞出风孔从而关闭出风头；而当出风头位于滚筒下部时，滚珠滚动至远离出风孔的位置，从而开启出风头出风；由于黑茶发酵时茶叶位于滚筒的下部，这样出风头吹出的温热风绝大部分位于茶叶堆的内部，这样温热风可以更多地与茶叶充分接触，从而大大提高茶叶发酵过程中的温度控制精度与效率，有效提升黑茶产品的质量。

作为优选，出风头上还设有均风管，所述的均风管呈L形，包括横管及与横管一体连通的竖管，所述的横管的端部与出风头的出风孔连接，所述的竖管端部封闭，竖管的长度方向在滚筒的径向上且其封闭端靠近滚筒的轴心，横管及竖管上均设有多个均风孔。呈L形的均风管可以进一步地将温热风引导至茶叶的内部并均匀分散，这样温热风可以更多地与茶叶充分接触，进一步提高茶叶发酵过程中的温度控制精度与效率，有效提升黑茶产品的质量。

作为优选，黑茶发酵设备包括发酵液储罐，所述发酵液储罐设置在滚筒的出料口一侧，所述的发酵液储罐通过输送泵与发酵液输送管相连，发酵液输送管上还设有固定有穿线管，所述的发酵液输送管与穿线管的连接端均位于滚筒的出料口一侧；所述的发酵液输送管与穿线管均穿设在圆套内，发酵液输送管与穿线管外设有过渡套管，过渡套管的两端分别与内门架及圆套之间设有软连接垫块。穿线管用于穿设温度检测装置及湿度检测装置的控制线缆等。由于滚筒转动时圆套跟随滚筒转动，因此在圆套内设置过渡套管，过渡套管不转动，过渡套管的两端设置软连接垫块，圆套等转动部分相对于软连接垫块转动，以确保过渡套管不转。

作为优选，黑茶发酵设备还包括增氧装置及滚筒清洗装置，所述增氧装置包括氧气源及输氧管道，所述的输氧管道与风管连通；所述滚筒清洗装置包括水泵，所述的水泵与发酵液输送管相连，发酵液输送管的雾化喷头指向滚筒的下方。增氧装置可以对滚筒输送氧气。黑茶发酵的实质是多酚类物质的酶促氧化作用，氧气的作用至关重要，制茶发酵生化反应的主体是儿茶素的酶促氧化聚合、缩合反应及与邻醌相偶联的次生氧化作用和随伴反应。在缺氧条件下发酵不能顺利进行。而供氧不足则多酚类物质的正常氧化以及芳香物质的形成和其它必要的物质转化都会受到影响。本发明在黑茶的发酵过程可以进行增氧处理，可以缩短黑茶的发酵时间，提升黑茶品质和提高生产效率。

作为优选，滚筒的长度为8至12米，滚筒的内径为2.5至3.2米，所述的茶叶输入装置为茶叶提升输送机，茶叶提升输送机的输出端与进料口相连，所述的茶叶输出机构为平移输送机，所述的平移输送机设置在出料口的下方。

作为优选，温度检测装置的温度检测头位于滚筒的下半部，湿度检测装置的检测部位于滚筒的上部。

一种黑茶发酵设备的发酵方法，滚筒的进料口与出料口均设有用于通风的风门，温控机构还包括用于调节发酵温度的风管，风管上设有多个带有控制开关的出风头，包括以下步骤：

a. 滚筒转动，开启滚筒加热装置对滚筒加热，使滚筒内的温度达到38至43度，滚筒停止加热；对滚筒进行预热并在以后的发酵过程中保持某个合适的发酵温度。

b. 关闭出料口，将待发酵的茶叶通过茶叶输入装置输入滚筒的进料口内，开启滚筒使滚筒正向转动将茶叶导向滚筒的出料端，直至待发酵的茶叶全部进入滚筒，每次发酵的茶叶量为滚筒容积的40%-50%。

c.当待发酵的茶叶全部进入滚筒后，关闭进料口，滚筒以正反向交替的方式转动5-8分钟，滚筒的转动速度为0.8-1.2周/每分钟，同时通过发酵液输送管及雾化喷头对滚筒内的茶叶喷洒发酵液，发酵液的喷洒量是发酵液总量的20-25%，滚筒停止转动后静置发酵22-26小时，发酵过程每2-3小时监测滚筒内的温度及湿度，其中发酵温度控制在36-42℃，湿度控制在91%至95%之间。

d. 滚筒以正反向交替的方式转动4-6分钟，滚筒的转动速度为0.8-1.2周/每分钟，同时通过发酵液输送管及雾化喷头对滚筒内的茶叶喷洒发酵液，发酵液的喷洒量是发酵液总量的12-15%，滚筒停止转动后静置发酵10-14小时，重复前述步骤一次，发酵过程每2-2.5小时监测滚筒内的温度及湿度，其中发酵温度控制在42-48℃，湿度控制在88%至92%之间。

e.滚筒以正反向交替的方式转动4-5分钟，滚筒的转动速度为0.8-1.2周/每分钟，同时通过发酵液输送管及雾化喷头对滚筒内的茶叶喷洒发酵液，发酵液的喷洒量是发酵液总量的7-9%，滚筒停止转动后静置发酵7-9小时，重复前述步骤两次，发酵过程每1.5-2小时监测滚筒内的温度及湿度，其中发酵温度控制在48-54℃，湿度控制在86%至90%之间。

f.滚筒以正反向交替的方式转动4-5分钟，滚筒的转动速度为0.8-1.2周/每分钟，同时通过发酵液输送管及雾化喷头对滚筒内的茶叶喷洒发酵液，发酵液的喷洒量是发酵液总量的5-6%，滚筒停止转动后静置发酵5-7小时，重复前述步骤三次，发酵过程每1-1.5小时监测滚筒内的温度及湿度，其中发酵温度控制在54-60℃，湿度控制在84%至88%之间。

g.在茶叶发酵过程中，当滚筒内的湿度低于设定的湿度下限时，通过发酵液输送管及雾化喷头对滚筒内的茶叶喷洒发酵液增加湿度，直至滚筒内的湿度在设定湿度的范围内，并在下次喷洒发酵液时相应扣减发酵液的喷洒量；当滚筒内的湿度高于设定的湿度上限时，开启滚筒两端的风门，通过风管机出风头对滚筒内的茶叶内部吹温度为滚筒内发酵温度的温热风以通风减少湿度；当滚筒内的温度低于设定的温度下限时，通过风管机出风头对滚筒内的茶叶吹温度为设定温度上限值的温热风以增加温度，直至滚筒内的温度达到设定温度的中间值；当滚筒内的温度高于设定的温度上限时，通过风管机出风头对滚筒内的茶叶吹温度为设定温度下限值的温热风以降低温度，直至滚筒内的温度达到设定温度的中间值；湿度检测控制与温度检测控制同步综合进行，通过喷洒发酵液与吹风，使滚筒内的湿度与温度均在设定的范围内。

h. 茶叶发酵完成，开启滚筒两端的风门，滚筒转动并开启滚筒加热装置对滚筒加热，同时通过风管机出风头对滚筒内的茶叶吹热风，对滚筒内的茶叶进行烘干处理，直至茶叶的含水量达到10-12%，停止滚筒加热，同时通过风管机出风头对滚筒内的茶叶吹自然风，待滚筒内的茶叶温度降至小于45度，停止吹风，开启出料口同时开启茶叶输出装置，滚筒正向转动使茶叶通过出料口导出滚筒并通过茶叶输出装置输出。

本发明的黑茶发酵过程控制在4天（96小时）左右，随着时间的推移，逐步增加茶叶的翻动频率，提高发酵温度及减少湿度，同时按比例多次加入黑茶发酵液，不但可以促进茶叶的发酵，同时可以显著改善黑茶的口感，形成具有独特风味的黑茶品种，有利于黑茶的进一步推广。

作为优选，黑茶发酵设备还包括增氧装置及滚筒清洗装置，所述的增氧装置包括氧气源及输氧管道，所述的输氧管道与风管连通，所述的滚筒清洗装置包括水泵，所述的水泵与发酵液输送管相连，其特征是还包括以下步骤：

i.在茶叶发酵过程中，每隔2-3小时在风管中加入氧气一次，每次氧气的加入量为滚筒容积的18%至25%；

j.黑茶发酵设备初次使用或停止使用前，滚筒反向转动，开启水泵，通过雾化喷头对滚筒内壁喷水，清洗滚筒，滚筒清洗完成后，开启滚筒加热装置并通过风管机出风头对滚筒吹热风，烘干滚筒。

作为优选，制作低档黑茶时，黑茶发酵液的总使用量是滚筒内茶叶总重量的16%-20%；制作中档黑茶时，黑茶发酵液的总使用量是滚筒内茶叶总重量的12%-16%；制作高档黑茶时，黑茶发酵液的总使用量是滚筒内茶叶总重量的8%-12%。这里的低档黑茶、中档黑茶及高档黑茶均按行业内的惯用方法分类确定，实际使用时大体上符合即可。另外，由于黑茶发酵液还用作滚筒内的湿度调节剂，虽然需要湿度调节的工况在茶叶发生过程中不一定出现，同时作为湿度调节剂使用的黑茶发酵液用量很小；但上述步骤c、步骤d、步骤e、及步骤f中的最后阶段还是有可能出现发酵液数量不够的问题，因此在步骤c、步骤d、步骤e、及步骤f中的发酵液总量可以采用上述黑茶发酵液总使用量中的较低值，以便留下一定的发酵液余量，这样实际使用的黑茶发酵液总使用量不会超过上限值。

本发明的有益效果是，它有效地解决了现有技术术的黑茶发酵过程中其发酵均匀度较差，茶叶的发酵温度与湿度很难控制，从而无法保证黑茶品质的稳定性与一致性，影响茶叶质量的问题，本发明的黑茶发酵设备及发酵方法其茶叶发酵均匀度好、黑茶品质高且可生产具有独特风味的黑茶品种，具有很高的实用价值。

附图说明

图1是本发明黑茶发酵设备的一种立体结构示意图；

图2是本发明滚筒机构的一种外形结构示意图；

图3是本发明滚筒的一种剖视结构示意图；

图4是本发明滚筒机构的一种剖视结构示意图；

图5是本发明内门架的一种结构示意图；

图6是图2 的局部结构示意图；

图7是图6的局部放大图；

图8是本发明出风头开启状态的一种结构示意图；

图9是本发明出风头关闭状态的一种结构示意图；

图10是本发明出风头开启状态的另一种结构示意图；

图11是本发明出风头关闭状态的另一种结构示意图。

图中：1.机架，2.滚筒，3.辊轮，4.保温壳，5.拨板，6.内壁，7.发酵液输送管，8.雾化喷头，9.温度检测装置，10.控制装置，11.内门架，12.活动门，13.筋条，14.扇形缺口，15.圆套，16.圆盘，17.环形槽，18.U形叉，19.滑块，20.推杆，21.油缸，22.手动拉杆，23.锁扣，24.风管，25.出风头，26.支杆，27.出风孔，28.转动接头，29.壳体，30.送风孔，31.滚珠孔，32.滚珠，33.滚珠定位螺钉，34.均风管，35.横管，36.竖管，37.均风孔，38.发酵液储罐，39.穿线管，40.过渡套管，41.软连接垫块，42.输氧管道，43.茶叶提升输送机，44.平移输送机。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

实施例1

在图1图2所示的实施例1中，一种黑茶发酵设备，包括一机架1及设置在机架上用于黑茶发酵的滚筒2，所述滚筒为横向设置的圆筒状等直径结构，滚筒的长度为10米，滚筒的内径为3米，所述滚筒可转动地支撑在机架上设置的辊轮3上（见图4），滚筒外设有环绕滚筒的保温壳4，滚筒的两端分别形成进料口和出料口，滚筒的进料口与出料口均设有用于通风的风门，所述的进料口与茶叶输入装置连接，所述的出料口与茶叶输出装置连接。所述的茶叶输入装置为茶叶提升输送机43，茶叶提升输送机的输出端与进料口相连，所述的茶叶输出机构为平移输送机44，所述的平移输送机设置在出料口的下方。滚筒的内壁设有用于拨动茶叶的拨板5（见图4），所述的拨板在滚筒的内壁6上呈螺旋状设置，滚筒内沿滚筒的轴向设有发酵液输送管7，发酵液输送管上设有雾化喷头8，所述的黑茶发酵设备还包括用于控制发酵温度的温控机构，所述的温控机构包括滚筒加热装置（图中未画出），所述滚筒加热装置设置在滚筒的下方的保温壳内侧，滚筒内设有温度检测装置9及湿度检测装置（图中未画出），温度检测装置的温度检测头位于滚筒的下半部，湿度检测装置的检测部位于滚筒的上部。黑茶发酵设备还包括用于控制黑茶发酵设备工作状态的控制装置10，控制装置设置在滚筒的一侧。出料口设有内门架11与活动门12，内门架呈放射状地间隔布置有筋条13（见图4图5），筋条的末端通过一圆环与滚筒端部的内壁固定，相邻的筋条之间形成用于出料的扇形缺口14；内门架的中央向外延伸有圆套15，所述的活动门呈圆环形，可滑动地套设在圆套上并与一开关机构相连，活动门上设有圆盘16（见图6图7），环绕圆盘的外周设有环形槽17，所述的开关机构包括设置在圆盘外周的U形叉18，U形叉上部的两端均设有滑块19，所述滑块分别嵌设在圆盘相对两侧的环形槽内，U形叉的下部与一推杆20的上端固定，所述推杆与一油缸21的活塞杆铰接，推杆的下端与油缸的缸体均铰接在滚筒的机架上，推杆下端的铰接轴上还设有手动拉杆22，活动门的外周与滚筒端部之间设有锁扣23。

黑茶发酵设备包括发酵液储罐38，所述发酵液储罐设置在滚筒的出料口一侧，所述的发酵液储罐通过输送泵与发酵液输送管相连，发酵液输送管上还设有固定有穿线管39，所述的发酵液输送管与穿线管的连接端均位于滚筒的出料口一侧；所述的发酵液输送管与穿线管均穿设在圆套内，发酵液输送管与穿线管外设有过渡套管40，过渡套管的两端分别与内门架及圆套之间设有软连接垫块41（见图7）。

温控机构还包括用于调节发酵温度的风管24，风管上设有多个出风头25，所述风管绕滚筒的轴心呈螺旋状靠近滚筒的内壁设置（见图3），风管与滚筒的内壁之间通过支杆26固定，所述支杆的长度方向在滚筒的径向上；所述出风头的出风孔27方向位于滚筒的轴向上，风管上相邻两个出风头的出风孔方向相反，风管的进风端设于滚筒的进料口一侧，所述风管与滚筒的进料口之间设有转动接头28；所述的出风头内设有控制开关，滚筒转动时，当出风头位于滚筒下部时，控制开关打开；当出风头位于滚筒上部时，控制开关关闭。

出风头包括一体焊接在风管上的壳体29（见图9图10），所述壳体设置在风管的滚筒轴向一侧，风管在滚筒的轴向上设有送风孔30，壳体内设有一通孔，通孔的一端与所述的送风孔连通，另一端连接出风头的出风孔，所述控制开关包括设置在壳体内与通孔呈十字形布置的滚珠孔31，滚珠孔的直径大于通孔及出风孔的直径，滚珠孔内设有滚珠32，滚珠的直径与滚珠孔的直径相适配，所述滚珠孔的中心线在滚筒的径向上，所述滚珠孔靠近滚筒筒壁的一端封闭，滚珠孔的另一端设置滚珠定位螺钉33，当滚珠定位螺钉的位置高于滚珠孔的封闭端时，滚珠位于滚珠孔的封闭端，风管通过通孔及滚珠孔与出风头的出风孔连通，当滚珠孔的封闭端高于滚珠定位螺钉时，滚珠位于滚珠定位螺钉上，滚珠阻塞出风头的出风孔。

本实施例的黑茶发酵设备的发酵方法，包括以下步骤：

a. 滚筒转动，开启滚筒加热装置对滚筒加热，使滚筒内的温度达到38至43度，滚筒停止加热。

b. 关闭出料口，将待发酵的茶叶通过茶叶输入装置输入滚筒的进料口内，开启滚筒使滚筒正向转动将茶叶导向滚筒的出料端，直至待发酵的茶叶全部进入滚筒，每次发酵的茶叶量为滚筒容积的45%。

c.当待发酵的茶叶全部进入滚筒后，关闭进料口，滚筒以正反向交替的方式转动6分钟（即正向转动一周后反向转动一周），滚筒的转动速度为1周/每分钟，同时通过发酵液输送管及雾化喷头对滚筒内的茶叶喷洒发酵液，发酵液的喷洒量是发酵液总量的24%，滚筒停止转动后静置发酵24小时，发酵过程每2.5小时监测滚筒内的温度及湿度，其中发酵温度控制在36-42℃，湿度控制在91%至95%之间。

d. 滚筒以正反向交替的方式转动6分钟，滚筒的转动速度为1周/每分钟，同时通过发酵液输送管及雾化喷头对滚筒内的茶叶喷洒发酵液，发酵液的喷洒量是发酵液总量的14%，滚筒停止转动后静置发酵12小时，重复前述步骤一次（即本步骤共进行2次，总时间为约为24小时），发酵过程每2小时监测滚筒内的温度及湿度，其中发酵温度控制在42-48℃，湿度控制在88%至92%之间。

e.滚筒以正反向交替的方式转动5分钟，滚筒的转动速度为1周/每分钟，同时通过发酵液输送管及雾化喷头对滚筒内的茶叶喷洒发酵液，发酵液的喷洒量是发酵液总量的8%，滚筒停止转动后静置发酵8小时，重复前述步骤两次（即本步骤共进行3次，总时间为约为24小时），发酵过程每1.5小时监测滚筒内的温度及湿度，其中发酵温度控制在48-54℃，湿度控制在86%至90%之间。

f.滚筒以正反向交替的方式转动5分钟，滚筒的转动速度为1周/每分钟，同时通过发酵液输送管及雾化喷头对滚筒内的茶叶喷洒发酵液，发酵液的喷洒量是发酵液总量的6%，滚筒停止转动后静置发酵6小时，重复前述步骤三次（即本步骤共进行4次，总时间为约为24小时），发酵过程每1小时监测滚筒内的温度及湿度，其中发酵温度控制在54-60℃，湿度控制在84%至88%之间。

g.在前述茶叶发酵过程中，当滚筒内的湿度低于设定的湿度下限时，通过发酵液输送管及雾化喷头对滚筒内的茶叶喷洒发酵液增加湿度，直至滚筒内的湿度在设定湿度的范围内，并在下次喷洒发酵液时相应扣减发酵液的喷洒量；当滚筒内的湿度高于设定的湿度上限时，开启滚筒两端的风门，通过风管机出风头对滚筒内的茶叶内部吹温度为滚筒内发酵温度的温热风以通风减少湿度；当滚筒内的温度低于设定的温度下限时，通过风管机出风头对滚筒内的茶叶吹温度为设定温度上限值的温热风以增加温度，直至滚筒内的温度达到设定温度的中间值；当滚筒内的温度高于设定的温度上限时，通过风管机出风头对滚筒内的茶叶吹温度为设定温度下限值的温热风以降低温度，直至滚筒内的温度达到设定温度的中间值；湿度检测控制与温度检测控制同步综合进行，通过喷洒发酵液与吹风，使滚筒内的湿度与温度均在设定的范围内。

h. 茶叶发酵完成，开启滚筒两端的风门，滚筒转动并开启滚筒加热装置对滚筒加热，同时通过风管机出风头对滚筒内的茶叶吹热风，对滚筒内的茶叶进行烘干处理，直至茶叶的含水量达到10-12%，停止滚筒加热，同时通过风管机出风头对滚筒内的茶叶吹自然风，待滚筒内的茶叶温度降至小于45度，停止吹风，开启出料口同时开启茶叶输出装置，滚筒正向转动使茶叶通过出料口导出滚筒并通过茶叶输出装置输出。

本实施例的黑茶发酵设备在制作低档黑茶时，黑茶发酵液的总使用量是滚筒内茶叶总重量的16%-20%；制作中档黑茶时，黑茶发酵液的总使用量是滚筒内茶叶总重量的12%-16%；制作高档黑茶时，黑茶发酵液的总使用量是滚筒内茶叶总重量的8%-12%。这里的低档黑茶、中档黑茶及高档黑茶均按行业内的惯用方法分类确定，实际使用时大体上符合即可。另外，由于黑茶发酵液还用作滚筒内的湿度调节剂，虽然需要湿度调节的工况在茶叶发生过程中不一定出现，同时作为湿度调节剂使用的黑茶发酵液用量很小；但上述步骤c、步骤d、步骤e、及步骤f中的最后阶段还是有可能出现发酵液数量不够的问题，因此在步骤c、步骤d、步骤e、及步骤f中的发酵液总量可以采用上述黑茶发酵液总使用量中的较低值，以便留下一定的发酵液余量，这样实际使用的黑茶发酵液总使用量不会超过上限值。

实施例2

实施例2的黑茶发酵设备还包括增氧装置及滚筒清洗装置（图中未画出），所述增氧装置包括氧气源及输氧管道42，所述的输氧管道与风管连通；所述滚筒清洗装置包括水泵，所述的水泵与发酵液输送管相连，发酵液输送管的雾化喷头指向滚筒的下方。

实施例2的黑茶发酵设备其出风头上还设有均风管34（见图10、图11），所述的均风管呈L形，包括横管35及与横管一体连通的竖管36，所述的横管的端部与出风头的出风孔连接，所述的竖管端部封闭，竖管的长度方向在滚筒的径向上且其封闭端靠近滚筒的轴心，横管及竖管上均设有多个均风孔37，其余和实施例1相同。

本实施例黑茶发酵设备的发酵方法，除实施例1的步骤外，还包括以下步骤：

i.在茶叶发酵过程中，每隔3小时在风管中加入氧气一次，每次氧气的加入量为滚筒容积的18%至25%；

j.黑茶发酵设备初次使用或停止使用前，滚筒反向转动，开启水泵，通过雾化喷头对滚筒内壁喷水，清洗滚筒，滚筒清洗完成后，开启滚筒加热装置并通过风管机出风头对滚筒吹热风，烘干滚筒。

本发明采用可以转动的滚筒作为黑茶发酵的容器，利用温控机构对滚筒内部的温度进行控制使滚筒内部保持合适的发酵温度，通过雾化喷头对滚筒内部喷洒发酵液使滚筒内部保持合适的发酵湿度；同时在黑茶发酵过程中使用发酵液（另案申请），可以显著改善黑茶的口感，使具有独特的风味，有利于黑茶的进一步推广。滚筒的内壁设有用于拨动茶叶的拨板，当滚筒转动时，拨板起到翻动茶叶的作用，确保所有茶叶均能充分地与滚筒内的湿热环境接触，使茶叶发酵均匀。温度检测装置及湿度检测装置用于实时监测滚筒内不同位置的茶叶发酵温度及湿度，以便根据实际工况采取干预措施，温度检测装置及湿度检测装置连接控制装置，控制装置根据不同的情况对黑茶发酵设备进行控制操作。本发明的滚筒可以转动从而使滚筒内的茶叶得以充分翻动，从而解决现有技术中采用渥堆方式发酵黑茶，茶叶在发酵过程中缺少翻动，基本处于静止的堆叠状态，茶叶堆中部与茶叶堆边缘部的发酵环境相差很大，茶叶无法获得均匀的发酵温度，因此黑茶发酵的均匀度差，从而影响了黑茶质量的问题，可以有效提升黑茶产品的质量。

除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征或技术数据可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施方式，这些本发明没有详细描述的实施方式是本领域技术人员无需创造性劳动就可以轻易实现的，因此这些未详细描述的实施方式也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种黑茶发酵设备，其特征是，包括一机架（1）及设置在机架上用于黑茶发酵的滚筒（2），所述滚筒为横向设置的圆筒状等直径结构，所述滚筒可转动地支撑在机架上设置的辊轮（3）上，滚筒外设有环绕滚筒的保温壳（4），滚筒的两端分别形成进料口和出料口，所述的进料口与茶叶输入装置连接，所述的出料口与茶叶输出装置连接，滚筒的内壁设有用于拨动茶叶的拨板（5），所述的拨板在滚筒的内壁（6）上呈螺旋状设置，滚筒内沿滚筒的轴向设有发酵液输送管（7），发酵液输送管上设有雾化喷头（8），所述的黑茶发酵设备还包括用于控制发酵温度的温控机构，所述的温控机构包括滚筒加热装置，所述滚筒加热装置设置在滚筒的下方的保温壳内侧，滚筒内设有温度检测装置（9）及湿度检测装置，黑茶发酵设备还包括用于控制黑茶发酵设备工作状态的控制装置（10）；所述滚筒的进料口与出料口均设有用于通风的风门，温控机构还包括用于调节发酵温度的风管（24），风管上设有多个出风头（25），所述风管绕滚筒的轴心呈螺旋状靠近滚筒的内壁设置，风管与滚筒的内壁之间通过支杆（26）固定，所述支杆的长度方向在滚筒的径向上；所述出风头的出风孔（27）方向位于滚筒的轴向上，风管上相邻两个出风头的出风孔方向相反，风管的进风端设于滚筒的进料口一侧，所述风管与滚筒的进料口之间设有转动接头（28）；所述的出风头内设有控制开关，滚筒转动时，当出风头位于滚筒下部时，控制开关打开；当出风头位于滚筒上部时，控制开关关闭；所述的出风头包括一体焊接在风管上的壳体（29），所述壳体设置在风管的滚筒轴向一侧，风管在滚筒的轴向上设有送风孔（30），壳体内设有一通孔，通孔的一端与所述的送风孔连通，另一端连接出风头的出风孔，所述控制开关包括设置在壳体内与通孔呈十字形布置的滚珠孔（31），滚珠孔的直径大于通孔及出风孔的直径，滚珠孔内设有滚珠（32），滚珠的直径与滚珠孔的直径相适配，所述滚珠孔的中心线在滚筒的径向上，所述滚珠孔靠近滚筒筒壁的一端封闭，滚珠孔的另一端设置滚珠定位螺钉（33），当滚珠定位螺钉的位置高于滚珠孔的封闭端时，滚珠位于滚珠孔的封闭端，风管通过通孔及滚珠孔与出风头的出风孔连通，当滚珠孔的封闭端高于滚珠定位螺钉时，滚珠位于滚珠定位螺钉上，滚珠阻塞出风头的出风孔。

2.根据权利要求1所述的黑茶发酵设备，其特征是，所述的出料口设有内门架（11）与活动门（12），内门架呈放射状地间隔布置有筋条（13），筋条的末端通过一圆环与滚筒端部的内壁固定，相邻的筋条之间形成用于出料的扇形缺口（14）；内门架的中央向外延伸有圆套（15），所述的活动门呈圆环形，可滑动地套设在圆套上并与一开关机构相连，活动门上设有圆盘（16），环绕圆盘的外周设有环形槽（17），所述的开关机构包括设置在圆盘外周的U形叉（18），U形叉上部的两端均设有滑块（19），所述滑块分别嵌设在圆盘相对两侧的环形槽内，U形叉的下部与一推杆（20）的上端固定，所述推杆与一油缸（21）的活塞杆铰接，推杆的下端与油缸的缸体均铰接在滚筒的机架上，推杆下端的铰接轴上还设有手动拉杆（22），活动门的外周与滚筒端部之间设有锁扣（23）。

3.根据权利要求1所述的黑茶发酵设备，其特征是，出风头上还设有均风管（34），所述的均风管呈L形，包括横管（35）及与横管一体连通的竖管（36），所述的横管的端部与出风头的出风孔连接，所述的竖管端部封闭，竖管的长度方向在滚筒的径向上且其封闭端靠近滚筒的轴心，横管及竖管上均设有多个均风孔（37）。

4.根据权利要求2所述的黑茶发酵设备，其特征是，黑茶发酵设备包括发酵液储罐（38），所述发酵液储罐设置在滚筒的出料口一侧，所述的发酵液储罐通过输送泵与发酵液输送管相连，发酵液输送管上还设有固定有穿线管（39），所述的发酵液输送管与穿线管的连接端均位于滚筒的出料口一侧；所述的发酵液输送管与穿线管均穿设在圆套内，发酵液输送管与穿线管外设有过渡套管（40），过渡套管的两端分别与内门架及圆套之间设有软连接垫块（41）。

5.根据权利要求1所述的黑茶发酵设备，其特征是，所述的黑茶发酵设备还包括增氧装置及滚筒清洗装置，所述增氧装置包括氧气源及输氧管道（42），所述的输氧管道与风管连通；所述滚筒清洗装置包括水泵，所述的水泵与发酵液输送管相连，发酵液输送管的雾化喷头指向滚筒的下方。

6.根据权利要求1-5任一项所述的黑茶发酵设备，其特征是，滚筒的长度为8至12米，滚筒的内径为2.5至3.2米，所述的茶叶输入装置为茶叶提升输送机（43），茶叶提升输送机的输出端与进料口相连，所述的茶叶输出机构为平移输送机（44），所述的平移输送机设置在出料口的下方。

7.一种权利要求5所述黑茶发酵设备的发酵方法，滚筒的进料口与出料口均设有用于通风的风门，温控机构还包括用于调节发酵温度的风管，风管上设有多个带有控制开关的出风头，其特征是包括以下步骤：

a. 滚筒转动，开启滚筒加热装置对滚筒加热，使滚筒内的温度达到38至43度，滚筒停止加热；

b. 关闭出料口，将待发酵的茶叶通过茶叶输入装置输入滚筒的进料口内，开启滚筒使滚筒正向转动将茶叶导向滚筒的出料端，直至待发酵的茶叶全部进入滚筒，每次发酵的茶叶量为滚筒容积的40%-50%；

c.当待发酵的茶叶全部进入滚筒后，关闭进料口，滚筒以正反向交替的方式转动5-8分钟，滚筒的转动速度为0.8-1.2周/每分钟，同时通过发酵液输送管及雾化喷头对滚筒内的茶叶喷洒发酵液，发酵液的喷洒量是发酵液总量的20-25%，滚筒停止转动后静置发酵22-26小时，发酵过程每2-3小时监测滚筒内的温度及湿度，其中发酵温度控制在36-42℃，湿度控制在91%至95%之间；

d. 滚筒以正反向交替的方式转动4-6分钟，滚筒的转动速度为0.8-1.2周/每分钟，同时通过发酵液输送管及雾化喷头对滚筒内的茶叶喷洒发酵液，发酵液的喷洒量是发酵液总量的12-15%，滚筒停止转动后静置发酵10-14小时，重复前述步骤一次，发酵过程每2-2.5小时监测滚筒内的温度及湿度，其中发酵温度控制在42-48℃，湿度控制在88%至92%之间；

e.滚筒以正反向交替的方式转动4-5分钟，滚筒的转动速度为0.8-1.2周/每分钟，同时通过发酵液输送管及雾化喷头对滚筒内的茶叶喷洒发酵液，发酵液的喷洒量是发酵液总量的7-9%，滚筒停止转动后静置发酵7-9小时，重复前述步骤两次，发酵过程每1.5-2小时监测滚筒内的温度及湿度，其中发酵温度控制在48-54℃，湿度控制在86%至90%之间；

f.滚筒以正反向交替的方式转动4-5分钟，滚筒的转动速度为0.8-1.2周/每分钟，同时通过发酵液输送管及雾化喷头对滚筒内的茶叶喷洒发酵液，发酵液的喷洒量是发酵液总量的5-6%，滚筒停止转动后静置发酵5-7小时，重复前述步骤三次，发酵过程每1-1.5小时监测滚筒内的温度及湿度，其中发酵温度控制在54-60℃，湿度控制在84%至88%之间；

g.在茶叶发酵过程中，当滚筒内的湿度低于设定的湿度下限时，通过发酵液输送管及雾化喷头对滚筒内的茶叶喷洒发酵液增加湿度，直至滚筒内的湿度在设定湿度的范围内，并在下次喷洒发酵液时相应扣减发酵液的喷洒量；当滚筒内的湿度高于设定的湿度上限时，开启滚筒两端的风门，通过风管机出风头对滚筒内的茶叶内部吹温度为滚筒内发酵温度的温热风以通风减少湿度；当滚筒内的温度低于设定的温度下限时，通过风管机出风头对滚筒内的茶叶吹温度为设定温度上限值的温热风以增加温度，直至滚筒内的温度达到设定温度的中间值；当滚筒内的温度高于设定的温度上限时，通过风管机出风头对滚筒内的茶叶吹温度为设定温度下限值的温热风以降低温度，直至滚筒内的温度达到设定温度的中间值；湿度检测控制与温度检测控制同步综合进行，通过喷洒发酵液与吹风，使滚筒内的湿度与温度均在设定的范围内；

h. 茶叶发酵完成，开启滚筒两端的风门，滚筒转动并开启滚筒加热装置对滚筒加热，同时通过风管机出风头对滚筒内的茶叶吹热风，对滚筒内的茶叶进行烘干处理，直至茶叶的含水量达到10-12%，停止滚筒加热，同时通过风管机出风头对滚筒内的茶叶吹自然风，待滚筒内的茶叶温度降至小于45度，停止吹风，开启出料口同时开启茶叶输出装置，滚筒正向转动使茶叶通过出料口导出滚筒并通过茶叶输出装置输出。

8.根据权利要求7所述的黑茶发酵设备的发酵方法，黑茶发酵设备还包括增氧装置及滚筒清洗装置，所述的增氧装置包括氧气源及输氧管道，所述的输氧管道与风管连通，所述的滚筒清洗装置包括水泵，所述的水泵与发酵液输送管相连，其特征是还包括以下步骤：

i.在茶叶发酵过程中，每隔2-3小时在风管中加入氧气一次，每次氧气的加入量为滚筒容积的18%至25%；

j.黑茶发酵设备初次使用或停止使用前，滚筒反向转动，开启水泵，通过雾化喷头对滚筒内壁喷水，清洗滚筒，滚筒清洗完成后，开启滚筒加热装置并通过风管机出风头对滚筒吹热风，烘干滚筒。

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