CN115777807A - 一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法及自动化设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法及自动化设备。通过管控系统、输送机、流量控制装置、精确潮水装置、水分仪、装箱称重装置、AGV搬运车、翻箱倒料装置、茶叶松散机、振动筛分机、提升输送机、解块机、回潮装置、摊晾机、保温发酵房、单元式发酵箱对来料依次进行S1潮水处理、S2渥堆发酵、S3翻堆、S4重复发酵、S5出堆摊晾处理。监测并控制发酵过程环境温湿度以及含氧量，根据发酵堆芯温度做出相应对策，使整个过程处于能够促进普洱茶叶快速发酵成熟的环境条件中，缩短渥堆发酵的整体生产周期，同时使得成品质量可控；采用单元式发酵箱实现离地小堆自动化渥堆发酵，改善生产环境卫生条件，提高产品的洁净度，减少人力成本。
Description
技术领域
本发明涉及普洱茶渥堆发酵技术领域，特别是涉及一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法及自动化设备。
背景技术
普洱茶渥堆发酵是指云南大叶种晒青毛茶在特定的环境条件下，经微生物、酶、湿热等综合作用，其内含物质发生一系列转化，而形成普洱熟茶独有品质特征的过程。具体方法是将云南大叶种晒青毛茶潮水后，堆放到一定高度，在一定的温湿度环境下，经微生物、酶、湿热三种动力综合作用，引起茶叶内物质的相互转化，特别是多酚类的自动氧化。传统渥堆发酵工艺包括：潮水→堆放→盖布→翻堆解块→开沟摊晾五个工序，其中潮水由人工或简单的设备凭经验加水完成；随后的堆放、盖布、翻堆解块则是一个需要多次循环的周期性工作；当堆放的茶叶堆芯温度达到翻堆要求时，需要将茶叶堆内外翻匀，并将堆放过程中形成的块状物松散解块，然后再重新归拢堆放、盖布；待普洱茶叶发酵成熟后循环终止，进入开沟摊晾阶段，使茶叶堆温度及水分自然降低至最终要求的参数，整个过程历时45～60天。渥堆发酵作为制作普洱熟茶的关键工艺，传统的方法是在发酵车间水泥地面上直接进行大堆发酵；近些年行业内也出现了一些有别于传统接地发酵形式的各种离地发酵方法，包括木地板发酵、发酵池发酵以及木箱发酵、竹筐发酵等各种小堆发酵形式。上述所有发酵形式共同的特征是在发酵过程均采用人工方式，生产周期长，依赖老师傅凭经验进行潮水，凭经验判定翻堆时机、发酵成熟与否以及出堆摊晾，容易出现普洱茶叶的潮水水分均匀性差，导致成品的品质一致性差，渥堆发酵质量难以保证；同时还存在渥堆发酵环境恶劣，人工劳动强度大、人力成本高等问题。
发明内容
为解决上述问题，针对现有技术的不足，本发明提供一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法及自动化设备，以便于实现普洱茶叶的精确潮水水分控制，装入单元式发酵箱中放在温湿度、含氧量可调控的保温发酵房中，通过保温发酵房创造出能够促进普洱茶叶快速发酵成熟的环境条件，缩短渥堆发酵的整体生产周期；监控普洱茶渥堆发酵的堆芯温度变化曲线、保温发酵房内空气含氧量并及时跟踪调控，使得成品质量可控；采用单元式发酵箱实现离地小堆自动化渥堆发酵，改善生产环境卫生条件，提高产品的洁净度，减少人力成本；具体的，本发明的目的是这样实现的：
一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法，包括以下步骤：
S1，潮水处理；通过潮水处理提高来料晒青毛茶的含水率，然后经过称重后装入单元式发酵箱；
S2，渥堆发酵；由AGV搬运车将单元式发酵箱搬运至封闭的保温发酵房的多层支架工位上；将保温发酵房中的环境温度、湿度调节到合适数值，对单元式发酵箱中的茶叶进行渥堆发酵，渥堆发酵时间持续四至七天；
S3，翻堆；经过S2渥堆发酵完后由AGV搬运车将单元式发酵箱搬运至翻堆工艺段进行翻堆；
S4，重复发酵；经过步骤S3翻堆后的茶叶通过回潮补充水分后重新称重装入该单元式发酵箱，由AGV搬运车将该单元式发酵箱搬运回封闭的保温发酵房的原工位再次进行S2渥堆发酵；重复两到三次步骤S2渥堆发酵和步骤S3翻堆；从第一次进入步骤S2渥堆发酵到最后一次渥堆发酵完毕经过十五至二十天；
S5，出堆摊晾；将最后一次经过翻堆工艺段翻堆后的普洱茶叶输送至自动摊晾设备上摊铺成条陇，进行自然散热冷却及干燥，从第一次渥堆发酵到出堆摊晾完毕经过二十至二十五天时，普洱茶从自动摊晾设备输出并装箱入库。
进一步地，所述步骤S1中通过精确水分控制将来料晒青毛茶的含水率提高到30％～45％之间。
进一步地，所述精确水分控制通过闭环控制回路完成，所述闭环控制回路包括流量控制、精确潮水、PID控制、和水分仪；所述流量控制监测来料流量和水分并将信息前反馈到PID控制，所述水分仪监测来料经过精确潮水后的含水率并将信息后反馈到PID控制，通过PID控制计算后控制精确潮水的加水量。
进一步地，所述步骤S2渥堆发酵中调节保温发酵房中温度在30℃-39℃，调节保温发酵房中相对湿度为70％-85％。
进一步地，所述步骤S2渥堆发酵中实时监测保温发酵房内发酵环境空气中的含氧量，当含氧量降低至达不到发酵需求时自动开启空气置换装置对保温发酵房中的空气进行置换。
进一步地，进行所述步骤S2渥堆发酵时，所述单元式发酵箱内茶叶堆芯温度先上升至峰值温度，然后堆芯温度逐渐下降，其峰值温度为55℃-65℃；当温度曲线开始呈缓慢下降的变化阶段，该次渥堆发酵结束，需要进行翻堆处理。
进一步地，当步骤S2渥堆发酵结束时温度曲线开始呈缓慢下降的变化阶段位于40℃-50℃之间时，之后所进行的步骤S3翻堆为最后一次翻堆。
进一步地，步骤S4中所述回潮进行一次或两次，第一次回潮需要将发酵茶叶含水率提高到40％-45％，第二次回潮需要将发酵茶叶含水率提高到35％-40％。
进一步地，所述翻堆工艺段处理步骤依次包括翻箱倒料、松散、筛选、解块。
进一步地，所述步骤S5中将普洱茶叶摊铺成厚度为30mm-100mm的条陇，当普洱茶叶干燥到水分低于10％时，从自动摊晾设备输出并装箱入库。
进一步地，对整个发酵过程进行整体管控：单元式发酵箱中的普洱茶叶在保温发酵房内的渥堆过程中通过预置在单元式发酵箱底部中央的温度传感器进行堆芯温度的监测；同时将数据信号通过无线发射装置发送出去；保温发酵房内还设置一个信号接收装置，可接收到无线发射装置发送来的信号并通过手机APP传输或网络传输给集控PC，使生产管理人员能够实时掌握各单元式发酵箱中普洱茶叶堆芯温度情况，以便及时进行过程跟踪及质量调整。
进一步地，一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法所用自动化设备，包括管控系统、输送机、流量控制装置、精确潮水装置、水分仪、装箱称重装置、AGV搬运车、翻箱到料装置、茶叶松散机、振动筛分机、提升输送机、解块机、回潮装置、摊晾机、保温发酵房、单元式发酵箱；所述保温发酵房包括温湿度控制装置、过程补水装置、含氧量监测装置、温湿度监测装置、空气置换装置、多层支架、信号接发器、自动开关门。
进一步地，所述单元式发酵箱底部中间竖直向上设置有温度传感器，侧壁上设置有无线信号发送器，所述温度传感器与所述无线信号发送器相连。
本发明工作原理如下：
本发明所述方法将茶叶装入单元式发酵箱29中放在温湿度、含氧量可调控的保温发酵房2中，通过保温发酵房2创造出能够促进普洱茶叶快速发酵成熟的环境条件，缩短渥堆发酵的整体生产周期。同时单元式发酵箱29底部中间竖直设置有温度传感器291，能实时监控普洱茶渥堆发酵的堆芯温度变化曲线。保温发酵房2内装配有温湿度控制装置21、过程补水装置22、温湿度监测装置27、空气置换装置26，能实时监测发酵环境的温湿度并及时跟踪调控，对发酵过程进行精准控制，把握成品质量。温发酵房内设置的氧含量检测仪实时检测发酵环境空气中的含氧量，根据要求自动开启空气置换装置26对发酵房中的空气进行置换，确保为普洱茶的渥堆发酵创造出高含氧量的有利环境条件。采用单元式发酵箱29实现离地小堆自动化渥堆发酵，改善生产环境卫生条件，提高产品的洁净度，减少人力成本。
本发明有益效果如下：
(一)本发明的技术方案采用在温湿度、含氧量可调控的保温发酵房内放置单元式发酵箱进行普洱茶渥堆发酵，控制温度为30℃-39℃，相对湿度为70％-85％；通过在保温发酵房内创造出能促进普洱茶叶快速渥堆发酵成熟的良好温湿度环境条件，缩短普洱茶叶渥堆发酵的整体时间周期，一批次仅需20-25天，提升茶企的普洱熟茶的生产产能。
(二)本发明提供了一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法及自动化设备，可减少普洱茶叶渥堆发酵作业过程的人工参与，降低操作过程的人工劳动强度，节省人力成本。
(三)本发明的技术方案采用“流量控制+精确潮水+水分仪”组成的既有前馈又有后馈的精确水分控制闭环回路及设备，将晒青毛茶的含水率提升到30％～45％，解决人工潮水带来的水分不均匀问题，为普洱茶叶提供良好的渥堆发酵前提条件，确保普洱茶叶渥堆发酵品质的一致性。
(四)本发明的技术方案采用将装入潮水后的普洱茶叶的单元式发酵箱多层立体式地放置于恒温恒湿发酵房中，实现普洱茶叶的小堆离地式渥堆发酵，改善普洱茶叶渥堆发酵的生产环境的卫生条件及提高产品的清洁度；同时，该模式可适应不同规模的产能需求及实现灵活的生产组织与调度安排。
(五)本发明的技术方案采用单元式发酵箱内置温度传感器，单元式发酵箱上方布置过程补水喷嘴，对普洱茶叶的整个发酵过程的堆芯温度变化曲线进行监控，对发酵箱内上表面的茶叶水分进行过程补充，便于对普洱茶叶的整个渥堆发酵周期的发酵质量与成熟度进行观察与判定，并以此作出及时的品质调控与操作应对，实现普洱熟茶产品质量提升。
附图说明
图1为本发明实施例工艺流程示意图；
图2为本发明实施例总体平面布局示意图；
图3为本发明实施例所述精确水分控制闭环回路示意图；
图4为本发明实施例所述保温发酵房平面图；
图5为本发明实施例所述保温发酵房主视图；
图6为本发明实施例所述保温发酵房侧视图；
图7为本发明实施例所述单元式发酵箱主视剖面图；
图中：
1—AGV搬运车，2—保温发酵房，3—翻箱到料装置，4—茶叶松散机，
5—振动筛分机，6—提升输送机，7—解块机，8—回潮装置，9—水分仪，10—装箱称重装置，11—精确潮水装置，12—管控系统，
13—管控系统，14—摊晾机，15—输送机；
21—温湿度控制装置，22—过程补水装置，23—多层支架，24—自动开
关门，25—信号接发器，26—空气置换装置，27—温湿度监测装置，
28—含氧量监测装置，29—单元式发酵箱；
291—温度传感器，292—无线信号发送器。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创造特征、达成目的易于明白了解，下面结合本发明给出的一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法及自动化设备的其中一种实施例以及具体实施方式对本发明的技术方案作更进一步地说明。
如图1-7所示，针对本发明给出的具体实施例如下：
晒青毛茶的潮水处理；晒青毛茶的初始含水量为10％左右，经过由流量控制、精确潮水、水分仪9、PID控制组成的精确水分控制闭环回路及设备将晒青毛茶的含水率提升到30％～45％之间。流量控制监测来料流量和水分并将信息前反馈到PID控制，水分仪9监测来料经过精确潮水后的含水率并将信息后反馈到PID控制，通过PID控制计算后控制精确潮水的加水量。然后称重装入单元式发酵箱29中。
第一次渥堆发酵；由AGV搬运车1将上述单元式发酵箱29搬运至温湿度、含氧量可调控的保温发酵房2的多层支架23的空工位上；保温发酵房2的温湿度控制装置21启动，调节保温发酵房2中环境温湿度达到可促进普洱茶叶快速渥堆发酵成熟的良好的温湿度条件，温度为30℃-39℃，相对湿度为70％-85％；同时，保温发酵房2内设置的氧含量检测仪实时检测发酵环境空气中的含氧量，根据要求自动开启空气置换装置26对发酵房中的空气进行置换，确保为普洱茶的渥堆发酵创造出高含氧量的有利环境条件；
第一次翻堆：装入潮水后普洱茶叶的单元式发酵箱29送入温湿度、含氧量可调控的保温发酵房2内进行渥堆发酵，预置在单元式发酵箱29底部中央的温度传感器291检测到的发酵箱内茶叶堆芯温度历经一个从快速上升到一个峰值后不再上升，然后开始下降，到第四至七天，温度开始缓慢下降的曲线变化阶段，峰值温度为55℃-65℃。到温度开始缓慢下降的曲线变化阶段标志该发酵箱内的普洱茶叶第一次渥堆发酵完毕需要进行第一次翻堆处理。由AGV搬运车1将该单元式发酵箱29及其内的普洱茶叶一起搬运至的翻堆工艺段依次进行翻箱倒料、松散、筛选、解块。此时茶叶含水率为40％-42％，然后通过回潮装置8适当补充一些水分使茶叶含水率达到40％-45％后重新称重装入该单元式发酵箱29。
第二次渥堆发酵；由AGV搬运车1将上述单元式发酵箱29搬运至温湿度、含氧量可调控的保温发酵房2的多层支架23的空工位上；重复第一次渥堆发酵的过程，到第十至十五天。
第二次翻堆：由AGV搬运车1将该单元式发酵箱29及其内的普洱茶叶一起搬运至的翻堆工艺段重复第一次翻堆过程，翻堆后茶叶含水率为35％-38％；然后通过回潮装置8适当补充一些水分使茶叶含水率达到35％-40％后重新称重装入该单元式发酵箱29。
第三次渥堆发酵；由AGV搬运车1将上述单元式发酵箱29搬运至温湿度、含氧量可调控的保温发酵房2的多层支架23的空工位上；重复第一次渥堆发酵的过程，到第十五至二十天。
第三次翻堆：第三次渥堆发酵结束时温度曲线开始呈缓慢下降的变化阶段位于40℃-50℃之间时，标志该发酵箱内的普洱茶叶的成熟度已达到要求，进行第三次翻堆，也是最后一次翻堆。
出堆摊晾：经过第三次翻堆后，此时茶叶含水率为25％-35％；翻堆后的茶叶输送至自动摊晾设备上，将普洱茶叶摊铺成厚度为30-100mm的条陇，进行自然散热冷却及干燥，到第20-25天，当普洱茶叶干燥到水分低于10％时，从自动摊晾设备输出并装箱入库。
该方法所用自动化设备包括管控系统13、输送机15、流量控制装置12、精确潮水装置11、水分仪9、装箱称重装置10、AGV搬运车1、翻箱倒料装置3、茶叶松散机4、振动筛分机5、提升输送机156、解块机7、回潮装置8、摊晾机14、保温发酵房2、单元式发酵箱29。保温发酵房2包括温湿度控制装置21、过程补水装置22、含氧量监测装置28、温湿度监测装置27、空气置换装置26、多层支架23、信号接发器25、自动开关门24。单元式发酵箱29底部中间竖直向上设置有温度传感器291，侧壁上设置有无线信号发送器292，温度传感器291与无线信号发送器292相连。
整个发酵过程进行整体管控：单元式发酵箱29中的普洱茶叶在保温发酵房2内的渥堆过程中通过预置在单元式发酵箱29底部中央的温度传感器291进行堆芯温度的监测；同时将数据信号通过无线发射装置292发送出去；保温发酵房2内还设置一个信号接收装置25，可接收到无线发射装置292发送来的信号并通过手机APP传输或网络传输给集控PC，使生产管理人员能够实时掌握各单元式发酵箱29中普洱茶叶堆芯温度情况，以便及时进行过程跟踪及质量调整。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (13)
1.一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，潮水处理；通过潮水处理提高来料晒青毛茶的含水率，然后经过称重后装入单元式发酵箱(29)；
S2，渥堆发酵；由AGV搬运车(1)将单元式发酵箱(29)搬运至封闭的保温发酵房(2)的多层支架(23)工位上；将保温发酵房(2)中的环境温度、湿度调节到合适数值，对单元式发酵箱(29)中的茶叶进行渥堆发酵，渥堆发酵时间持续四至七天；
S3，翻堆；经过S2渥堆发酵完后由AGV搬运车(1)将单元式发酵箱(29)搬运至翻堆工艺段进行翻堆；
S4，重复发酵；经过步骤S3翻堆后的茶叶通过回潮补充水分后重新称重装入该单元式发酵箱(29)，由AGV搬运车(1)将该单元式发酵箱(29)搬运回封闭的保温发酵房(2)的原工位再次进行S2渥堆发酵；重复两到三次步骤S2渥堆发酵和步骤S3翻堆；从第一次进入步骤S2渥堆发酵到最后一次渥堆发酵完毕经过十五至二十天；
S5，出堆摊晾；将最后一次经过翻堆工艺段翻堆后的普洱茶叶输送至自动摊晾设备上摊铺成条陇，进行自然散热冷却及干燥，从第一次渥堆发酵到出堆摊晾完毕经过二十至二十五天时，普洱茶从自动摊晾设备输出并装箱入库。
2.如权利要求1所述的一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法，其特征在于:所述步骤S1中通过精确水分控制将来料晒青毛茶的含水率提高到30％～45％之间。
3.如权利要求2所述的一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法，其特征在于:所述精确水分控制通过闭环控制回路完成，所述闭环控制回路包括流量控制、精确潮水、PID控制、和水分仪(9)；所述流量控制监测来料流量和水分并将信息前反馈到PID控制，所述水分仪(9)监测来料经过精确潮水后的含水率并将信息后反馈到PID控制，通过PID控制计算后控制精确潮水的加水量。
4.如权利要求1所述的一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法，其特征在于:所述步骤S2渥堆发酵中调节保温发酵房(2)中温度在30℃-39℃，调节保温发酵房(2)中相对湿度为70％-85％。
5.如权利要求1所述的一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法，其特征在于:所述步骤S2渥堆发酵中实时监测保温发酵房(2)内发酵环境空气中的含氧量，当含氧量降低至达不到发酵需求时自动开启空气置换装置(26)对保温发酵房(2)中的空气进行置换。
6.如权利要求1所述的一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法，其特征在于:进行所述步骤S2渥堆发酵时，所述单元式发酵箱(29)内茶叶堆芯温度先上升至峰值温度，然后堆芯温度逐渐下降，其峰值温度为55℃-65℃；当温度曲线开始呈缓慢下降的变化阶段，该次渥堆发酵结束，需要进行翻堆处理。
7.如权利要求6所述的一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法，其特征在于:当步骤S2渥堆发酵结束时温度曲线开始呈缓慢下降的变化阶段位于40℃-50℃之间时，之后所进行的步骤S3翻堆为最后一次翻堆。
8.如权利要求1所述的一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法，其特征在于:步骤S4中所述回潮进行一次或两次，第一次回潮需要将发酵茶叶含水率提高到40％-45％，第二次回潮需要将发酵茶叶含水率提高到35％-40％。
9.如权利要求1所述的一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法，其特征在于:所述翻堆工艺段处理步骤依次包括翻箱倒料、松散、筛选、解块。
10.如权利要求1所述的一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法，其特征在于:所述步骤S5中将普洱茶叶摊铺成厚度为30mm-100mm的条陇，当普洱茶叶干燥到水分低于10％时，从自动摊晾设备输出并装箱入库。
11.如权利要求1所述的一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法，其特征在于:对整个发酵过程进行整体管控：单元式发酵箱(29)中的普洱茶叶在保温发酵房(2)内的渥堆过程中通过预置在单元式发酵箱(29)底部中央的温度传感器(291)进行堆芯温度的监测；同时将数据信号通过无线发射装置发送出去；保温发酵房(2)内还设置一个信号接收装置，可接收到无线发射装置发送来的信号并通过手机APP传输或网络传输给集控PC，使生产管理人员能够实时掌握各单元式发酵箱(29)中普洱茶叶堆芯温度情况，以便及时进行过程跟踪及质量调整。
12.如权利要求1所述的一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法所用自动化设备，包括管控系统(13)、输送机(15)、流量控制装置(12)、精确潮水装置(11)、水分仪(9)、装箱称重装置(10)、AGV搬运车(1)、翻箱倒料装置(3)、茶叶松散机(4)、振动筛分机(5)、提升输送机(15)(6)、解块机(7)、回潮装置(8)、摊晾机(14)、保温发酵房(2)、单元式发酵箱(29)；其特征在于:所述保温发酵房(2)包括温湿度控制装置(21)、过程补水装置(22)、含氧量监测装置(28)、温湿度监测装置(27)、空气置换装置(26)、多层支架(23)、信号接发器(25)、自动开关门(24)。
13.如权利要求12所述的一种促进普洱茶快速渥堆发酵成熟的方法所用自动化设备，其特征在于:所述单元式发酵箱(29)底部中间竖直向上设置有温度传感器(291)，侧壁上设置有无线信号发送器(292)，所述温度传感器(291)与所述无线信号发送器(292)相连。
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