一种普洱茶卧式固体发酵罐及发酵方法与流程

本发明涉及普洱茶加工
技术领域：
，特别是涉及一种普洱茶卧式固体发酵罐及发酵方法。
背景技术：
：普洱茶，是以云南大叶种晒青毛茶为原料，采用特定的后发酵工艺而形成滋味醇厚、汤色红褐、陈香显著、叶底红褐的特殊茶类，也称普洱熟茶(未经发酵的称为普洱生茶)，具有消食去腻、生津止渴、解乏除烦、减肥降脂降血压、抗衰老、抗癌等多种保健功效。最早的普洱熟茶是通过自然存放，经长时间缓慢自然发酵而成。无论是早期的自然发酵还是现在使用的传统发酵方式，都存在一定的缺陷，如发酵周期长、产品质量不稳定、发酵过程不易控制、发酵卫生环境有待改善等问题。而这些问题大都是由于发酵过程中微生物种类复杂、微生物代谢产物多样性、发酵过程难以人为控制等原因造成的。普洱茶发酵最核心的关键是微生物的种类。首先，一方面由于传统发酵是开放式发酵，受到各种微生物相互竞争的影响，上层、中层、下层生长快慢不一，经4—6次翻堆、补水之后，才能使得各层发酵较均匀，增加了发酵的时间；另一方面，由于微生物种类较多，代谢产物较复杂，后期需要近一个月的风干、陈化、除异杂味，也延长了发酵的周期。其次，由于是开放式发酵，受到补水量、气候、温度、局部微生物种类差异的影响，使得个别批次发酵的熟茶质量有差异，难以实现稳定的产品质量。再次，由于在发酵过程中微生物种类较多、繁殖较快且肉眼难以观察、区别，且在开放式发酵条件下空气中的微生物也会自然接种，因此很难做到人为有效的干预。目前，普洱茶固体发酵罐的研制仍以模仿传统渥堆发酵为主，仅仅是把发酵的场地从地面移到了罐体内，并没有实质性的突破。如云南农业大学周红杰研制的《双层保湿转动式普洱茶发酵罐》(申请号200920111698.9)采用卧式不锈钢结构，仅设有支架、罐体、滚筒搅拌设备，罐体设有投料口、排水口等装置，其能够控制参数较少，发酵质量仍然难以保证。技术实现要素：本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种可人为控制普洱茶发酵条件的普洱茶卧式固体发酵罐，包括由罐体支架支撑的罐体，罐体的外部装有夹套，内部有加热丝；在罐体顶部设有投料口、排气口、入水口，补水接种口；罐体底部设 有出料口、水蒸气入口、无菌空气入口、二氧化碳入口、干燥通风口和出水口；所述罐体内还设有贯穿罐体并位于罐体水平轴向的搅拌系统。所述搅拌系统水平放置，包括由右至左依次连接的电机、机架、机座、搅拌轴和底机座；其中，搅拌轴通过轴承套与机座固定并由电机驱动，搅拌轴上还安装有解块装置。所述解块装置是安装在所述搅拌轴上的十字型框体，所述框体内平行于搅拌轴固设有若干搅拌桨。所有搅拌桨都在同一平面。所述框体的上、下边缘至少有一个与罐体内壁紧密接触。所述罐体顶部还设有视灯、压力表、温度表和取样观察口；优选为所述取样观察口为设在罐体侧面不同高度处的若干个用于取样、观察和温度探测的孔。所述补水接种口设有不同孔径的若干个喷头。本发明还有一个目的在于提供一种普洱茶的发酵方法，使用上述普洱茶卧式固体发酵罐发酵得到普洱茶，包括以下步骤：加料、搅拌、灭菌、补水、加热、接种、发酵和烘干；其中发酵时还有取样和调整发酵参数的环节。具体步骤为：(1)加料：将普洱生茶从投料口投入普洱茶卧式固体发酵罐中；(2)搅拌：启动搅拌系统使普洱生茶在罐体内不断翻转，处于蓬松状态；(3)灭菌：从水蒸气入口通入高压水蒸汽至罐体内；(4)补水：通过补水接种口以雾状水对普洱生茶进行补水；(5)加热：启动加热丝，使罐体内温度达到30-50℃；(6)接种：将酵母菌液通过补水接种口喷入罐体内进行接种发酵，酵母菌液的重量为普洱生茶湿重的0.5-10％，酵母菌液的质量体积百分比(g/100mL)为5％；(7)发酵：①发酵：向罐体内通入无菌空气2-4天并保持罐体内温度在30-50℃之间，使酵母菌大量的繁殖并开始发酵，此期间保持罐体内氧气O2含量在15％-21％(体积百分含量)；②取样：在发酵开始后第8-12天取茶样进行pH检测和感官审评；③调整：根据pH和感官审评结果调整所述普洱茶卧式固体发酵罐的发酵参数，并保持发酵参数(如补水、加无菌空气或二氧化碳、升温或降温)，让茶叶在调整好的发酵参数下继续发酵3-5天；④每3-5天重复步骤②和③，直至茶样达到感官审评结果的四级便结束发酵；(8)烘干：待发酵完成后通过干燥通风口向罐体内鼓入大量无菌空气对茶叶进行干燥处理2-4天，使茶叶含水量在11-17％之间，得到普洱熟茶成品。步骤(7)的③调整中具体为：根据pH：当茶样的pH上升到5.8-6.5时，通入二氧化碳并降低温度至10-15℃，降低pH；当茶样的pH下降到4.8-5.6时，通入无菌空气至罐体内氧气含量为21％且调节罐体内温度至30-50℃发酵；根据茶样感官审评结果：当发酵程度在一级或二级时，持续通入无菌空气，同时补水至茶叶含水量在30％-35％，并适当提高罐体内温度至35-37℃进行发酵，加速发酵过程；当发酵程度在三级时，通入二氧化碳至罐体内二氧化碳含量在15％-18％之间，同时降低温度至10-15℃进行发酵，减慢发酵过程并产酸；当发酵程度在五级时，立即停止发酵。本发明提供的普洱茶卧式固体发酵罐，首先，在罐体内对茶叶进行高温瞬间灭菌，而后直接补水、接种发酵，降低了灭菌时的能耗，又避免了离位灭菌带来的不必要的污染；其次，采用棍棒式的搅拌方式是解决茶叶结块最有效的方式，既减少了茶叶结块，又降低了茶叶的损耗；再次，通风口、干燥口、排水口、出料口等集中安装在罐体的同一个部位上，既精化了设计的空间，又减少了管线的接口。本发明的发酵罐和发酵方法改变了传统的普洱茶渥堆发酵技术，将普洱茶发酵的一整套工艺流程全部集中在罐体内完成，解决了离位灭菌后茶叶输送的难题，同时整个发酵过程中补水、通风、干燥都是无菌的，并综合考虑了影响普洱茶发酵的各种发酵条件(微生物种类、潮水量、温度、发酵时间、接菌量、氧气、二氧化碳含量等因素)，实现了茶叶固态发酵的人工可控，有效防止了杂菌的污染。使得普洱茶的生产标准化、规范合理化，实现普洱茶的发酵过程人为可控，从而使普洱茶的品质更稳定、安全、可控。为实现普洱茶的工业化生产提供设备基础，同时利用该发酵方法生产出安全、稳定、高品质的普洱茶，为人工可控发酵提供了研发技术方法，解决了传统普洱茶发酵中存在的质量不稳定、发酵周期长、人力劳动成本高等缺点。附图说明图1所示为本发明的普洱茶卧式固体发酵罐的结构示意图；图2所示为本发明的普洱茶卧式固体发酵罐解块装置结构示意图；图3所示为本发明的普洱茶发酵方法流程图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，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有任何限制。本领域技术人员在本说明书的启示下对本发明实施例中所作的任何变动都将属于本发明权利要求书的范围内。本发明提供的普洱茶卧式固体发酵罐，结构如图1所示，包括罐体1和搅拌系统， 其中，罐体一般是由平放的圆柱形罐身和位于罐身两端的纵截面为圆弧形的两个碗状侧面组成的中空密封空间，罐体1水平放置并由罐体支架17支撑；搅拌系统位于罐体1的水平中心轴线上，并贯穿罐体1。罐体1的外部装有夹套7，夹套7套住大部分的罐体1，主要套装在罐体1的罐身部位。在罐体1顶部的夹套7上设有投料口3、排气口5和入水口26；罐体1上部(未被夹套7覆盖的部位)还设有补水接种口4和视灯25，此外，罐体1还配备有压力表24、温度表23和取样观察口21。其中，投料口3为圆形，直径40cm，可手动开关，采用平面旋转式移动，既省力又方便茶叶倒入；排气口5设在物料口3的开关盖上，直径5cm，同时也可用于灭菌时水蒸汽的排出，排气口5开关采用手动球阀式，孔径大小可调节，一方面可控制罐体内气体组成比例，另一方面在茶叶灭菌时可控制罐体内压力，增强茶叶灭菌的效果；此外，排气口5排出的气体可通过管线连接到检测仪器上，检测罐体内氧气、二氧化碳气体的含量，为控制罐体内气体比例提供参考；补水接种口4的喷头设置了不同孔径，一方面在发酵时用于微生物菌株的接种，此时，选择适合丝状真菌或细菌的喷头，使接种更均匀、发酵更均一，另一方面满足发酵过程中补水，此时用孔径较小的喷头，雾化喷水，使茶叶补水均匀；通过罐体夹套内的电热丝加热使罐体内部升温。取样观察口21有五个，分别设在罐体1侧面的不同高度处，直径5cm，兼具取样、观察和温度探测的功能，其高度距离罐体底部依次为：8cm、20cm、35cm、65cm、80cm，满足各个层面样品的采集。罐体1底部的夹套7上设有出料口22、水蒸气入口13、无菌空气入口16、二氧化碳入口12和干燥通风口11；罐体1下部(未被夹套7覆盖的部位)还设有出水口27。整个罐体底部弧面采用网孔状不锈钢材料制成，过滤精度为0.02μm，即为开放式设计，整体为出料口22，也可作为补水时多余液体的流出口。其中，出料口22长1.2m，宽40cm，也可整体打开，作为卸出罐体内普洱熟茶的通道；在出料口22上分别安置了无菌空气入口16、水蒸气入口13、二氧化碳入口12和干燥通风口11；水蒸气入口13连接有位于罐体外的蒸汽发生器，高温水蒸气通过水蒸气入口13均匀的分布于整个底部出料口，没有死角，使得灭菌更彻底；无菌空气入口16和二氧化碳入口12分别用于通入无菌空气和二氧化碳，这是因为在茶叶发酵前期微生物大量繁殖，代谢会产生二氧化碳，所以要补充无菌空气，在发酵过程中一些厌氧或者兼性厌氧微生物又是必不可少的，为了创造适宜它们生长的环境，就需要通入二氧化碳；干燥通风口11与一台空气压缩机相连接，鼓入的大量空气在整个底部出料口22弧面上均匀分布，加快了干燥的进程。通入罐体内的无菌空气、高温水蒸气、二氧化碳均可手动调节，采用流量计显示。罐体1的入水口26和出水口27与罐体1外部的冷凝水循环塔连接，使罐体1内 温度冷却，通过加热丝升温和冷却水降温实现罐体整体温度维持在10-70℃之间，满足普洱茶发酵各个阶段的温度需要。本发明的卧式固体发酵罐还包括搅拌系统，搅拌系统也水平放置，贯穿于罐体1的两个侧面、位于罐体1的罐身中心轴的位置；搅拌系统的主要构成由右至左依次连接有电机20、机架19、机座2、搅拌轴15和底机座8。其中，搅拌轴15在罐体1左侧通过前轴承套18与机座2固定，在罐体1右侧通过轴承9和后轴承套10与底机座8固定，罐体1内部的搅拌轴15上还安装有解块装置14，如图2所示，解块装置14由固定在搅拌轴15上的两个部分重叠的长方框体——横向长方框体28和纵向长方框体29组成，横向长方框体28和纵向长方框体29在同一个平面，长方框体内平行于搅拌轴设有若干搅拌桨6，搅拌桨6之间的间距可根据发酵方法的实际要求而调整。搅拌桨6材质为食品级刮板，纵向长方体最两端的两根搅拌桨6中至少有一根与罐体内壁紧密接触用以去除黏在罐体内壁上的茶渣。该种解块装置既打散了黏结成块的茶叶，又不致茶叶被破坏得很碎，保证了茶叶的品质，降低了损耗。驱动搅拌轴15的电机20采用变频单向旋转，转速在0-50rpm之间。按以上组装方式得到本发明普洱茶卧式固体发酵罐。本发明发酵普洱茶的方法流程图如图3，具体步骤如下：(1)加料：打开罐体1顶部的投料口3，将普洱生茶以罐体容积的60％-80％的比例投入罐体内，关闭投料口3；(2)搅拌：启动搅拌系统电机20，普洱生茶在解块装置14的搅拌下在罐体内不断翻转，处于蓬松状态；(3)灭菌：通过水蒸气入口13将高压水蒸汽通入罐体内5-20min进行灭菌处理，同时调整排气口5的阀门大小，控制高压水蒸汽的流出量使罐体的压力在0-0.1Mpa；(4)补水：关闭排气口5的阀门，打开补水接种口4，以雾状水对普洱生茶进行补水，补水量为普洱生茶干重的25-40％(按重量)，补水量较优是普洱生茶干重的30％；(5)加热：启动加热丝，使罐体内温度在30-50℃左右(罐体内温度需根据菌株的不同做适当调整，如使用近平滑假丝酵母，罐体内温度保持在35±3℃)；(6)接种：将制备好的酵母菌粉以1:20(W/V，单位kg/L)进行溶解，通过补水接种口4以罐体内普洱生茶湿重的0.5-10％(按重量)进行接种发酵。所用酵母菌粉可为近平滑假丝酵母(Candidaparapsilosis)TMCC70005，保藏号：CGMCCNo.8681；裂褶菌(Schizophyllumcommune)TMCC70002，保藏号：MCCNo.8751；解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)TMCC70010，保藏号：CGMCCNo.8678；(替换原来的70002)戊糖乳杆菌(Lactobacilluspentosus)TMCC70009，保藏号CGMCCNo.8685；毛栓菌(Trameteshirsute)TMCC70006,保藏号CGMCCNo.8572等；以 上菌株均在2014年1月6日保藏于中国普通微生物菌种保藏中心(地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号)；当然也可以使用别的发酵菌株。(7)发酵：①发酵：从无菌空气入口16不断地通入无菌空气2-4天，使酵母菌大量的繁殖并开始发酵，此过程保持罐体内温度不变，此后每天观察发酵进展并取罐体内气体样品进行检测，保持罐体内氧气O2含量在15％-21％(体积百分含量)；②取样：在发酵开始后第10天左右通过取样观察口21取茶样进行pH检测和感官审评(茶样感官审评标准见表2，四级最优，一级-三级为未发酵完全，五级为发酵过头)；③调整：根据pH：酵母菌在茶叶中的生长快慢，会使得茶叶的pH值发生改变，这是调整发酵参数的一个依据。当茶样的pH上升到5.8-6.5时，说明此时酵母菌生长旺盛，茶叶已达到三级发酵程度，此种情况下茶叶口感较淡，应通入二氧化碳并降低温度至10-15℃(即：此时开启入水口26、出水口27与冷凝水循环塔的回路，降低温度，使温度控制在10-15℃之间)使酵母菌在兼性厌氧条件下生长产酸并减慢发酵速度，达到降低pH的目的；当茶样的pH下降到4.8-5.6时，此时酵母菌在厌氧条件下生长，产酸较丰富，应通入无菌空气至罐体内氧气含量为21％进行调节罐体内温度至30-50℃发酵，使酵母在有氧条件下生长，恢复发酵。根据茶样感官审评结果：当发酵程度在一级或二级时，应持续通入无菌空气，同时补水至茶叶含水量在30％-35％，并适当提高罐体内温度至35-37℃进行发酵，促进酵母菌的生长，加速发酵过程；当发酵程度在三级时应通入二氧化碳至罐体内二氧化碳含量在15％-18％之间，使酵母菌处在含氧量不足的空间内，同时降低温度至10-15℃进行发酵，减慢发酵过程并产酸；当发酵程度在五级时，表示发酵已经过度，应立即停止发酵。调整并保持发酵参数(包括温度、通二氧化碳或无菌空气、含水量)，让茶叶在调整好的发酵参数下继续发酵3-5天。④每3-5天重复步骤②和③，直至茶样达到感官审评结果的四级便结束发酵，一般发酵时间在26-34天。(8)烘干：待发酵完成，利用空气压缩机通过干燥通风口11鼓入大量常温的无菌空气(无菌空气入口通风量小、干燥慢，而通风口进气量大，因此从此口鼓入大量无菌空气)对茶叶进行干燥处理，一般通风2-4天，使茶叶含水量在11-17％之间；(9)出料：茶叶干燥完成后，打开罐体底部出料口22，使发酵好的普洱熟茶泄出，完成发酵，得到普洱茶成品；(10)清洗：打开投料口3，用高压水枪将整个罐体清洗干净后关闭投料口3，准备下一轮的发酵。实施例：按以上普洱茶的发酵方法在不同参数条件下发酵出普洱茶，具体参数及得到的普洱茶成品的审评结果见表1所示。表1普洱茶的发酵参数和审评结果表2茶样感官审评标准发酵阶段汤色香气滋味水浸出物含量一级橙红青香类似生茶、略苦涩39.4％二级深红纯正，略闷熟味闷味、堆味明显，滋味薄32.8％三级褐红纯正无异杂味，略厚35.6％四级红褐木香明显，略显陈香略显甜感，滋味醇厚，顺滑38.3％五级红浓略显木香，菌香甜感明显，滋味醇正，略厚33.7％由表1可以看出，用本发明的普洱茶卧式固体发酵罐和发酵方法可以很好地解决传统普洱茶发酵中存在的质量不稳定、发酵周期长、人力劳动成本高等缺点。与传统发酵方式相比，发酵参数更容易控制，周期更短，发酵茶品质更高，产品的安全性、稳定性都有了很大的提高，为实现普洱茶的工业化生产提供设备基础。经过该发酵罐和发酵方法发酵得到的普洱茶具有汤色红浓明亮、陈香明显、滋味顺滑、略带甜感的普洱熟茶。由于目前还没有厂家利用发酵罐发酵普洱茶，仅有
背景技术：
中提到的专利也只是学术上的成果而已，并未推广。与其相比，本发明发酵罐的优点有以下几点：1)、罐体能够实现带料整体常压灭菌，杀死了部分茶叶自带微生物；2)、本发酵罐设置了温控装置，能够使罐体温度控制在10-70℃，有利于人为控制特定微生物的生长；3)发酵过程中的补水、通氧、通风干燥均经过无菌过滤膜，避免了外界微生物的干扰；4)该发酵设备装有二氧化碳通气口，能够控制发酵罐体内氧气、二氧化碳的比例，进而控制发酵过程；5)该罐体配备有5个不同高度的取样口、观察口，能够实时监测不同层次发酵进展。本发明的发酵罐和目前传统发酵工艺相比较：利用该发酵罐能缩短发酵时间至26-34天(传统发酵工艺至少需要发酵6周，晾干需3周，共计也就是63天)，且发酵得到的普洱茶与传统普洱茶相比无异杂味，大大缩短陈化时间，也降低了人力成本，且得到的普洱茶品质稳定性更好，人工可控性更高。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保护范围。当前第1页1 2 3