“十三五”期間，我國(guó)茶葉加工在基礎(chǔ)理論研究、工藝技術(shù)創(chuàng)新、加工裝備和生產(chǎn)線研發(fā)等方面取得了較大突破，為“十四五”茶葉加工的高質(zhì)量發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
“十四五”期間，茶葉加工科技創(chuàng)新將面臨新的挑戰(zhàn)和需求，須以市場(chǎng)需求為引領(lǐng)，瞄準(zhǔn)綠色化、智能化作業(yè)方向，突破重大基礎(chǔ)理論、前沿顛覆性技術(shù)和產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)，努力實(shí)現(xiàn)茶產(chǎn)品品質(zhì)升級(jí)及特色創(chuàng)制，不斷提升茶產(chǎn)品的科技含量和附加值，為茶葉加工業(yè)現(xiàn)代化和茶產(chǎn)業(yè)科技騰飛提供有力支撐。
一、“十三五”期間茶葉加工主要進(jìn)展
1. 加工過程在制品品質(zhì)狀態(tài)進(jìn)一步明確
(1) 在制品物理特性研究
過去5 年，茶葉物理特性的研究主要集中在色澤、熱特性、力學(xué)特性、電學(xué)特性及光譜特征等幾個(gè)方面。研究人員利用機(jī)器視覺追蹤茶葉加工過程的色澤變化，精準(zhǔn)感知葉片的色彩空間分布，初步實(shí)現(xiàn)了萎凋、發(fā)酵、干燥等工序進(jìn)程的把控。茶葉熱特性方面，主要是利用離散仿真和流體仿真技術(shù)，模擬茶葉殺青和干燥過程的熱運(yùn)動(dòng)和熱傳質(zhì)過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)綠茶殺青和干燥設(shè)備的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。茶葉的電學(xué)特性主要集中在紅茶加工領(lǐng)域，用來(lái)捕捉或響應(yīng)揉捻或發(fā)酵過程茶多酚氧化、聚合等反應(yīng)過程，實(shí)現(xiàn)茶多酚含量、揉捻和發(fā)酵適度的無(wú)損感知和判別。茶葉力學(xué)特性研究針對(duì)茶鮮葉或在制品力學(xué)特性變化規(guī)律，改進(jìn)茶葉加工工藝并提出精準(zhǔn)化的工藝技術(shù)參數(shù)。茶葉的光譜特征是最近幾年備受追捧的研究熱點(diǎn)，其中高光譜和近紅外作為最主要的光譜技術(shù)手段與化學(xué)計(jì)量學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)方法深度融合，已經(jīng)在茶葉成分(咖啡堿、兒茶素、茶黃素、茶氨酸) 檢測(cè)、產(chǎn)品(紅茶、綠茶、黑茶等) 分類、成品茶(祁紅、龍井、鐵觀音等) 分級(jí)、加工工序(發(fā)酵、揉捻、干燥) 適度判定、產(chǎn)地溯源和摻雜摻假(摻糖、異物) 檢測(cè)等方面取得實(shí)質(zhì)性突破。
(2) 在制品化學(xué)特性研究
近年來(lái)，學(xué)者們集中梳理了茶葉中主要化學(xué)成分對(duì)茶湯苦味(咖啡堿、非沒食子兒茶素等)、澀味(黃酮醇糖苷、茶多酚、沒食子兒茶素等)、鮮味(茶氨酸、琥珀酸、3-沒食子酰基奎寧酸等) 的貢獻(xiàn)作用，解構(gòu)了綠茶(紫羅酮、苯乙醇等)、紅茶(美拉德反應(yīng)衍生的呋喃等氮雜環(huán)化合物)、烏龍茶(橙花叔醇等)、黑茶(甲氧基苯類物質(zhì)) 等的關(guān)鍵香氣物質(zhì)，闡明了關(guān)鍵呈色物質(zhì)包括黃酮類、兒茶素聚合產(chǎn)物(茶黃素等)、葉綠素和胡蘿卜素類對(duì)干茶和茶湯色澤的影響。同時(shí)，借助代謝組學(xué)方法和高分辨質(zhì)譜技術(shù)(HRMS) 對(duì)茶葉加工過程品質(zhì)成分的動(dòng)態(tài)變化、轉(zhuǎn)化途徑等進(jìn)行更系統(tǒng)和全面的梳理，為加工工藝的精準(zhǔn)化把控提出了更加明確的理論依據(jù)。
2. 傳統(tǒng)加工工藝與現(xiàn)代技術(shù)的融合更為緊密
“十三五”期間，食品加工高新技術(shù)不斷被應(yīng)用于傳統(tǒng)茶葉加工技術(shù)的創(chuàng)新研究，新工藝、新技術(shù)涌現(xiàn)，技術(shù)參數(shù)精準(zhǔn)化逐步深入，茶葉加工技術(shù)得到了多層次、多方位的快速發(fā)展，并不斷向數(shù)字化、定向化邁進(jìn)。
(1) 綠茶加工技術(shù)研究
“十三五”期間，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)課題“綠茶標(biāo)準(zhǔn)化加工技術(shù)研究和裝備開發(fā)”的資助下，扁形、針形綠茶的加工工藝和裝備得到了進(jìn)一步升級(jí)，研發(fā)出珠形、條形綠茶的成套標(biāo)準(zhǔn)化加工技術(shù)，并在產(chǎn)業(yè)上示范應(yīng)用。就工序而言，殺青和干燥是“十三五”期間綠茶加工技術(shù)研究的重點(diǎn)，開發(fā)出滾筒-熱風(fēng)耦合殺青、三相組合式殺青等新技術(shù)，通過多方式組合提升殺青作業(yè)功效和品質(zhì)，研制出滾烘干燥新技術(shù)，能夠提升產(chǎn)品滋味鮮爽度和香氣馥郁度，并針對(duì)清香、栗香等不同風(fēng)味特色分別提出適宜的干燥工藝參數(shù)。
(2) 紅茶加工技術(shù)研究
“十三五”期間，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)課題“工夫紅茶標(biāo)準(zhǔn)化加工關(guān)鍵技術(shù)研究與裝備研發(fā)”等項(xiàng)目的資助下，富氧萎凋、補(bǔ)光萎凋、動(dòng)態(tài)發(fā)酵等一系列工夫紅茶加工新技術(shù)開發(fā)成功，初步實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)工夫紅茶或特色工夫紅茶的定向化加工。通過技術(shù)的集成創(chuàng)新，研究提出不同類型(大葉種、中小葉種)、不同嫩度(一芽一葉至一芽二葉、一芽二葉至一芽三葉等) 原料的工夫紅茶標(biāo)準(zhǔn)化加工工藝技術(shù)，并在產(chǎn)業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。
(3) 烏龍茶加工技術(shù)研究
烏龍茶設(shè)施做青技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化，對(duì)做青環(huán)境的溫度、濕度、光照、光質(zhì)等參數(shù)實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)調(diào)控，標(biāo)準(zhǔn)化工藝參數(shù)得到改善(如光波波長(zhǎng)>520 nm，做青葉含水量65%～68%時(shí)較佳)，擺脫天氣制約，提升生產(chǎn)效率的同時(shí)，品質(zhì)穩(wěn)定性也得到有效改善;烏龍茶機(jī)械水篩搖青技術(shù)、組合式造型(包揉) 技術(shù)等在產(chǎn)業(yè)上得到初步應(yīng)用，取得了較好成效。福建農(nóng)林大學(xué)孫威江主導(dǎo)制定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“ 烏龍茶第4 部分：水仙(GB/T 30357.4—2015) ”榮獲2018 年福建省標(biāo)準(zhǔn)貢獻(xiàn)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
(4) 黑茶加工技術(shù)研究
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)主持的“黑茶提質(zhì)增效關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”項(xiàng)目發(fā)明了黑茶誘導(dǎo)調(diào)控發(fā)花、散茶發(fā)花、磚面發(fā)花及品質(zhì)快速醇化等加工新技術(shù)，大力提升了黑茶產(chǎn)業(yè)的加工技術(shù)水平，并在2017 年榮獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
(5) 白茶加工技術(shù)研究
“十三五”期間，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所主持的“白茶提質(zhì)增效關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”項(xiàng)目，揭示了白茶儲(chǔ)存陳化機(jī)理，發(fā)現(xiàn)了白茶貯存年份相關(guān)的特征性生化成分，研發(fā)了生物酶法提高白茶滋味品質(zhì)技術(shù)等新技術(shù)，提升了白茶生產(chǎn)效率與品質(zhì)。
(6) 黃茶加工技術(shù)研究進(jìn)展
悶黃是黃茶加工技術(shù)研究的重點(diǎn)。開發(fā)出新型通氧悶黃技術(shù)，不僅可縮短悶黃時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，而且有助于可溶性糖的積累，形成黃茶甜醇口感;明確了濕葉悶黃技術(shù)的適宜參數(shù)。
3. 茶葉加工機(jī)械裝備性能不斷提升
“十三五”期間，隨著制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展，傳統(tǒng)茶葉加工機(jī)械性能取得了較大發(fā)展， 單臺(tái)(套) 制茶機(jī)械參數(shù)調(diào)控更簡(jiǎn)便、更準(zhǔn)確，新型節(jié)能技術(shù)在茶機(jī)上的應(yīng)用更加多元，連續(xù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化水平大幅度提高，配套生產(chǎn)線陸續(xù)在各茶類生產(chǎn)中出現(xiàn)，有效解決了勞動(dòng)力緊缺、標(biāo)準(zhǔn)化程度低等問題。
“十三五”期間，加工新裝備不斷涌現(xiàn)，參數(shù)調(diào)控更為精準(zhǔn)。由安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)主持的“茶葉數(shù)字化品控關(guān)鍵技術(shù)研究與裝備創(chuàng)制”課題，開發(fā)出茶鮮葉原料質(zhì)量分析儀、近紅外光譜無(wú)損檢測(cè)裝備等，可進(jìn)行鮮葉質(zhì)量等級(jí)、茶葉色香味形品質(zhì)的綜合評(píng)判，推動(dòng)了茶葉數(shù)字化品控和裝備的提升，于2018年獲得安徽省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。此外，國(guó)內(nèi)外科研人員借助仿真模擬技術(shù)、多元技術(shù)融合等手段，創(chuàng)制出系列新設(shè)備，尤其提升了設(shè)備參數(shù)精準(zhǔn)度。新技術(shù)、新能源不斷應(yīng)用于茶葉加工裝備上，促使茶葉加工向綠色、節(jié)能、安全、清潔方向發(fā)展，風(fēng)味品質(zhì)和衛(wèi)生品質(zhì)均得到提升。連續(xù)化、標(biāo)準(zhǔn)化加工生產(chǎn)線正向初步數(shù)字化作業(yè)邁進(jìn)，多個(gè)茶類的標(biāo)準(zhǔn)化加工生產(chǎn)線得到廣泛應(yīng)用。
4. 特色新產(chǎn)品層出不窮，滿足消費(fèi)者多元化需求
“十三五”期間，食品、農(nóng)產(chǎn)品加工新技術(shù)與茶葉加工技術(shù)進(jìn)一步融合，開發(fā)出多種特色茶產(chǎn)品，不斷滿足消費(fèi)者多元化需求。如利用調(diào)節(jié)作業(yè)環(huán)境氧氣濃度、特定低溫等條件，制得含量達(dá)5.98%的高EGCG烏龍茶;通過特定原料、工藝技術(shù)和加工裝備的有機(jī)融合，定向開發(fā)出風(fēng)味品質(zhì)穩(wěn)定一致的嫩栗香綠茶、甜醇味紅茶;借助特定的栽培和加工技術(shù)，創(chuàng)制出糯甜香紅茶、海苔香龍井茶，以及藍(lán)莓香毛峰茶等;以厚軸茶、龍芽楤木、木姜葉柯葉等植物嫩芽葉為原料，融合茶葉加工工藝制得具有降血壓等特定保健功能的茶產(chǎn)品。
二、“十四五”茶葉加工發(fā)展方向
隨著全球資源短缺問題的加劇，以及人們對(duì)自身健康的日益關(guān)注，茶葉加工在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、市場(chǎng)需求、技術(shù)發(fā)展等方面亦將發(fā)生較大轉(zhuǎn)變。茶產(chǎn)品的特色風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)健康并重，數(shù)字化、智能化等高新技術(shù)的需求更為迫切。
1. 茶葉加工趨向定向化和精準(zhǔn)化
隨著科技的不斷進(jìn)步以及人們消費(fèi)理念由單純追求風(fēng)味向風(fēng)味與保健兼顧的轉(zhuǎn)變，未來(lái)茶葉產(chǎn)品的創(chuàng)制將向著多元化和個(gè)性化需求發(fā)展。茶葉加工科技將持續(xù)以消費(fèi)需求為導(dǎo)向，逐步實(shí)現(xiàn)加工過程技術(shù)參數(shù)的精準(zhǔn)化作業(yè)，對(duì)產(chǎn)品的風(fēng)味品質(zhì)和特定組分將趨向定向化調(diào)控。
“十四五”期間，圍繞茶葉加工的定向化和精準(zhǔn)化，將重點(diǎn)在以下幾方面開展深入研究。
(1) 通過分子感官技術(shù)、多組學(xué)分析、大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)等多種技術(shù)的融合創(chuàng)新，挖掘出茶葉特色風(fēng)味品質(zhì)關(guān)鍵組分，明晰其在加工過程中的動(dòng)態(tài)衍變規(guī)律和形成機(jī)制。
(2) 通過傳統(tǒng)工藝技術(shù)創(chuàng)新以及食品加工高新技術(shù)的融合，系統(tǒng)研究茶葉感官風(fēng)味和品質(zhì)成分的調(diào)控技術(shù)。
(3) 借助現(xiàn)代傳感、CFD 仿真模擬、自動(dòng)控制等技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，開展加工裝備和技術(shù)參數(shù)精準(zhǔn)化研究，實(shí)現(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工藝流程、質(zhì)量控制與精準(zhǔn)加工的高效協(xié)同。
(4) 通過原料、工藝、裝備的有機(jī)整合，創(chuàng)制特色風(fēng)味新產(chǎn)品。
2. 茶葉生產(chǎn)由制造向“智造”升級(jí)
隨著工業(yè)4.0 和5G時(shí)代的來(lái)臨，AI 技術(shù)將得到快速發(fā)展，并推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人制造技術(shù)的顯著提升，機(jī)器人替代人工成為未來(lái)必然趨勢(shì);茶葉加工裝備的智能化程度亦將不斷提高，智慧工廠將逐步取代傳統(tǒng)加工工廠。
“十四五”期間將圍繞智能化、傳承制茶工藝數(shù)字化等產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)需求，重點(diǎn)開展以下研究。
(1) 通過茶學(xué)、食品、機(jī)械、自動(dòng)化和信息科學(xué)等多學(xué)科交叉集成，創(chuàng)新研究在制品狀態(tài)數(shù)字化表征及智能感知技術(shù)、反饋控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)的遠(yuǎn)程/終端專家決策。
(2) 通過對(duì)加工裝備機(jī)械材料特性與安全性、數(shù)字化設(shè)計(jì)、仿真優(yōu)化等新技術(shù)、新原理、新材料研究，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能化核心裝備。
(3) 依托云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將茶葉單機(jī)加工裝備進(jìn)行集成，創(chuàng)制出智能化生產(chǎn)線，形成全程自動(dòng)化作業(yè)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“機(jī)器換人”，促進(jìn)茶葉生產(chǎn)由制造向“智造”升級(jí)。
來(lái)源：中國(guó)茶葉
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