云南曬青毛茶物理特性研究

張永華，張海東，趙玉清，寧旺云

（云南農業大學工程技術學院，云南 昆明 650201）

云南曬青毛茶是經過初加工后的半成品，通常選取大葉種茶的鮮葉，殺青、揉捻后，采用日光曬干而成，是制作普洱茶的初級原料。用于加工普洱茶的曬青毛茶以外形的條索、色澤、整碎和凈度，以及內質的香氣、滋味、湯色和葉底作為評價指標，劃分為特級、一至十級共11個等級。

研究茶葉的物理特性可以為茶機的設計提供依據，改善茶機性能，還可為自動化控制茶葉加工提供重要信息，對提升茶葉加工效果和茶葉品質有重要意義。

通過研究不同等級曬青毛茶的容重、休止角、靜摩擦角和抗剪強度等物理參數，獲得普洱茶加工過程的基礎數據，并分析其變化規律，以期為普洱茶加工工藝的優化提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為寧洱茶廠提供的2012年春二、四、六、八、十級共5種曬青毛茶（以下簡稱“毛茶”），試驗毛茶濕基含水率為10±2%。

1.2 試驗方法

茶葉加工過程為：鮮葉采摘→殺青→揉捻→日光干燥。

1.2.1 容重的測定 采用量筒法測定茶葉容重。茶葉加料方法有自然堆放法、壓重法和振實法等。試驗選擇自然堆放法，手工加料，使供試材料表面基本和容器刻度線平齊，讀取容積數值，稱量茶葉質量。茶葉容重計算公式為：

式中，γ為茶葉容重（kg/m3）；G為茶葉質量（kg）；V為茶葉所占量筒容積（m3）。

1.2.2 休止角的測定 休止角的常用測定方法有注入法、排除法和傾斜法等。試驗采用注入法測定茶葉的休止角。茶葉經漏斗從0.5 m 高處自然連續下落至圓形料盤上，形成圓錐體。測量茶葉錐體高度和料盤直徑。茶葉休止角計算公式為：

式中，α為茶葉休止角（°）；H為錐體高度（mm），D為料盤直徑（mm）。

1.2.3 靜摩擦角的測定 采用斜面法測定毛茶與常用茶機材料鋁板、不銹鋼板和鍍鋅鐵皮的靜摩擦角。毛茶在不同材料上開始滑動的傾斜角度，即為茶葉與不同材料的靜摩擦角。

1.2.4 抗剪強度的測定 參照土壤和稻谷等農業物料的抗剪強度測定方法，采用直剪儀測定茶葉的抗剪強度，直接剪切儀如圖1所示。根據庫倫定律，茶葉的抗剪強度與滑動面上受到的正應力成正比，計算公式為：

式中，τ為任意截面上的剪應力（kPa）；σ為任意截面上的法向應力（kPa）；c為茶葉的黏聚力（kPa），茶葉屬于散粒物料，一般認為茶葉不存在黏聚力，即c=0；φ為茶葉內摩擦角（°）。

2 結果與討論

2.1 毛茶容重

容重測定結果顯示：二級、四級、六級、八級、十級毛茶的容重分別為115.2±3.2、126.7±3.0、144.3±3.7、151.2±4.1、155.8±5.6 kg/m3；其中，二級毛茶容重最小，十級毛茶容重最大。其原因主要是隨著毛茶等級的降低，碎茶和梗片所占的比例越來越大，致使毛茶容重增大。

2.2 毛茶休止角

休止角測定結果顯示：二級、四級、六級、八級、十級毛茶的休止角分別為52.3±2.1°、52.8±3.2°、52.9±3.3°、53.7±4.4°、55.2±4.2°；二至六級毛茶休止角變化不顯著，八級和十級毛茶休止角明顯增大。這主要是由于八級和十級毛茶條索較粗實、疏松，葉片之間的鉤掛現象嚴重，致使休止角增大。

2.3 毛茶靜摩擦角

從表1中可以看出，毛茶的靜摩擦角受材料的表面粗糙度影響顯著，與不同茶機材料的靜摩擦角均隨著毛茶等級的降低逐漸增大。

2.4 毛茶抗剪強度

在法向應力10～40 kPa的范圍內對試驗毛茶進行剪切試驗，試驗結果如圖2所示。對試驗數據進行線性回歸處理，回歸直線的傾角即為茶葉的內摩擦角，結果顯示：二級、四級、六級、八級、十級毛茶的內摩擦角分別為33.13°、37.62°、38.95°、43.46°、46.12°。

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從試驗結果中可以看出，隨著毛茶等級的降低，毛茶的內摩擦角顯著增大。這主要是因為低等級的毛茶中含有較多的梗片，梗片的抗剪強度明顯大于葉片。

毛茶的內摩擦角隨著等級的降低逐漸增大，內摩擦角隨著法向壓力的增大而減小。一般認為，茶葉屬于缺乏黏聚力的散粒物料，其休止角等于內摩擦角。但試驗所得的毛茶內摩擦角均小于休止角，高等級毛茶的內摩擦角與休止角數值差距較大。

剪切試驗的結果還反映了不同等級毛茶的流動特性。高等級毛茶的抗剪強度曲線靠近σ軸，其抗剪強度較低，而且抗剪強度隨物料的壓實程度增加緩慢，因此具有較好的流動性。

從圖2中還可以看出，由于茶葉的非均質性，其不是理想體，試驗結果呈現一定的離散性。試驗擬合強度直線與縱坐標的截距并不為0，即c≠0，供試毛茶表現出一定的黏聚性。需要指出的是，由于受供試材料和條件的影響，結果往往存在較大差異，曬青毛茶存在黏聚性是否為普遍現象有待進一步研究。

3 結 論

試驗以不同等級的云南曬青毛茶為材料，對其物理參數進行測定分析，得出以下結論：（1）二至十級曬青毛茶容重為115.2～155.8 kg/m3；（2）二至六級毛茶休止角變化不顯著，在52.3°～52.9°范圍內波動，八級和十級毛茶由于條索較粗實、疏松，葉片之間的鉤掛現象嚴重，致使休止角分別增大到53.7°和55.2°；（3）毛茶與不同茶機材料的靜摩擦角隨著毛茶等級的降低逐漸增大；（4）隨著毛茶等級的降低，抗剪強度顯著增大，流動性變差，毛茶內摩擦角均小于休止角，高等級毛茶的內摩擦角與休止角數值差距較大。

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