茶葉加工中微波技術的系統應用

司東杰

（中北大學電氣與控制工程學院，山西太原 030051）

1 茶葉加工微波技術現狀

1.1 微波殺青能量原理

殺青是茶葉加工中最重要步驟，關系著茶葉的品質保留及干燥后的口感、質量。我國傳統茶葉加工均以人工方式進行炒制干燥法殺青，但炒制出來的效果煙焦味太重，茶葉原色變化較大且炒壞、炒碎的茶較多。隨著茶葉市場的繁榮以及茶工業技術的發展，利用微波技術進行殺青已經成了現代大中茶企的主要殺青方法。微波殺青不同于傳統殺青，微波殺青利用微波輻射，將茶葉中的水分隨輻射同步旋轉，導致茶葉內外部摩擦生熱。同時升溫后，茶葉的內部分子溫度高于外部溫度，內部的大量水分從茶葉中溢出蒸發，從而達到茶葉殺青和鮮葉干燥的效果。微波殺青在短時間內，通過茶葉自身的內外溫度差，利用能量輻射將其反向熱傳遞快速干燥。微波殺青不僅能夠達到殺青干燥的效果，還能通過破壞細胞壁，殺死茶葉內部的細菌和蟲卵，讓茶葉更加潔凈。

1.2 微波加工技術支持

首先，微波加工的技術支持主要來源于微波技術的產生和出現。微波的大致頻率為300兆赫到30萬兆赫，通過快速變化的高頻電磁場，將微波內的茶葉升溫、加熱、干燥。這便是微波的熱效應技術支持。在茶葉的加工中，不僅利用了微波技術的熱效應，還利用了微波技術的殺菌技術機理。通過微波的熱效應和生物效用共同作用，茶葉上的細菌失去繁殖和生存的條件。不同于單一的熱效應，其微波技術的生物效應能夠破壞茶葉細菌細胞膜的性能，直接抑制細菌的生長。綜上，微波加工的技術支持以微波技術、干燥技術、熱能技術以及生物技術為主。

1.3 微波加工機器選用

茶葉微波加工機器的選用多樣性十分豐富，其根據不同茶企廠商的設備資金供給不同而不同。一方面，對于大中型集團茶企，茶企旗下的茶工廠的微波殺青機器，以振腔式微波干燥器為主。振腔式微波干燥器具有連續性運作機理，能夠自動調節殺青過程中的頻率。這類機器能夠支持大型茶廠家，在安全高效的環境下，連續不斷的進行茶葉生產。另一方面，對于許多中小企業來說，微波殺青機器主要以慢波型微波干燥器、波導式微波干燥器為主。這類設備使用較為簡易，設備制造成本也更為低廉。因此，使用時出現的弊端較多。例如微波泄露、微波操作過量、調控不足等問題時有發生。除此之外，各類近年來新興的微型茶企業，因廠房較小、人員不足，使用的微波設備以微波箱，即最基礎的微波爐為主。有些微型企業也會配備微波干燥機。綜上，微波技術下機器的選用較為豐富，但基于不同公司的個體情況不同，其微波產品的功能性選用也有個體差異。

2 茶葉加工微波技術的系統應用分析

2.1 加工系統社會效益分析

茶葉的微波加工技術的產生，具有良好的社會效益。從微觀上來說，微波加工的茶葉口感、色澤等質量層次更高。對于市面上最常見、平價價格的綠茶來說，其加工質量的提高，也促進了我國民眾生活水平的提高。茶文化的復興繁榮下，茶葉已經成了人們的日常飲品。但市面上傳統炒青而產出的茶葉質量參差不齊，人們在飲茶中無法從口感享受中獲得高層次的情感享受。微波技術的出現，在提高茶葉品質的同時提高了民眾的社會生活質量。從宏觀角度來說，微波技術的出現，是我國茶葉加工的一大革新。其保證了高品質茶葉的原有色澤、香氣和味道在殺青干燥的時候不改變，并最大限度地保持了茶多酚、茶葉堿等微生物元素的成分含量，提高了我國與外國的茶文化交流檔次和出口標準，促進了茶葉的出口量增加，提升了我國的國際地位和傳統文化影響力。

2.2 加工技術生態效益分析

傳統的茶葉加工會以燃氣、煤氣或木材燒制來進行殺青，不利于生態環境的保護與維持。微波技術不僅以工廠形式大批量生產茶葉，保證茶葉自身的衛生質量，還避免了過度的煙霧污染和茶葉殘渣丟棄，保護了生態環境。由此可見，微波加工技術具有良好的生態效益。但隨著茶工廠的頻繁開設，和各類微波設備的質量不一，在程式化的微波系統應用中，微波輻射泄漏等情況也時有發生。輕微的微波輻射泄漏并不會造成生態影響，但在茶工廠密集、茶葉生產產量大的情況下，微波輻射會對人體和生態造成一定影響。為提高茶葉微波技術加工的生態效益，經過技術改革和試點應用，微波技術設備的人工調控開始逐步加入計算機系統應用功能，以設備自我調控為主導，在機械實時監控的情況下防止微波故障的發生。

2.3 加工程度經濟效益分析

茶葉微波加工的應用大幅提高了茶葉生產的經濟效益，但經濟效益的提高程度也與加工程度設備使用有關。一方面，根據調查可知，相較于傳統加工，微波加工的成本更大，但產出的茶葉效益更高。因傳統加工而產生的碎茶、茶渣消耗較小；茶葉微波殺青后的產量比重更大。而經過微波干燥殺菌后的茶葉質量更高，賣出的市場價也更高。另一方面，高質量、高價格的茶葉，隨之而來的是高昂的微波設備成本。對于銷量較好、茶葉本身市值較高的茶葉，茶葉的利潤能夠平衡高昂的設備使用和維護成本；但對于部分中小茶企來說，茶葉的微波加工維護成本無法與茶葉營銷平衡，茶企會出現虧損狀態，經濟效益下降。綜上，對于微波加工的設備損耗與茶葉盈利的經濟效益之間，如何尋找其系統應用的平衡點，是每個茶工廠都要的首要考慮問題。

3 茶葉加工微波技術的系統應用拓展

3.1 自動化控制減輕勞動強度

以往的微波技術系統應用，多以人工控制系統來進行設備操作以及工廠事項處理。對于成噸大批量的茶葉生產來說，工作人員的勞動強度依舊很大；并且人工手動控制的設備調試也會出現操作不當的失誤。在茶葉微波加工技術逐步完善的現代社會，為減輕基礎性勞動人民的勞動強度，微波加工的系統化應用開始提上日程。微波加工的系統應用是對微波加工技術的整合發展。一方面，微波加工的系統應用自備操作監測功能，可以對茶葉的鮮葉狀態進行監測，從而調試微波輻射度指標和時長。另一方面，微波加工的系統應用具有自動化控制技術，可以實時調節微波加工的進程，更加精準的完成茶葉加工。綜上，自動化控制下的系統應用功能，可以改變工人的勞動條件，降低工人勞動強度，減少人工產生的勞動失誤。

3.2 無菌空間降低環境污染度

微波技術加工的無菌空間，不僅能夠保證茶葉的質量安全，還能夠保證人體和周邊環境的質量安全，降低污染程度。首先，在現有的茶葉微波加工中，考慮到茶葉的農藥殘留問題。在微波殺青的過程中，對茶葉進行農藥成分降解處理，以免微波加工過程中農藥殘留通過微波輻射傳達到周圍工人體內。其次，升級茶葉飲用衛生標準。考慮到微波加工中的少量特殊細菌成分，完善和升級微波加工設備，將微波技術的波段、波形升級，完全殺死大腸桿菌、霉菌等有害菌種，提高茶葉加工后的品質。最后，適當選用正規微波設備，并選購實時輻射勘測設備進行監測，使微波加工時的輻射程度最小化。

3.3 智能化加工平衡成本損耗

前文提到，茶葉的營銷利潤和設備成本的平衡度有待提高。除了基礎的設備購置成本外，設備的使用成本以及損耗修復成本，會比原裝設備頭次購進的成本還高。通過調查得知，設備的損耗維護費用，很大程度是工人的操作不當造成的。部分工廠為追求進度，將能夠微波加工的茶葉過量放置，導致機器運作失效；或過度使用機器而不維護、或過量使用超過機器能夠承受范圍的微波強度。基于此，必須將智能加工融入茶葉加工的系統應用中，以智能取代人工，避免機器的損耗修復費用。利用智能系統，自動調節和監督機器使用頻率和速率，保證設備的高效安全運轉，從而提高茶加工的經濟效益。

4 結論

在茶葉加工微波技術的系統應用及設備拓展中，我國茶葉加工更加高效便捷，加工的質量指標也有所提升。在智能科技逐步更新的時代，茶葉的微波技術得以不斷革新拓展，茶葉的自身品質在加工中得到完整的優化保護，茶葉市場的價值和層次也不斷提升。