烘焙是铁观音加工中极其重要的一个环节，通过减少茶叶中的水分不仅可以稳固茶叶品质，使茶叶香高味醇，还有利于茶叶贮存。安溪铁观音作为闽南乌龙茶的代表之一，因其独特的韵味深受消费者喜爱。在消费升级，消费者需求多样化的趋势下，茶叶生产不仅要满足多样化茶叶品类的需求，还要不断改善茶叶加工技术，使其更高效、清洁和安全。
目前茶叶烘焙大多采用焙笼炭焙和电烘箱烘焙，炭焙污染环境，能源利用率低，但焙出的茶叶品质高于节能清洁的电烘箱烘焙。红外线波长较长，具有集束性、穿透力强的特点，可以使茶叶颗粒由表及里同时受热，同时熟化，兼具炭焙的优点与清洁节能的特点。
研究设计了一种远红外线烘干机，通过控制不同碳化硅棒的通电开关，来调节温度和远红外线的强度，控制烘焙程度，同时应用PLC控制技术，加强人机界面和软件设计，实现自动化、智能化，为铁观音高效安全生产提供指导。
01
现有的烘焙手段
目前铁观音烘焙有两种方法：
一是采用传统手工做法，即手工拣梗，用人工簸箕或笳箩筛分和风选细碎茶末，再用焙笼来烘焙茶叶。燃料采用荔枝木、油柿木等木头做成的木炭。这种做法的优点是烘焙出来的铁观音香气高强、滋味醇厚、品质稳定，其缺点是产量低，一个劳动力每天烘焙茶叶只有7~10 kg，而且造成能源浪费，破坏环境。
二是采用单机作业，即用拣梗机进行拣梗，用筛分机和风选机等处理茶叶细碎茶末，再用电烘箱烘焙茶叶。其优点是生产效率显著提高，一个劳动力每天可以烘焙茶叶40 kg，其缺点是单机作业需要人工搬运，容易造成浪费和茶叶的二次污染，成品率较低，而且电烘箱烘焙的茶叶品质不稳定，容易返青。
02
电烘箱“五段烘焙法”
烘焙火候控制是否得当将直接影响茶叶的色、香、味。目前，广大茶企采用单机作业方式。烘焙火温掌握波状方式为佳，可使热化作用有上下起伏的变化，更能吃火，使各种内在物质变化多样。一般采用“高、中、高”的方式，即高温去除水分和杂质，烘至“水味消”，香气清纯;中温使茶叶缓慢、充分地吸收热能，内含物质变化平稳;后段短时高温，进一步热化作用，巩固烘焙热化成果，进一步提高香气，烘焙完成后，茶叶要快速冷却，采用冷湿风或冷风吹凉，起到固化香气的作用。
在长期实践过程中，研究团队整理归纳出了电烘箱“五段烘焙法”，波段介绍和技术要点分别如表1和图1所示。
以烘焙祥华铁观音为例，第一波段时间为42 min，温度控制在90 ℃，烘焙后的铁观音气味清纯、清香明显、无杂味、滋味平淡、汤色黄绿;第二波段时间为96 min，温度控制在105 ℃，以加热的空气作为传热介质，对毛茶颗粒的外表进行烘烤，使之达到外表熟化，直到茶叶带轻微火香、香气熟化、滋味醇和、略带涩味、汤色黄绿;第三波段为内熟波，温度控制在115 ℃，时间为108 min，毛茶颗粒随着温度的提高，从外到内，由表及里逐渐烤熟，直到茶叶带火栗香、滋味醇和略浓、回甘较慢、汤色金黄;第四波段为回甘波，温度控制在98~120 ℃之间，在茶叶烤熟的前提下，用变化的温度调节茶汤的滋味，这是五波烘焙法的关键一波，每间隔15 min，茶师需拉开电烘箱，取样审评，直到茶叶带火栗香、滋味醇和、甘爽、回甘快、水顺滑、汤色金黄;第五波段为提香波，温度控制在125 ℃，为了固定茶叶香型，呈炒米香、焦糖香或蜜糖香，必须瞬间提高烘箱温度，而后急速冷却，以达到固定香型的作用，时间为24 min，使茶叶火香浓带焦香味、滋味醇和、带甜感、回甘快、水顺滑、汤色金黄。急速冷却一般采用电风扇、清水雾化或空调降温等方法。
“五波烘焙法”是目前国内较为先进的方法，但存在电烘箱容量有限的问题，烘箱里共16层隔板，每层隔板摊放2~2.5 kg的茶叶，厚度一般为3~4 cm，摊放受热不均，难以烤熟，容易出现返青现象，使品质下降，影响效益;随着茶园集约化的经营，每天生产出来的干毛茶数量越来越多，用单机电烘箱作业，难以适应规模化加工，产量不高，会拖延出口期限，影响企业信誉，造成损失。
03
自动化远红外线烘焙铁观音精制技术
1、自动化远红外线烘焙机
在铁观音制作过程中，初制的关键是做青，俗话说“看天做青”，天气的温度和湿度是初制的两大因子;而精制的关键技术是火候，俗称“茶为君，火为臣”，温度和时间是精制的两大因子。如何看茶焙火，历来是茶师的技术难题。在长期实践过程中，发现茶农采用传统的木炭烘焙，木炭烘焙除了产生热量外，还有木炭发出的远红外线，使之比电烘箱烘焙出来的茶叶烤得熟、烤得透，滋味更加醇和。究其原因，是木炭所发出的红外线具有很强的穿透性，使茶叶颗粒由表及里同时受热，同步熟化。
基于这一物理现象，课题团队引进一种远红外线烘干机，总长度为12 m，里面有4层活动链板，链板总长度为48 m，每层链板安装22根碳化硅棒(第三层为24根)，每根碳化硅棒负载1kW，通电后碳化硅棒会发出远红外线，远红外线波长较长，具有集束性、穿透力强的特点。
由于碳化硅棒发出的射线为远红外线，该区域波长较长，热量大，温度高，可以使受热物体短时间内获得较多能量。同时应用PLC(Programmable logic controller，可编程逻辑控制器)控制技术，加强人机界面和软件设计，控制不同碳化硅棒的通电开关，来调节温度和远红外线的强度，以及每层链板的行进速度，把链板的速度控制在0~120 cm/min之间，由此掌握远红外线烘干机的烘焙时间，以达到控制火候的目的。
2、全自动远红外线烘焙铁观音精制技术流程
给料机→拣梗机→色选机→筛分机→风选机→目视选别机→静电拣梗机→储料桶→提升机→远红外线烘干机→急速冷却机→匀堆→包装
3、全自动远红外线烘焙铁观音精制技术参数
根据波尔兹曼四次方定律，即物体表面受照射能力与其绝对温度的四次方成正比，也就是随着温度的升高其照射能力以四次方的数值跃增。采用中控设备，90条碳化硅管发光发热棒，采用三组不同的控制方法，即50 kW、70 kW、90 kW，形成弱照射(低温)、中照射(中温)、强照射(高温)三组控制方案。
另一技术指标是茶叶在链板上的行进速度，整个远红外线烘干机长12 m，分四层转动，共有48 m的链板长度。链板的行进速度在0~120 cm/min之间，试验采用三种不同的控制方法，即高速区为80~120 cm/min，中速区为50~80 cm/min，低速区为0~50 cm/min。
根据照射温度和链条行进速度两项因子，结合生产经验和机器参数设置不同的控制参数，形成以下9种烘焙方案，如表2所示。
结合在长期生产实践中总结出的“五段烘焙法”原理，首先，控制远红外线强度也就是照射温度方面，第一层链板，温度可调节为中低温，以达到去水去杂的目的，这层的碳化硅棒可通电10~14根;第二层链板，可调节中高温，以达到茶叶烤熟的目的(远红外线穿透力强，可使茶叶由表及里同时受热，外熟与内熟可同时掌握，大大提高生产效率)，该层碳化硅棒可通电14~16根;第三层链板有24根碳化硅棒，共分三组，用变化的温度调节茶汤的滋味，可调节通电的碳化硅棒的根数及链板的行进速度来达到回甘的目的;第四层链板可调节为高温，以达到提香的目的，一般通电18~22根碳化硅棒。
其次，调节链板的行进速度方面，第一层链板可调节为快速区域，速度控制在80~120 cm/min，以达到快速去水去杂的目的;第二层链板为慢速区域，速度为0.5~50 cm/min，促使茶叶熟化。第三层链板根据生产实际需要控制链板行进速度，以达到茶叶回甘的目的;第四层链板为快速区域，链板速度控制在100~120 cm/min，以达到快速提香的目的。远红外线烘干机示意图如图2所示。
对不同季节、不同老嫩程度的铁观音，进行技术方案的调整，以加工出品质优良的产品。
· “清明前茶”，其茶叶在清明节就采摘，茶叶较嫩，含水量较高，可采取以下技术方案：
第一层采用低温低速→第二层采用中温中速→第三层采用中温低速→第四层采用高温高速
采用这一方案，其产品滋味醇厚，音韵强，香气浓郁，汤色金黄，呈炒米香或蜜糖香。
· 冬片茶，其茶叶在冬至后采摘，含水量低，茶叶较粗老，可采用以下技术方案：
第一层链板采用低温高速→第二层和第三层链板采用中温低速(通过慢烤促使粗老茶叶内含物质的转化，以增加可溶性物质)→第四层链板采用高温中速
因稍长时间的高温，促使较粗老的茶叶呈现焦糖香的品质风格。
将“五段烘焙法”原理应用在远红外烘焙机的实际操作中，不仅能大大提高浓香型铁观音的风味品质，也有利于铁观音生产的标准化、清洁化。
4、全自动远红外线烘焙铁观音工艺优势
(1)提高茶叶卫生状况。从毛茶到成品实现全自动化加工，做到茶叶不落地，避免二次污染，提高卫生状况;
(2)提高效率。从毛茶拣梗到成品装箱，全过程只要4个多小时，加工量从单机烘箱的40 kg，提高到640 kg，烘干时间从6 h(不计算人工拣梗和筛分时间)缩短到4 h，效率显著提高;
(3)节省能耗和劳动力，单机电烘箱负载9 kW，要烘焙640 kg铁观音，需要单机电烘箱能耗：9×(640/40)×6=864 kWh，而全自动远红外线烘干机功率最高位90 kW，按满负荷运载计算，烘焙640 kg茶叶所需的远红外线烘干机能耗：90×4=360 kWh。对比之下，全自动远红外线烘焙生产线比单机烘焙节省504 kWh，烘焙每千克茶叶节省能耗0.79 kWh。且无需人工搬运茶叶，减少劳动力成本的投入，避免茶叶产生细末等造成浪费。
04
结论
烘焙是浓香型铁观音制作工艺重要的一道工序，研究结合生产实践总结优化出“五段烘焙法”，借鉴传统木炭烘焙原理，将远红外线波长较长、能量高的特点应用到铁观音的烘焙工序上，同时把各工序的技术参数编程到PC电脑控制板上，实现机器的自动化、智能化操作，不仅大大提高了企业生产效率，并且节约能耗，对满足不同消费者需求、提高茶叶经济效益具有一定指导意义。
来源： 中国茶叶加工
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