一种普洱熟茶发酵罐的制作方法

本实用新型属于发酵设备技术领域，更具体地，涉及一种普洱熟茶发酵罐，该普洱熟茶发酵罐具有自动控制、品质高且稳定、发酵效率高等特点，尤其适用于普洱熟茶的发酵。

背景技术：

普洱茶以云南大叶种晒青茶为原料，使用亚发酵青茶制法，经过渥堆发酵等工艺加工而成的茶，色泽褐红，滋味纯和，具有独特的陈香，成为普洱熟茶。

目前，普洱熟茶普遍采用的发酵方式为渥堆发酵，即将普洱茶在地面堆放至一定的高度，一般为70-100cm，并添加一定量的水进行渥堆发酵，渥堆发酵过程根据堆芯的温度和含水量，通过经验判断翻堆、补水的时间，以及结束发酵的时间，整个过程在敞开的环境中进行，环境中的有害微生物无法控制，卫生无法保障，并且由于是自然渥堆发酵，发酵过程会使堆芯温度高，周边温度低，发酵不均匀，发酵周期长，且发酵中存在较多不可控的因素，导致发酵结束的产品品质不稳定，无法统一。

针对上述问题，部分厂家建立了离地发酵技术，即普洱茶通过特定的空间进行发酵，包括发酵箱发酵、木板离地发酵、竹筐筑茶式发酵等，该技术对普洱茶发酵的环境卫生有了一定的改善，但整个发酵工艺仍然不可控；并且，随着对普洱熟茶产品品质要求的提高，需要进一步改进发酵技术，例如，在密闭的环境，环境相对洁净，添加不同的微生物促进发酵过程，尽管该发酵技术在一定程度上强化了微生物的作用，但微生物种类仍然不可控，且发酵过程仍是自然渥堆，发酵周期长，虽添加了搅拌桨，在一定程度上代替了人工翻堆，由于搅拌机械力度大，很容易将渥堆的茶叶 搅拌破碎，以上技术都没有从本质上改进普洱熟茶发酵工艺。中国专利申请200920111698.9对普洱熟茶发酵技术进一步改进，设计了双层保湿转动式普洱茶发酵罐，由于发酵罐的密封性，可降低发酵过程中水分的挥发，通过发酵罐的转动使发酵较均匀，能维持茶叶较好的完整性，但仍然不能对普洱茶发酵工艺的关键参数温度、湿度等精准控制；中国专利申请201120201948.5通过调节蒸汽量和进风量调节温度，而蒸汽很容易形成局部高温，影响茶叶品质；中国专利申请201520087465.5对普洱茶发酵罐改进，采用搅拌杆转动的方式使普洱茶分散较均匀，但仍然不能自动控制温度、湿度；中国专利申请201520203678.X对普洱熟茶发酵技术有了较大改进，在发酵罐不同高度设置有取样口，用于取样、观察、温度探测，该专利是依据取样口温度的探测结果，进行控制发酵罐中温度的变化，无法实现在线实时检测与控制，含水量同样是通过取样检测茶叶含水量，进行补水调控，并无法维持发酵罐中的湿度；而且要依靠多次取样操作，从而大大增加了发酵过程不断污染杂菌的几率，显著降低了发酵罐制作普洱熟茶的优势。更重要的是，最关键的是普洱熟茶原料的预处理，该专利采用在普洱茶发酵前蒸汽处理5-20min，该方式虽避免了离位灭菌带来的不必要污染，但由于是湿热灭菌，不仅会显著改变普洱茶的含水量，且使其多酚类物质快速氧化，品质发生较大改变，该结论也同样被该专利技术研究中心---云南省勐海茶厂技术中心发表的论文《不同灭菌方式对普洱散茶品质及主要微生物的影响》所证实，同时，蒸汽灭菌虽可使普洱熟茶达到卫生标准，但几乎杀死了普洱茶原料中大量的霉菌，而该专利不同实施例接种的只接种单个微生物，如：戊糖乳杆菌、解淀粉芽孢杆菌或近平滑假丝酵母，以上都是单个微生物接种，根据现有的研究结果，霉菌同样是实现普洱熟茶发酵的关键微生物类型，而该专利在只添加一种微生物情况下，是难以实现普洱熟茶的发酵制作。此外，该专利发酵罐是一个卧式圆柱体，底部是在一个平面上，而从底部的一端开口放料，茶叶很容易在另一端堆 积，造成一定的困难。

目前，改进的普洱茶发酵方式，即利用发酵罐发酵，仍然存在以下问题：①原料的灭菌问题，普洱茶上微生物类别多，如何能在保证普洱茶品质前提下，对普洱茶原料进行灭菌是一个关键问题；②普洱茶发酵过程主要是由多种微生物和酶共同作用的结果，条件控制复杂，在保证普洱茶发酵过程混合均匀基础上，如何更快更有效地建立其优化的发酵过程控制技术是亟需解决的问题；③普洱茶发酵周期长，能耗高，如何节能降耗，提高效率，亟需突破。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型的目的在于提供一种普洱熟茶发酵罐，通过对其关键组件的结构及其设置方式等进行改进，与现有技术相比：①该发酵罐均采用无线温度、湿度传感器，可实时检测发酵过程中温度、湿度等的变化，并实现自动控制，且无需连线，拥有灵活性高、安装成本低、维修方便等优点；②该发酵罐进料口与带有紫外灭菌的茶叶自动传送带相连，在自动进料的同时对茶叶紫外灭菌，避免了离位灭菌带来的二次污染；③通过对普洱熟茶发酵过程添加的不同发酵微生物及其对应的发酵参数进行大量的数据分析，从而建立普洱熟茶最佳发酵条件和最适参数。通过对普洱熟茶发酵采用计算机智能控制发酵温度及湿度，并通过旋转体及空心圆柱型杆促进茶叶均匀混合，从而使普洱熟茶发酵过程始终处于实时检测和自动控制状态，显著提高普洱熟茶品质及生产效率。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种普洱熟茶发酵罐，其特征在于，包括旋转发酵罐体(1)、以及包围该旋转发酵罐体(1)的水保温夹套(12)，其中，

所述旋转发酵罐体(1)用于容纳待发酵的普洱熟茶茶叶，该旋转发酵罐体(1)通过轴承与变频电机相连，用于在所述电机的驱动下旋转；

所述水保温夹套(12)用于容纳循环水，所述循环水用于与所述旋转发酵罐体(1)进行热交换，从而对所述旋转发酵罐体(1)的内部温度进行调节；

所述旋转发酵罐体(1)的内部设置有中空管(21)，该中空管(21)一端封闭并与所述变频电机相连接，另一端为进气口，该中空管(21)与通气孔相连通，用于从所述进气口依次流经所述中空管(21)与所述通气孔向所述旋转发酵罐体(1)内通入气体；该旋转发酵罐体(1)上还均匀设置有直径为1-2mm的排气孔，所述水保温夹套(12)上设置有排风口(14)，用于通过所述排气孔、以及所述排风口(14)排出所述旋转发酵罐体(1)内的气体；

在所述水保温夹套(12)上还固定有第一无线温度传感器(18)、以及第一无线湿度传感器(19)、压力表(20)，所述第一无线温度传感器(18)、所述第一无线湿度传感器(19)以及所述压力表(20)均位于所述旋转发酵罐体(1)与所述水保温夹套(12)之间；在所述旋转发酵罐体(1)内还设置有第二无线温度传感器(8)和第二无线湿度传感器(9)，所述第二无线温度传感器(8)和第二无线湿度传感器(9)均固定在所述旋转发酵罐体(1)内的所述中空管(21)上；

所述第一无线温度传感器(18)、所述第一无线湿度传感器(19)、以及所述第二无线温度传感器(8)和第二无线湿度传感器(9)用于检测相应位置处的湿度值或温度值，所述压力表(20)用于检测相应位置处的压力。

作为本实用新型的进一步优选，所述中空管(21)位于所述旋转发酵罐体(1)的旋转中心轴线上，并作为支撑轴用于支撑所述旋转发酵罐体(1)，所述轴承位于该中空管(21)的外部。

作为本实用新型的进一步优选，所述旋转发酵罐体(1)包括2个旋转发酵室，在这两个旋转发酵室的相连接区域上还设置有轴承；所述轴承位 于所述中空管(21)的外部；

最靠近所述中空管(21)两个端点位置的所述轴承还与固定架(23)相连，该固定架(23)用于固定所述普洱茶发酵罐。

作为本实用新型的进一步优选，所述普洱茶发酵罐还包括顶端密封的第一圆柱型杆(6)和第二空心圆柱型杆(7)均固定在所述中空管(21)上；

所述第一圆柱型杆(6)的个数为4～8个；

所述第二空心圆柱型杆(7)的个数为4～8个；对于任意一个所述第二空心圆柱型杆(7)，该第二空心圆柱型杆(7)上均设置有通气孔，通气孔的直径为0.5～2mm。

作为本实用新型的进一步优选，所述水保温夹套(12)上还设置有循环水进口(16)、以及循环水出口(13)。

作为本实用新型的进一步优选，任意一个所述旋转发酵室内均设置有6块沿该旋转发酵室周向均匀分布的钝片刮板(2)，任意一块所述钝片刮板(2)均与所述旋转发酵罐体(1)的罐壁相垂直。

作为本实用新型的进一步优选，在所述旋转发酵罐体(1)上、以及所述水保温夹套(12)的相应位置上均设置有茶叶进料口、以及茶叶出料口；所述茶叶进料口、以及所述茶叶出料口上均设置有盖子，从而密封所述旋转发酵罐体(1)、以及密封所述水保温夹套(12)。

作为本实用新型的进一步优选，通过所述中空管(21)向所述旋转发酵罐体(1)内通入的所述气体为高压蒸汽，或者为包括空气、二氧化碳以及水蒸汽中至少一种的气体；其中，所述高压蒸汽用于对空置的所述旋转发酵罐体(1)进行灭菌。

作为本实用新型的进一步优选，所述进气口前端还设置有过滤器、以及气体流量计，分别用于对向所述旋转发酵罐体(1)内通入的所述气体进行过滤处理、以及计量监控。

作为本实用新型的进一步优选，所述茶叶进料口是与带有紫外灭菌的茶叶自动传送带相连，所述茶叶自动传送带用于对茶叶进行紫外灭菌，并将紫外灭菌后的茶叶作为所述待发酵的普洱熟茶茶叶向所述茶叶进料口自动进料。

本实用新型的普洱熟茶发酵罐，包括旋转发酵罐体和水保温夹套层，由一端封闭的中空固定轴相连接，旋转发酵罐通过轴承与变频电机相连进行旋转。旋转发酵罐体和水保温夹套层上方和下方分别开有两个茶叶进料口和两个茶叶出料口，并可分别由固定在旋转发酵罐体和水保温夹套层上的盖子密封，在水保温夹套层装有排风口及循环热水进出口，其中，旋转发酵罐壁上均匀设置有直径为1-2mm小孔作为排气孔，装有钝片刮板(任意一个旋转发酵室内均设置有6块钝片刮板，这些钝片刮板沿旋转发酵室的周向均匀分布，并且，任意一块钝片刮板靠近旋转发酵室旋转中心轴线的边缘均是采用钝角或其他圆弧平滑过渡的切面结构，并最好保持一定厚度，以免刮板打伤旋转发酵罐体中的茶叶；另外，由于有2个旋转发酵室，因此旋转发酵罐体内的钝片刮板总数为12块)，在旋转发酵罐体和水保温夹套层之间装有无线温度传感器(即第一温度传感器)和无线湿度传感器(即第一湿度传感器)、压力表，在旋转发酵罐内部也装有温度传感器(即第二无线温度传感器，和第二无线湿度传感器)，中空固定轴上安装有通气孔。本实用新型的部件均是由优质不锈钢材料制成，所有材质均符合食品安全要求。本实用新型与现有技术相比具有实现了普洱熟茶自动控温控湿洁净高效发酵，避免了传统普洱熟茶渥堆发酵过程的有害微生物影响，全程自动化控制发酵，普洱熟茶产品品质高且稳定，可广泛用于普洱熟茶规模化发酵生产。

本实用新型中的普洱熟茶发酵罐进料口与带有紫外灭菌的茶叶自动传送带相连，用于茶叶的紫外灭菌及自动进料；在发酵过程中，该发酵罐设置有多个无线温度/湿度传感器，其中除了固定在旋转发酵罐体与水保温夹 套之间的第一无线温度传感器以及第一无线湿度传感器外，还在旋转发酵罐体内部设置有无线温度、湿度传感器(即，第二温度传感器，第二湿度传感器)；本实用新型通过将第二无线温度传感器设置在中空管上，使得第二无线温度传感器能够直接检测旋转发酵室的内部温度，可实现实时监测发酵过程中温度的变化，具有重要的参考价值；该发酵罐的排气口与尾气分析仪相连接，可实时检测发酵罐内气体的动态变化。

本实用新型将普洱熟茶发酵罐由内到外可视为两层，内层为可旋转的发酵罐体，可通过发酵罐体的旋转加搅拌杆使茶叶分布均匀，内部在中空的固定轴上可垂直添加无线温度传感器(对应第二无线温度传感器)，可实时监控茶叶发酵过程中温度的变化，外层为水保温夹套层，可有效控制发酵罐内温度的变化，而且本实用新型在旋转发酵罐体内壁(靠近水保温夹套)上同样添加了无线温度传感器(对应无线第一温度传感器)，茶叶发酵过程中的温度监测值以第二无线温度传感器的检测到的温度值为依据；并且，通过实验建立第一无线温度传感器的温度和第二无线温度传感器的温度的时间对应关系，第一无线温度传感器的温度可有效指导第二无线温度传感器的温度的控制(即，将第一温度传感器检测到的温度用于指引夹套温度与旋转发酵罐体内部温度这两个温度与时间的关系，便于对发酵过程进行精细控制)，保证了普洱茶茶叶整个发酵过程中温度的均一性。同时，在旋转发酵罐体内壁(靠近水保温夹套)上也添加了第一无线湿度传感器及发酵罐体内部在中空的固定轴上垂直添加了第二无线湿度传感器，茶叶发酵过程中的湿度监测值以第二无线湿度传感器的检测到的湿度值为依据；并且，通过实验建立第一无线湿度传感器的湿度和第二无线湿度传感器的湿度的时间对应关系，第一无线湿度传感器的湿度可有效指导第二无线湿度传感器的湿度的控制；通过实验建立湿度与罐体内部普洱茶含水量变化的对应关系，可有效实现普洱茶发酵过程湿度的控制。此外，普洱茶发酵过程需要通入无菌空气，为了使无菌空气能均匀分布于发酵罐 内部，本实用新型将排气口放置在两端，排气口排气的大小可由阀门控制；带通气孔的第二空心圆柱型杆都位于发酵罐的下部，保证通入的无菌空气都能进入茶叶内部而被有效利用。本实用新型发酵罐的水保温夹套层可密封，消毒，避免了有害微生物的进入，保证了发酵过程的清洁卫生，且本实用新型发酵罐茶叶进料口与带有紫外灭菌的茶叶自动传送带相连，用于茶叶的紫外灭菌及自动进料，通过对普洱熟茶发酵过程添加的不同发酵微生物及其对应的发酵参数进行大量的数据分析，从而建立普洱熟茶最佳发酵条件和最适参数。

本实用新型的普洱熟茶发酵罐可自动接入灭菌后的特种微生物，且通过实时监测多项参数的动态变化，从而建立普洱熟茶最佳发酵条件和最适参数。通过对普洱熟茶发酵采用计算机智能控制发酵温度及湿度、并通过旋转体及空心圆柱型杆促进茶叶均匀混合，从而使普洱熟茶发酵过程始终处于实时检测和自动控制状态，显著提高普洱熟茶品质及生产效率。

具体而言，本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1.该发酵罐均采用无线温度、湿度传感器，可实时检测发酵过程中温度、湿度等的变化，实现自动控制，且无需连线，拥有灵活性高、安装成本低、维修方便等优点；

2.该发酵罐进料口与带有紫外灭菌的茶叶自动传送带相连，在自动进料的同时对茶叶紫外灭菌，避免了离位灭菌带来的二次污染；

3.普洱熟茶发酵周期较长，想得到优化结果需要较长时间，该发酵罐由于可实现实时在线监测，因此，可通过对普洱熟茶发酵过程添加的不同发酵微生物及其对应的发酵参数进行大量的数据分析，从而建立普洱熟茶最佳发酵条件和最适参数。通过对普洱熟茶发酵采用计算机智能控制发酵温度及湿度，并通过旋转体及空心圆柱型杆促进茶叶均匀混合，从而使普洱熟茶发酵过程始终处于实时检测和自动控制状态，显著提高普洱熟茶品质及生产效率。

可见，本实用新型中的普洱熟茶发酵罐属于全新的自动普洱熟茶发酵生产装置，条件均匀可控，首次实现了普洱熟茶发酵过程中实时控温控湿洁净高效发酵，发酵罐中熟茶通过茶叶自动灭菌传送带送入，发酵过程对发酵温度计湿度等多个参数实时在线监测，可快速建立普洱熟茶最佳发酵条件和最适参数，使发酵周期短，洁净度高，避免了传统普洱熟茶渥堆发酵过程的有害微生物影响，普洱熟茶品质高且稳定，可广泛用于普洱熟茶规模化发酵生产。

附图说明

图1是本实用新型中普洱熟茶发酵罐的剖视结构示意图。

图中各附图标记的含义如下：

1为旋转发酵罐体；

2为旋转发酵罐体内壁的钝片刮板；

3、15分别为旋转发酵罐体上、与水保温夹套相对应位置处的茶叶进料口；

4、17分别为旋转发酵罐体上、与水保温夹套相对应位置处的茶叶出料口；

5、10、11均为轴承；

6为顶端密封的第一圆柱型杆(作为搅拌杆；也可以是空心圆柱型杆，即第一空心圆柱型杆，可垂直于中空管固定；该空心圆柱型杆6上全部密封，无通气孔，空心圆柱型杆6的个数为4～8个，主要起到打散搅拌茶叶的作用)；

7为顶端密封的第二空心圆柱型杆(既起到通气的作用，同时也作为搅拌杆；可垂直于中空管固定)；

8为第二温度传感器(位于旋转式固体发酵罐内部)；

9为第二湿度传感器(位于旋转式固体发酵罐内部)；

12为水保温夹套；

13、16为循环水出水口、循环水进水口(如，循环热水进出水口)；

14为排风口(可位于旋转发酵罐两端的上部，总数为2个)；

18为固定在外层水保温夹套上的第一无线温度传感器；

19为固定在外层水保温夹套上的第一无线湿度传感器；

20为固定在外层水保温夹套上的压力表；

21为一端封闭的中空管固定轴；

22为电机(如，变频电机)；

23为固定架。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

如图1所示，普洱茶发酵罐主要包括旋转发酵罐体1(该旋转发酵罐体1被分为了2个旋转发酵室；水保温夹套12，变频电机22，通过轴承5、10、11将变频电机与旋转发酵罐体1相连，茶叶进料口15，排风口14，循环热水出水口13，第一无线温度传感器18，第一无线湿度传感器19，压力表20(压力表20用于检测普洱茶罐体内的压力)，一端封闭的中空管固定轴21，旋转式固体发酵罐内部第二无线温度和湿度传感器8和9，茶叶出料口17，旋转发酵罐体对照水保温夹套同样位置的两个进料口3和两个出料口4，顶端密封的第一圆柱型杆6，顶端密封的第二空心圆柱型杆7，旋转发酵罐体内壁的钝片刮板2(刮板2用于使旋转发酵罐体1的内壁上粘连的待发酵的普洱茶茶叶与旋转发酵罐体1的内壁相互分离；任意一块钝片刮板2均与旋转发酵罐体1的罐壁相垂直，例如可沿圆柱形的旋转发酵罐 体的径向方向分布；对于同一个旋转发酵室内的钝片刮板，则沿着该圆柱形旋转发酵室的周向均匀分布，均匀分布在旋转发酵罐体的罐壁上)，循环热水进水口16，固定架23构成。其中，进气口前安装有三通阀门，未在图上示出，分别可通无菌空气、二氧化碳、含饱和水蒸汽的无菌空气和高压蒸汽，高压蒸汽可通过中空管固定轴由通气孔进入空置的旋转发酵罐(即，尚未容纳待发酵茶叶的旋转发酵罐)对发酵罐内部进行消毒，从而消灭有害杂菌。此外，普洱茶发酵罐上安装的带紫外消毒的茶叶自动传送带、空气过滤器、空气流量计等未在图中示出。

工作过程如下：打开电源，启动电机，由水保温夹套层控制发酵过程温度,发酵温度一般控制在30-60℃，通过轴承带动旋转发酵罐体进行转动,转速一般设置在0-50rpm，普洱茶茶叶通过旋转发酵罐体的旋转及内部钝片刮板和空心圆柱型杆进行翻动，保持发酵均匀，发酵过程中所需的空气量和湿度由进气口处通入的无菌空气或包含饱和水蒸汽的无菌空气进行控制,通过调控无菌空气中的湿度维持普洱熟茶茶叶的含水量一般在20-40％。

本实用新型的普洱茶发酵罐采用2个相同的模块组成，安装方便，且易于实现发酵规模的放大；以图1为例，图1所示的普洱茶发酵罐具有2个旋转发酵罐体单元(即，旋转发酵室)，这两个旋转发酵罐体单元相互连通，之间可通过罐体加固支撑件进行加固。

本实用新型中的水保温夹套12可根据实际需要对旋转发酵罐体1进行保温或冷却处理；若为保温处理，则循环水的温度通常高于室温；若为冷却处理，则循环水的温度通常低于旋转发酵罐体1内部的温度。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。