茶叶加工的制作方法

专利名称：茶叶加工的制作方法
技术领域：
本发明涉及茶叶加工，或者更具体地说是一种整叶茶叶的加工方法和设备。
背景和现有技术茶叶是除水外的所有饮料中消费量最大的。全球每人每天平均消费量估计为0.1升。
可以将茶叶制成绿茶或红茶。制备这些茶叶的方法为本领域技术人员所熟知。通常，为了制得红茶，使植物茶的鲜绿叶萎凋(经过适度干燥)、粉碎、发酵(在该过程中茶叶中的酶利用大气中的氧将各种物质氧化，从而产生褐色产物)，然后焙炒(将茶叶干燥)。绿茶未经受发酵过程。可以利用部分发酵来生产中间型茶，如“乌龙茶”。
传统知识说明必需以某种方式碎裂茶叶以释放茶叶中的发酵酶和其底物。尽管人们可以通过许多方法碎裂茶叶，但是概括说来主要有两种机械化方法。
第一种是所谓的“传统加工”，涉及揉捻萎凋处理过的茶叶，作为包括发酵和干燥步骤的标准步骤的一部分。所谓“传统茶叶”，其典型特征在于有大片叶部分存在，它们在美学方面使许多人满意，但是由于发酵程度低，制得的液体较清淡。
第二种方法是最流行的许多非传统方法，它涉及使用一种类似碾压机的机械，将茶叶切割、撕破和卷曲。最初的机器是由W.McKercher在1930年发明的并通常称之为CTC(切割-撕破-卷曲)机。经过细切的产品通常称之为“CTC茶”，其特征在于泡制速度快并且颜色深。
传统机和CTC机通常都与切碎萎凋茶叶的转子叶片机相连。这些方法和其历史以及在茶叶加工中的作用描述在由K.C.Willson和M.N.Clifford编辑的“茶消费修养”(“Teacultivation toconsumption”)，Chapman&Hall，(1992)一书中。
一般说来，消费者对传统或CTC茶的偏爱是由于国家或地区文化决定。在一些国家，茶叶的视觉外观和质地都是质量的重要指标，叶片越大，质量就越好。在西方市场上，滤纸袋茶消量渐增，并且浸泡产品的颜色更重要。
据信一些消费者想要这两个方面都最好的茶叶。例如茶叶既要具有传统加工茶叶的美学外观和质地，又要具有更彻底发酵的CTC加工茶的液体特性。但是本申请人还未见市场上可以购买到既能获得类似传统的茶叶，而其浸泡液类似CTC加工茶的茶叶加工设备。
目前茶叶加工方法(包括传统和CTC)是结合颗粒尺寸降低的叶片破碎法。在整叶中，儿茶素和氧化酶(多酚氧化酶和过氧化物酶)保持在各自的膜界面隔室中。碎裂过程将该中间间隔破坏并使酶和底物混合，在有氧气的情况下，开始发酵过程。这描述在附

图1中。
CTC加工涉及比传统加工更严重的碎裂过程，使得更大量的细胞破坏并使粒子更小。传统加工获得的粒子较大，因此，较少有细胞破坏(参见图1)。因此传统茶叶获得不完全发酵，并且儿茶素含量高，但是含较多茶黄素和茶红素的CTC茶获得更深颜色的液体。传统茶和CTC茶的组成、颜色和味道/口感之间的差异汇总在图2中。
本发明的目的是将破裂和粒子尺寸降低分开，以便在大叶子中产生的发酵水平与CTC加工茶叶粒子中出现的至少基本相同。与该目的相应，本发明人开发了一种发酵茶叶的方法，一种制造类似传统加工茶但其浸泡液又类似CTC加工茶的茶叶加工方法，以及一种按照预定视觉外观、质地、浸泡速度当然还有味道等质量标准生产茶叶的设备。所有这些涉及使用加热而不是碎裂来引起茶叶中的发酵。
已知技术是在发酵步骤之前加热茶叶，这与引起发酵相反。
JP 62115236(Terada Mfg)公开了一种茶叶加工方法，它包括用红外线辐照加热鲜茶叶以促进萎凋和发酵，在发酵单元中发酵该加热的茶叶，接着进行焙炒、揉捻和干燥步骤。然而最终产品仅经过半发酵。
SU 1034685A(Roinishvile)公开了一种红茶或绿茶制造方法。该方法包括在堆积之前使用蒸汽或红外线辐照在90-150℃下使茶叶经受最初的热处理，在20-25℃下发酵60-140分钟，多阶段平衡、堆积和干燥。这防止了过度发酵。
GB 661699A(Bake)公开了一种在红茶加工的发酵之前预热茶叶的方法和设备。该预热使茶叶恰恰在发酵开始的那个时刻达到最佳温度(50-122℃)，以便在破裂时充分利用酶活性。发酵本身由碎裂引起。
发明简述广义上说，本发明涉及一种红茶生产方法，包括在足以引起发酵的温度及持续时间内将茶叶经受热冲击，并在足以产生红茶的温度下使茶叶发酵一定时间。
优选该茶叶为整叶红茶形式。在开始发酵和停止发酵之间的任意时间内可以使这些茶叶经受萎凋处理，尺寸减小或形状改变。
本发明广义上也可以说是涉及一种生产类似传统加工红茶，但浸泡液又类似CTC加工红茶的红茶加工方法。
一种类似传统加工红茶但浸泡液又类似CTC加工红茶的红茶生产方法，包括以下步骤在足以引起发酵的温度及持续时间内，将整叶茶叶经受热冲击，使茶叶能够在足以实现所需液体性能的时间和温度下发酵，并焙烤这些茶叶以停止发酵。
本发明也可以是涉及一种生产整叶红茶的设备，包括萎凋整茶叶的萎凋装置，将茶叶加热到足以引起发酵的温度及持续时间的热冲击装置，以及停止发酵并干燥红茶的焙烤装置。
用于本发明目的的“茶”意思是大叶茶或普洱茶的叶。还包括从线形骆驼刺属(Aspalathus linearis)获得的rooibos茶，但其内生发酵酶源较少。“茶”还意味着包括这些茶中任意两种或多种的混合产品。
本发明目的的“红茶”，意思是经过充分发酵或基本上发酵的茶。与绿茶或乌龙茶明显不同。
“整叶茶”或“整茶叶”包括基本上完整的茶叶，即既未通过剪切等碎裂、又未通过揉捻或其它一些方式破碎的叶子。可以包括单片叶、簇叶或传统的2片叶和芽。其它未经碎裂的大体完整叶片也完全可以看作整叶，因此为本发明目的，它们也应认为是“整叶茶叶”。
用于本发明的“热冲击”意思是以足以引起整叶茶发酵的一段时间，加以控制地突然加热。例如施加足以将萎凋的茶叶加热到40-60℃之间的蒸汽，并将该温度保持10秒-5分钟。但是本领域技术人员应认识到还有许多其它方式可加热茶叶。发明详述茶叶加工，特别是红茶加工，通常包括四个基本步骤萎凋、揉捻、发酵和焙烤。
萎凋是将采摘的茶叶贮藏一段时间的过程(可能长达24小时)，在该过程中它们经过各种生物化学和物理变化，通常包括失水。
萎凋步骤之后进行碎裂，传统上视需要将萎凋的茶叶揉捻以研裂或压裂茶叶，即破坏植物组织结构。这有从植物细胞和组织中释放可发酵底物和发酵酶的效果。尽管经过萎凋的茶叶通过切割机时植物细胞和组织已被破坏，但是现代茶叶加工通常仍包括该步骤。
下一步通常称为发酵，但这是用词不当。“发酵”通常被用于酿酒领域以描述外生酶的作用。但是在茶领域中，将其用于指茶叶经撕裂和切割机械地破坏细胞，从而使某些内生酶和底物混在一起时茶叶经受的氧化过程。茶叶和其它植物也可以通过例如氧化酶、漆酶和过氧化物酶之类的外生酶作用而氧化，所以用于本发明目的的术语“发酵”，应描述酶氧化作用，而不考虑起作用的酶的来源。
本发明涉及茶叶，特别是整叶茶的加工方法。这些茶叶可以为单片茶叶、簇叶或传统上的两片叶和芽。可以使用本领域的已知技术以常规方式萎凋这些茶叶。萎凋并不是必需的，但是它是改善茶叶香味的一种有用方式。
但是，与CTC红茶加工相反，这些茶叶不通过开始发酵之前的切割、揉捻或其它方式弄碎。传统思想是经过萎凋或未经萎凋的整叶茶叶是不会自动发酵的。必需经过引发起动。本发明人已发现可以使经萎凋的整叶茶经受热冲击来引起发酵。
自然，本领域技术人员知道如果将采摘的茶叶暴露到高温下几小时，例如将茶从田地运输到工厂耽误了时间，可以发生未经控制的发酵，提供所谓的“红叶”。在Okinda Owuor和Martin Obanda的题目为“茶叶处理对普通红茶质量的影响“(“Effects of leaf handlingon plain black tea quality”)(Tea，18(1)，1997，pages 45-50))的文章中通过茶黄素、茶红素、亮度和总色彩的水平评价CTC加工红茶的质量。该红茶是通过将采摘的茶叶放在聚乙烯袋中，在肯尼亚阳光下持续4小时制备的。Owvor等人发现以感官评价和监测参数都表明质量大大降低。与此相反，本发明包括优选充气的经过控制的加热步骤，从而引起发酵并产生类似传统加工红茶的茶黄素水平。
在Messrs Owuor和Obanda以前的论文“萎凋温度对红茶质量的影响”(“Impact of withering temperature on black tea quality”S.Sci.Food Agric.，70，pages 288-292(1996))中，证实了尽管在碎裂之前茶叶温度可能不会提高到高至足够产生“红”叶形成的水平，这种环境水平以上的高温会损坏最终红茶的质量。因此它们得出结论，在红茶生产中，避免将茶叶温度升高到环境温度以上是很重要的。
假设不会有足够的氧气加到未弄碎的茶叶中使酶发酵这一观点，可以在某种意义上支持经过适当控制的整叶茶不会发酵的传统思想。但是本发明人认识到茶叶为呼吸有机体，因此是被设计成易于气体传递的形式。的确茶叶通常不多于9个细胞厚。
用于本发明目的的“热冲击”意思是加以控制地加热。这可以通过许多方式实现。在实验室规模将萎凋过的整叶茶浸泡在温度在约40℃以上的水中就足够了。用于工厂规模操作的更可行的方法是喷射、或以其它方式，以足以将已知量的茶叶加热到预定温度的体积和速度向茶叶施加热空气和/或蒸汽。
必需特别小心地选择适宜的热冲击温度和时间。从试验工作来看，开始发酵的临界温度为约38-40℃。在35℃下发酵最轻微，但是在40℃下肯定发生。在该温度下该作用是可逆的，若温度低于35℃发酵实际上停止。但是，由于在约55℃时将温度降低到35℃发酵却不停止，因此在约55℃下该作用显然不可逆。在约60℃以上的温度下，发酵速度开始变慢。这主要是由于在该温度下氧化酶开始变性或以其它方式失活。该系统对温度的响应能力非常令人吃惊，似乎该系统配备有一“开关”。利用该知识，本申请人不仅能引发整叶茶发酵，而且可以使用温度控制发酵的速度和程度。
黄烷醇或者更具体地说黄烷-3-醇可占干重最高达30％，并称之为儿茶素。其中，表棓儿茶素-3-O-棓酸酯(本文中的“EGCG”)占主要部分(10-15％干重)，其它主要组分为表儿茶素(1-3％)、表棓儿茶素(3-5％)和表儿茶素-3-O-棓酸酯(3-5％)。它们通过发酵过程中发生的化学和酶氧化作用而消耗掉。
这些儿茶素通过其醌经过氧化生物转化成称之为茶黄素(TF)的二聚化合物和称之为茶红素(TR)的更高分子量的化合物。TF和TR构成红茶浸泡液和产品的橙色和褐色并对加工茶的涩味和茶体有巨大影响。TR比TF的尺寸大且颜色也深。这些氧化聚合作用是茶叶中存在的多酚氧化酶和/或过氧化物酶介导的生物化学氧化作用与活性物的化学反应相结合。TF包括茶黄素(TF)本身和一定范围的相关衍生物。已知TF具有抗氧化性能，因此对食品和卫生工业有利。
人们可以通过监测儿茶素(以一族化合物检测或者选择普通种类检测)的消耗和产生的茶黄素(再次，以一族茶黄素检测或者选择个体茶黄素检测)来测定发酵的速度和程度。
通过对不同系统的试验，本发明人已发现可以通过使茶叶经受38-100℃的热冲击温度来开始发酵，但是优选50-60℃。该热冲击应适宜持续0.5-10分钟，但是优选1-3分钟。应将这些茶叶发酵1-24小时，但是优选2-7小时。
以常规方式使用本领域已知技术将发酵过的整茶叶焙烤以制得红茶产品。焙烤包括将茶叶加热和干燥，以破坏发酵酶并因此停止发酵。这使得水分含量降低到5％以下，还使得茶叶进一步的化学氧化和改变其香味。这通常包括将茶叶暴露到干燥器中的一股干燥热空气中。
香味受遗传、栽培和加工可变因素的影响。它可能对消费者的感官质量甚至味道有深刻的影响。已知可以以萎凋处理改善荼的香味。这在前述K.C.Willson和M.N.Clifford的“茶叶消费修养”(“Teacultivation to consumption”)中有描述。
本发明还涉及加工整叶茶的设备。该设备包括萎凋整叶茶的萎凋装置，将茶叶加热到足够引起发酵温度并持续一定时间的热冲击装置，以及停止发酵并干燥茶叶的焙烤装置。
该设备优选包括改变茶叶尺寸或形状的装置。它可以采取剪切机和/或揉捻机的形式。可以将它们改装使其能给出传统加工茶的外观或者任意所需叶片尺寸或形状。可以在开始发酵和停止发酵之间的任意时期进行该尺寸的减小或形状改变。在本发明的一个实施方式中，本发明的产品类似传统加工的茶叶，但浸泡却类似CTC加工茶。但是这不一定是唯一所需的结果。本领域技术人员应理解，只要具有控制整叶茶发酵和焙烤产品的尺寸和形状的能力，本领域技术人员可以将整叶茶按需要制作成所需外观和浸泡性能。
在某些情况下，为了满足所需液体特性，将发酵或焙烤过的茶与CTC加工茶或荼颗粒混合可能是必需或简单易行的。
本发明的产品为叶茶，本领域技术人员还应理解为，如果需要的话，可以将其用于制成各种以茶为基础的产品，包括袋泡茶、茶粉、茶浓缩物和配好待饮用的茶。
现在参照以下实施例和附图(图3-17)描述本发明的方法。
发现茶叶中氧化酶的活性很明显快速发生氧气消耗，接着慢慢降低。二氧化碳是这些反应的产物，并且看到其产生稳定上升，在3小时之后达到最大值，然后渐渐变少。
在红茶加工的发酵阶段中，发现茶叶中1/3-1/2的儿茶素氧化产生茶黄素。图3显示了整叶茶叶在40℃下保持4小时之后其中的儿茶素含量稳定降低，同时茶黄素的浓度上升到约1.1μM/g(湿重)，然后渐渐降低，大概是茶黄素被进一步代谢了。这推翻了为了发酵形成大量茶黄素必需将茶叶弄碎的传统思想。
将该试验所制得的发酵茶干燥得到具有良好“茶样”颜色的红茶，但是它还是清淡并缺少香味。茶黄素含量约为类似CTC加工红茶中的1/3。无论如何，该试验清楚地证明了可以将整叶发酵用于制备红茶。
共振仪MARAN(TM)分光计上在20MHz下操作记录质子弛豫时间。使用具有200ms的中间脉冲间隔，和1s再循环延迟时间的Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)脉冲序列来记录弛豫时间。使用R.I.program DXP使该CPMG延迟波封与分布函数相适应。在所有试验中，使用鲜整叶并进行四个试验。研究将茶叶加热到42℃、60℃、和在高温下连续加热的影响。
鲜茶叶的弛豫时间作为25℃至42℃之间温度的函数记录。然后将茶叶在42℃下保持30分钟，之后冷却到25℃，当将该茶叶再加热到60℃时再记录弛豫时间。第2种茶叶的弛豫时间作为25℃-60℃之间温度的函数记录。然后将茶叶在60℃下保持30分钟，之后冷却到25℃，当将该茶叶再加热到60℃时再记录弛豫时间。将结果汇集示于图4中。
在两种情况下，在45℃以下没有观察到弛豫时间分布的明显变化。在弛豫时间分布中观察到两个峰。居中约50ms处主峰是由于茶叶中的水，而在约2ms处的次峰起因还不清楚，有可能是某些易动性低分子量物质。在45℃以上，在弛豫时间分布中观察到大的位移，并发现冷却时不可逆。主水峰位置移动到居中约10ms较短的弛豫时间分布处。这种弛豫时间的降低与形成更浓的溶液相一致，可能由于以下原因所至(1)茶叶脱水，(2)细胞结构破坏，使得细胞内水分与细胞壁物相互作用更大，或者(3)细胞结构破坏，使得其它溶质溶于水中。
如果在弛豫表现中观察到的位移仅仅由于脱水，那么预计升温下连续加热将进一步失水，而弛豫时间表现上会进一步变化。为了研究连续加热的影响，将鲜茶叶从25℃加热到75℃，并在75℃下保持30分钟，同时记录弛豫时间。再在约45℃下观察弛豫时间分布的变化，但是连续加热下没有观察到有进一步大的变化。因此可以得出结论，在水的弛豫表现中所观察到的变化是由于茶叶中结构改变所至。
这些结果显示出NMR弛豫时间测定可以是鲜茶叶的细胞结构破坏的灵敏探测器。更具体地说，已发现将茶叶加热到42℃对茶叶的细胞结构没有造成大的破坏，而将茶叶加热到50℃以上会造成不可逆破坏。
当保持在35℃下时，儿茶素和茶黄素的浓度保持得相当稳定。这些条件应是进行各种生物化学和物理变化，包括失水在内的红茶加工萎凋阶段的典型特点。令人吃惊的是，仅升温5℃就引发儿茶素浓度的极大降低和茶黄素浓度的极大升高。这暗示茶叶突然开始发酵。这些结果引导本发明人研究温度小变化的响应能力。
术语“热冲击”用于描述持续施加足以将给定量的茶叶升高到预定温度的热量。
通过将茶叶浸泡在适宜的热水中，将茶叶经受从25℃-70℃的热冲击温度5分钟。在每种情况下将茶叶在聚乙烯袋中在20℃下整夜静置以发酵。在施加热冲击18小时之后测定总的儿茶素的浓度。本发明人发现经受25℃-45℃之间热冲击温度的茶叶18个小时之后，其中的总儿茶素浓度都为约500μM/g(以干重为基础计)，但是50℃热冲击时该浓度下降到约125μM/g(以干重为基础计)，55℃热冲击时下降到约60μM/g(以干重为基础计)。这些引人注目的降低说明引起了发酵。而施加更高温度的热冲击，发现对儿茶素浓度产生不太大的影响。这大概是由于在这些温度下引发发酵时一些氧化酶变性或以其它方式失活。
这支持了前述对图4所示的NMR行为的解释，即当整叶经受在约45℃-55℃之间的热冲击时突然发生改变。
在18小时之后测定表棓儿茶素(EGC)、儿茶素(C+)、表儿茶素(EC)、表儿茶素棓酸酯(ECG)和表棓儿茶素棓酸酯(EGCG)的含量。因不但儿茶素，还可测定咖啡因的浓度，以预示是否发生任何浸提。从图4中可以看出，当热冲击温度高于45℃时，所测定的所有儿茶素的浓度都大大降低，但是特别是棓酸酯化的儿茶素、EGCG和ECG。咖啡因浓度几乎不随热冲击温度的变化而变化，这说明任何浸提影响为最小。在50℃以上，特别是60℃和以上的热冲击温度下，引起发酵，但酶的破坏渐渐减少了儿茶素的消耗。儿茶素的连续氧化与发酵CTC加工红茶所看到的相似，因此在适宜条件下可以将整叶茶作为CTC茶。
持续1-3分钟的50℃热冲击足够使儿茶素浓度明显降低。令人吃惊地是，在60℃下仅30秒的热冲击使之几乎完全发酵。热冲击作用的响应能力和不可逆性暗示在操作中有个“开关”模式。
图9显示了经过不同时间的50℃的热冲击，18小时之后整茶叶中一定儿茶素的浓度。结果显示出经受1-3分钟的热冲击时儿茶素浓度有相应不同降低。咖啡因的浓度再一次没有大的变化，这暗示没有大的浸提发生。
在方法A中，将经过萎凋的茶叶，优选整茶叶送入预烫机中，使之内部破裂并开始发酵(本文中的预烫机为能够进行所需热处理的任何设备)。将正在发酵的茶通过转子叶片机或类似物减小茶叶尺寸，然后进入传统发酵机中。将茶叶焙烤以停止发酵，然后准备贮藏、包装或进一步加工。
在方法B中，将经过萎凋的茶叶，优选整茶叶送入预烫机中使之内部破裂并开始发酵。在传统发酵装置中将茶叶发酵，然后将其通过可变切碎机以减小茶叶尺寸，然后通过一可变揉捻机以改变茶形状。将茶叶焙炒以停止发酵，然后准备贮藏、包装或进一步加工。
优选使用经过萎凋的茶叶使香味最浓。但是也可以使用未经萎凋的茶叶。方法A和B仅仅是本发明的优选实施方式。本领域的技术人员应理解，可适当选择预烫、切割、揉捻、发酵和焙烤设备并对它们的使用顺序加以改变，这取决于最终产品所需的性能。
应理解，该热冲击效率图谱确实取决于茶的来源、萎凋程度和其它因子。
权利要求
1．一种红茶的加工方法，包括在足以引起发酵的温度和持续时间下，将茶叶经受热冲击，并使该茶叶在足以产生红茶的时间和温度下发酵。
2．根据权利要求1的方法，其中茶叶为整茶叶并且红茶为整叶红茶。
3．一种生产类似传统加工红茶，但其浸泡液又类似CTC加工红茶的红茶加工方法，该方法包括在足以引起发酵的温度及持续时间下，将整茶叶经受热冲击，使该茶叶能够在足以达到所需液体性能的一段时间和温度下发酵，并焙烤茶叶以停止发酵。
4．根据权利要求3的方法，其中在开始和停止发酵的某个阶段将整茶叶萎凋处理。
5．根据权利要求3或4的方法，其中在开始和停止发酵的某个阶段将茶叶的尺寸和形状进行物理改变。
6．根据权利要求3的方法，其中将茶叶经受38℃-100℃之间的热冲击温度，但是优选50℃-60℃之间。
7．根据权利要求3的方法，其中将茶叶经受所述热冲击温度0.5-10分钟，但优选1-3分钟。
8．根据权利要求3的方法，其中将发酵过的整叶茶与CTC加工茶或茶颗粒混合以便满足预定液体特性。
9．整叶红茶的加工设备，包括萎凋处理鲜整茶叶的萎凋装置，将茶叶加热到足以引起发酵的温度及持续时间的热冲击装置，和停止发酵并干燥红茶的焙烤装置。
10．一种类似传统加工红茶但是浸泡液类似CTC加工红茶的红茶。
全文摘要
本发明公开了一种类似传统加工红茶但浸泡液类似CTC加工红茶的红茶加工方法。本方法包括在足以引起发酵的温度及持续时间下将整茶叶经受热冲击,并使茶叶能够在足以达到所需液体性能的时间和温度下发酵。本发明还描述了一种加工这类茶叶的设备。
文档编号A23F3/08GK1296384SQ99804988
公开日2001年5月23日 申请日期1999年2月4日 优先权日1998年2月13日
发明者C·W·古德萨尔, R·C·霍德格斯, T·G·琼斯, J·D·莫森, P·J·斯塔布勒 申请人:尤尼利弗公司