微波加热技术应用于名优绿茶加工的研究综述.pdf
名优绿茶最突出的品质特征就是具有独特的外观，而目前的加热机械易与鲜叶接触、碰撞，出现卷曲、收缩现象，影响名优绿茶的后期造型;再加上传统加热机械的热传递方向与湿传递方向相反，因而难以快速升高茶叶的温度、钝化酶的活性，影响名优绿茶色泽。同时，目前名优绿茶的加工仍大部分采用手工作坊式生产，不但劳动强度大，劳动效率极低，加工费用高，且不符合卫生规范，茶叶品质不稳定，档次低，严重削弱了我国茶叶在国际市场上的竞争能力。微波技术则能克服上述缺陷。自上世纪7O年代以来，微波技术在茶叶领域已有不少研究，主要反映在杀青、干燥、复火提香、红茶贮藏以及茶叶水分测定等方面。日本、韩国、新加坡、印尼等国已成功地将微波用于茶叶加工，制成了品质优异的绿茶，并取得了明显的经济效益;而对于产茶大国的中国来说，把微波加热技术应用于茶叶加工还处于初级阶段。
1微波加热技术的原理
微波是一种波长为1.O一0.O01m、频率为300-30000MHz、具有穿透物质特性的电磁辐射线翻。微波加热的原理是微波发生器将微波辐射到杀青、干燥的物料并穿透到内部，使物料瞬时产生摩擦热，将电磁能转化为热能，导致物料表面与内部同时升温，且内部温度高于物料表面温度，因此是一种使物体整体成为热源的加热方式，它不需要高温介质，甚至连容器或载体都因为微波的穿透而不被加热，且热传递方向是从内向外的，这与湿传递方向一致，从而使加热更快速、均匀，大大缩短了加工时间，显示出微波的独特优势。同时，微波加热的物理环境有电磁场和温度场两种，且电磁场作用大于温度场，而常规加热的物理环境只有温度场，因此其升温速度远慢于微波加热。
2微波杀青、干燥的可行性
在杀青时，鲜叶中含有较高的水分，而水对微波的吸收能力较强，能在微波电场中被极化，并随着电磁场的频率不断改变极性取向并作高速振动，产生摩擦热，从而使茶叶在微波中整体加热，最终使大量的水分子从鲜叶中逸出而被蒸发带走;而且微波加热使茶叶内部能快速升温，达到钝化酶的临界点温度，从而迅速钝化茶叶中的酶活性，而微波加热时产生的电磁场与温度场的综合作用则会加强茶叶中酶的变性作用，从而达到杀青的目的。励建荣等嘲用容积为23L的家用微波炉、以多酚氧化酶的活性作为指标对微波杀青工艺进行了初步的研究，结果表明，摊放8h后的鲜叶在投叶量40g、微波功率729w、杀青时间180s的条件下能较好地钝化多酚氧化酶的活性。在干燥后期低水分的阶段为减率干燥期，应用热风干燥易出现表面硬化引起品质劣变，而微波干燥因其由内及表的加热方式能克服这一缺点，同时微波还能加速茶叶结构水的迁移，达到干燥的目的。
目前国内微波杀青、干燥机可供选择的形式主要有箱式(又称微波炉)微波干燥机、行波场导式微波干燥器、辐射型微波干燥器、慢波型微波干燥器等几种形式。
3微波杀青、干燥对名优绿茶品质的影响
3.1有利稳定品质
不同季节、不同品种、不同时间采摘的鲜叶在初始含水量、鲜嫩程度等性质上存在差异，微波机械能根据这些特性灵活调控杀青、干燥的参数(如微波频率、杀青时间等)，从而使各种茶叶均能达到理想的杀青效果，因此微波加热在茶叶加工上能实现自动化流水线生产，从而稳定了茶叶的品质。
3.2有利提高品质
反复的试验和实践都表明，用微波加热技术加工后的成茶，具有名优高档茶的特征，其干茶外形匀整，色泽翠绿一致，滋味鲜醇甘爽，香气浓郁，汤色嫩绿清澈，叶底嫩匀肥厚明亮;而用微波技术加工夏秋茶，可降低夏秋茶的苦涩味;对于中低档茶叶，传统方法加工的成茶有粗青气，而微波加热技术加工的茶无粗青气。
苏联、日本、韩国等国学者的研究表明微波杀青加工成的绿茶，氨基酸、维生素C、芳香物质、水浸出物等均比常规方法加工的绿茶高。刘新等分析表明微波杀青名优绿茶的品质优于滚筒杀青名优绿茶，氨基酸和水浸出物的含量以微波杀青的成茶高，而茶多酚含量则以滚筒杀青的成茶高;此外，还提出扁形茶的微波加热工艺流程为微波杀青多功能炒制机青锅多功能机辉锅。齐桂年等研究则发现，将微波工艺单独用于杀青或干燥工序制成的毛峰茶品质各具特色，可满足不同味消费者的需要。汪兴平等以茶叶为原料，研究了微波对茶多酚结构及其儿茶素的影响，结果表明，茶多酚的化学结构无明显变化，但其主要成分--儿茶素的组成发生了变化：EGCG和ECG两种组分有所下降，下降率分别达3.5%和3.4%，表明微波能产生的高温，导致了少量EGCG的异构化。王金焕等的研究还发现，用微波杀青来加工芽头肥壮、多酚氧化酶活性高的品种，因其较强的穿透性可克服传统杀青难以杀透杀匀的不足，使产品质量稳定。刘新和齐桂年等的研究结果表明，微波加热用于干燥后期，不仅可以提高脱水效率，而且更能发挥茶叶内在品质;而若在干燥前期应用微波，则会由于水分的迅速溢出引起的热量及冲击，导致茶叶表皮破损，形成爆点，影响外形与叶底品质。还有研究也表明，将茶叶用传统方法干燥至含水量20%以下后，再用微波干燥最为有效，其叶绿素变化少，色泽翠绿，干燥均匀，香气损失少。
3.3有利提高茶叶的卫生质量
微波杀青、干燥不需烧煤或烧柴，没有烟雾和灰尘的污染，同时由于实现了茶叶加工的自动化、连续化，避免了常规加工时产生的二次污染。
另一方面，微波本身具有杀菌的作用。20世纪40~50年代普遍认为微波杀菌的机理只有热效应。该理论认为：微波具有高频特性，当它穿透介质时，水、蛋白质、核酸等极性分子受交变电场的作用而取向运动，相互摩擦产生热量，从而导致温
度升高，使微生物内的蛋白质、核酸等分子结构改性或失活，从而杀灭微生物。之后的研究则表明微波杀菌效果得益于另一个与温度场同时存在的物理环境--微波电磁场的作用，即非热效应，它是细菌致死的主导因素，由此还获得了一种在较低温度下、充分利用微波交变电磁场杀菌的手段和技术嘲。
4微波杀青、干燥的影响因素
微波杀青、干燥效果的好坏主要与微波频率、微波功率、投叶量、鲜叶理化特点等有关。杨晓萍等就研究发现，杀青时间、微波功率、投叶量对名优绿茶氨基酸、茶多酚、可溶性糖的含量存在显著影响，叶绿素含量只受杀青时间的显著影响。
4.1微波频率与微波功率
我国目前用于工业加热最广泛使用的微波频率是915MHz和2450MHz，它们使物料内部的分子分别有9.12x108次/秒和2.45x109次/秒的振波，后者的中心波长为0.122m，比前者的0.330m短，因此穿透能力较弱，而由于茶叶叶片较薄，选用2450MHz频率的微波就可满足杀青和干燥的要求了
刘新等以春、秋季龙井群体种的高档鲜叶为原料，用微波炉在全功率(6Kw)条件下，比较了950MHz和1240MHz两种微波频率下的杀青叶品质，表明用于小功率管的1240MHz的微波频率的杀青效果好，能将酶活性彻底破坏，并且杀青2h后也未出现红变现象。李远志等口研究分析了不同微波强度对杀青效果的影响，结果表明微波功率越高，所需的杀青时间越短且达到应有的杀青效果，但减重率高不利于造型，而中等功率638w和低功率300w微波分别杀青2.5～3min则可以取得较好的杀青效果。
4.2投叶量
微波在穿透过程中也存在着微波能的衰减，从而造成加热不均匀，因此为了减少各部位的温度差异，被加热物料厚度应在半衰深度的2倍左右阄。因此决定鲜叶盛放厚度的投叶量会影响微波杀青、干燥效果。叶阳等的研究表明，投叶量的大小是影响微波热效率的主要因素。微波热效率指鲜叶在一定时间内所吸收的热量与微波输出功的比值，它随鲜叶质量的增加而提高，但随着加热时间的延长热效率则逐步降低，因此在微波输出功率一定时，杀青的投叶量是有限量的。
4.3鲜叶理化特点
茶叶微波杀青、烘干技术要求鲜叶的外形尺寸大小均匀一致，因为体积小的鲜叶比体积大的鲜叶容易被加热，如果鲜叶大小不一致，会造成加热不均匀的现象，影响品质。
鲜叶含水量与茶叶的比热容和介电常数存在一定的比例关系，进而决定杀青所需热量、杀青时间与微波功率：鲜叶中水分含量的增加导致其介电常数增加，使微波杀青所需的功率增多;茶叶的比热容是指单位质量的茶叶每升高或每降低10cc所吸收或放出的热量，茶叶比热容与微波功率决定了杀青时间叶阳，袁海波等就运用公式计算出了含水量在50%-72%的摊放叶的比热平均值为3.44KJ/kg·℃。鲜叶的初始温度(θ0)决定了其最终温度(θ)：θ=θo+pt/cm，式中θ0为物料初始温度、p为设定的微波加热功率、c为被加工物料的比热容、m为被加工物料的质量、t为微波作用的时间。也就是说，如果对微波设备设定了使鲜叶从20℃上升到80℃的工作条件，那么当初始温度为l5℃的话，鲜叶的最终温度就只能是75℃。
综上所述，将微波加热技术应用于名优绿茶的加工，应了解微波技术特点，并根据茶鲜叶的物理化学特性，如付制水分与微波功率的关系，过高的水分可能导致杀青叶、二青叶等的膨化现象产生，加热温度与失水速率对香味的影响等，开展茶叶微波工艺理论研究，优化名优绿茶工艺参数，有助于提高品质。
