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不锈钢和碳钢材料机械制茶效果比较
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随着材料工业的发展，茶叶加工机械选材越来越广泛，中国绿茶加工除揉捻工序以外基本上都是热加工过程，在选用工作部件的材料时，除了要注意符合食品卫生安全标准外，还要考虑材料的传热性能，提高热效率和工作效率。笔者使用在茶叶加工机械中应用较为广泛的两种材料进行对比试验，以说明茶叶加工机械的选材对制茶效果的影响。
一、试验材料和方法
1．试验原料
龙井群体种，秋季适制龙井茶鲜叶。
2．试验机具 6ＣＭＤ－４０型电脑控制龙井茶炒制机。
3．试验方法用1Ｃｒ１８Ｎｉ9Ｔｉ不锈钢材料的5槽锅和普通碳素钢冷轧材料(简称碳钢)的4槽锅各1只。材料厚度均为1ｍｍ。每只槽锅底均装1只Ｐｔ100铂电阻的测温探头与电脑控制器连接，两只槽锅整体外形完全一致，在锅架上能方便地更换。加工龙井茶的工艺为：摊放-青锅-摊凉-辉锅。电脑控制器设定同一工艺制作龙井茶。青锅、辉锅每次投叶量均为0.5ｋｇ，为使试验准确，将不锈钢槽锅装好后，机器按设定的青锅工艺运转2次，以消除初期环境温度低、吸热量大的弊病。青锅试验重复3次，随后迅速拆去不锈钢槽锅，换用碳钢槽锅，重复以上试验。青锅叶摊放2ｈ后进行辉锅。炒制过程中使用三相三线有功电度表计量电能消耗，国标法测定茶叶含水率。
二、结 果
1．茶叶含水量的变化 制作龙井茶试验在阴天，室温27℃，湿度为78%的条件下进行，鲜叶含水率为64.9%(摊放一晚上)，经青锅和辉锅后茶叶含水率见表1。从表中可以看出，在同样的青锅条件下，不锈钢槽锅炒制茶叶失水量大大低于碳钢槽锅，由于青锅失水量少，辉锅需要按设定程序重复3次才能满足茶叶干度的要求。
2．两种材料槽锅制茶各工序所需时间
对龙井茶炒制过程各工序所用的时间进行测量和记录，两种材料的槽锅青锅工艺所用时间相差1.5ｍｉｎ，但含水率相差17.68个百分点；辉锅工艺，碳钢槽锅所用时间比不锈钢槽锅少22ｍｉｎ，显然生产效率要高得多。
3．两种材料槽锅炒制过程耗电量
用三相三线有功电度表对炒制过程的耗电量进行计量，青锅过程碳钢槽锅耗电量高于不锈钢槽锅，因为碳钢槽锅青锅过程蒸发较多的水分。辉锅过程不锈钢槽锅耗电量高于碳钢槽锅。
4．茶叶品质和卫生指标
用同一青锅工艺和辉锅工艺炒制龙井茶，对制得的茶样进行感官审评，审评结果显示，碳钢槽锅所制茶叶品质略高于不锈钢槽锅。对茶样重金属元素铜和铅采用原子吸收光谱分析，不锈钢槽锅制作的茶叶铅和铜含量均高于碳钢槽锅(见表2)。
三、分析与讨论
1．龙井茶炒制机往复槽锅采用不锈钢和碳钢材料，在加工过程中有不同的热效应，尽管采用完全相同的工艺，测温点在锅底同一位置，但对茶叶的加热反应不一样。由于各种金属材料的金相组织和表面粗糙度不同，因此吸热和导热的效果是不一样的。不锈钢的吸热效率低于碳钢，且其传热慢于碳钢，这就使得碳钢槽锅炒制茶叶比不锈钢槽锅要节省时间。根据失水量和耗电量计算，不锈钢槽锅消耗电1kＷ·ｈ，可蒸发茶叶水分109ｇ，而碳钢槽锅可达到132ｇ，因此在青锅阶段，碳钢槽锅的效率表现最为突出。根据这两种材料的吸热效率，以及热效率来看，碳钢材料作为热载体优于不锈钢材料。
2．从茶样感官审评结果看，碳钢槽锅制茶效果优于不锈钢，碳钢槽锅制茶干样和茶汤的色泽也比不锈钢槽锅好。从重金属的含量看，碳钢槽锅的重金属污染也较少。
根据以上分析可知，普通碳钢冷轧板作为茶叶加工机械的热交换材料是适宜的，它不仅价格低、热效率高，而且符合食品卫生要求。不锈钢虽具有很好的耐腐蚀性能，在化学反应特别强烈的工序和低温加工工序中有较为广泛的应用前景，但若在高温加工工序中使用，需对材料作一些处理，以提高热效率，或者采用较薄的不锈钢板与碳钢材料复合，即保证较高的热效率又具有良好的外形。以电为热源的多功能炒制机，加热器底部反射材料采用不锈钢板比碳钢要好，其一增加了反射热量的能力，可提高热效率；其二因不锈钢耐氧化性能好，底板不易变形和失效。
（注：中国农业科学院院长基金资助项目）