Скручування, будучи чисто фізичним прийомом, сприяє глибоким біохімічним перетворенням компонентів листа. У результаті механічного ушкодження клітинних структур, зокрема, тонопласта, вміст вакуолей змішується з цитоплазмою, утворений клітинний сік витікає на поверхню скручених листів, обволікаючи їх. При цьому порушуються раніше строго скоординовані біохімічні процеси в чайному листі, і при вільному доступі кисню і каталітичному впливі ферментів активізуються окислювально-відновні процеси. Тому прийнято вважати скручування першою фазою ферментації.

При скручуванні в клітинному соку прискорюються некеровані біохімічні процеси, що почалися при зав’ялюванні, а також відбуваються новотвір і нагромадження яблучної і бурштинової кислот, складних ефірів. Зовнішнім проявом цих процесів є поступова зміна кольору листа — від зеленого до мідно-червоного і коричневого і поява специфічного аромату.

Однією з неодмінних умов одержання високоякісного чаю є найбільш повне роздавлювання кліток сировини, що обумовлює високу екстрактивність настою і швидкість заварювання в подальшому.

Для кращого відділення листів від паростків і гарного їхнього скручування в більшості країн, у тому числі й у Росії, проводять триразове скручування по 30—45 хв. кожне в залежності від якості і віку листа. У відкритих ролерах при першому скручуванні від флеша відокремлюють і скручують найбільш ніжні частини — верхівкову бруньку і перший лист. Усю масу сировини потім направляють на плоскі сортувальні машини з метою відділення недокручених листів для так званого "зеленого" сортування, що продовжується 10—12 хв. Недокручені листи знову надходять на друге скручування вже в ролери закритого типу з пресом. Після другого скручування під пресом знову проводять "зелене" сортування і процес знову повторюють, але при більш сильному тиску, що дозволяє довести число роздавлених кліток у листах до 78—85%. Отримані фракції при сортуваннях надалі не змішують, а переробляють роздільно.

Ферментація починається з моменту скручування листа, вона є найбільш важливим технологічним процесом при виробленні чорного чаю і впливає на якість одержуваного продукту. Час, що відводиться на ферментацію, складає 4—8 г, у тому числі на період скручування припадає 2—3 г. Другу фазу — власне ферментацію, проводять у спеціальному приміщенні при кімнатній температурі (22—26°С), високої відносної вологості (96—98%) і постійному припливі кисню при товщині шару чаю, що ферментується в 4—8 см.

У процесі ферментації, що протікає за допомогою власних окисних ферментів — головним чином поліфенолоксидази, чайний лист цілком втрачає зелений колір і запах зелені, набуваючи коричневого забарвлення і приємного аромату ферментованого чаю. До кінця ферментації в чаї зникає гіркий смак неокисленого таніну й інших фенольних сполук і формується приємний, більш м'який смак, властивий чорному чаю.

Найбільш істотні зміни при ферментації відбуваються в групі фенольних сполук, зокрема, окисляється і конденсується чайний катехін. При цьому (за даними А. Л. Курсанова і М. Н. Запрометова) в основному утворюються димерні катехіни (флобафени) чаю, що додають водяному розчину приємний слабов’яжучий смак без гіркоти і характерне золотаво-червоне забарвлення . Установлено, що димерні катехіни зберігають властиву мономерам Р-вітамінну активність.

Окислювання катехіну в ортохінони відбувається під дією поліфенолоксидази. Подальше перетворення ортохінона в оксикатехін чи окислювання оксикатехіна в параоксихінон протікає мимовільно без участі ферментів і супроводжується руйнуванням хлорофілу. Хінони, взаємодіючи з амінокислотами чайного листа, додають певні тони до його забарвлення. Ефірні олії, що містяться в сировині, частково змінюються, а кількість їх зростає за рахунок альдегідів і кетонів, що утворюються при дезамінуванні й окислюванні амінокислот ортохінонами.

Одночасно в процесі ферментації різко падає зміст аскорбінової кислоти, а також зменшується кількість моно- і дисахаридів.

Сушіння проводять для того, щоб зупинити за допомогою високої температури дію ферментів і пов'язані з ним біохімічні процеси в момент максимального накопичення в чайному листі цінних речовин і надати готовому продукту стійкість при збереженні. Однак під час самого сушіння в напівфабрикаті протікають чисто хімічні зміни: часткова втрата летучих ароматичних речовин; подальше зниження С-вітамінної активності; помітне падіння рівня гідропектину і деяке зменшення змісту кофеїну, аміачного азоту, глюкози, сахарози і крохмалю; подальше окислювання речовин поліфенольного характеру й утворення темнозабарвлених меланоїдинів.

При сушінні сильно змінюються органолептичні властивості напівфабрикату. Його мідно-червоне і коричневе забарвлення поступово переходить у чорне. Втрачається 70— 80% ефірних олій, що утворилися при ферментації, цілком втрачається метиловий спирт, що утворився в результаті гідролізу пектину. Продукт набуває запаху і смаку, характерних для готового чаю.

Чай сушать у спеціальних машинах у два прийоми: спочатку при температурі 90—95°С до вологості 18%, а після 2-годинної перерви — при 80—90°С до залишкової вологості 3—4%. Чай вважається висушеним, коли чаїнки не згинаються, а ламаються. При недотриманні режиму сушіння чай може бути недосушеним чи пересушеним ("пересмаженим"), що негативно позначається на його якості.

Кожну з фракцій чайного листа, одержувану після першого, другого і третього скручування, піддають сортуванню. При сортуванні сухого чаю відокремлюють листові чаї від ламаних, ніжні чаїнки — від більш великих. Одночасно чай звільняють від дріб'язку — висівок і крихти.

Відсортовані найбільш грубі частки пропускають через нарізувальні машини. Різані чаї можуть бути поєднані з відсортованими ламаними чаями під загальною назвою "дрібні" чи "ламані".

Фабричні сорти чорного чаю. У результаті сухого сортування чорний байховий чай по розміру чаїнок поділяють на листовий (великий) і ламаний (дрібний).

Листовий чай по роду листа, у свою