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  • 資訊 > 專家原創(chuàng) > 茶葉機械化數(shù)字化加工技術研究進展

    2023-01-30 來源:sjgle食品加工包裝在線
    近年來,隨著現(xiàn)代機械化、自動化、信息化技術和無損檢測技術高速發(fā)展,計算機視覺技術、光譜技術、電特性等多項先進技術已應用到茶葉加工過程,推動傳統(tǒng)茶葉加工生產(chǎn)方式朝著機械化、數(shù)字化、智能化方向轉型與升級。

    近年來,隨著現(xiàn)代機械化、自動化、信息化技術和無損檢測技術高速發(fā)展,計算機視覺技術、光譜技術、電特性等多項先進技術已應用到茶葉加工過程,推動傳統(tǒng)茶葉加工生產(chǎn)方式朝著機械化、數(shù)字化、智能化方向轉型與升級。

     

    茶葉加工機械化研究進展

     

    1、殺青機

     

    殺青是制茶過程中至關重要的一項步驟,主要是通過較高的溫度使茶葉內部的氧化酶活性得到鈍化,茶葉中的茶多酚分泌變少,緩解茶葉的氧化,從而有效地使茶葉的形狀、香氣可以得到保留。隨著科學技術的逐步發(fā)展,殺青機逐漸代替人工作業(yè),大大提升了工作效率。

     

    目前,廣泛使用的殺青機是一種滾動式的殺青機,可以實現(xiàn)大批量的茶葉殺青,使用成本較低。但是,該機械對溫度的控制不精準,質量難以把控。此外,這種殺青機在實際運行過程中能耗也較高。

     

    隨著科學技術水平的不斷提升,機械化生產(chǎn)不斷發(fā)展進步,現(xiàn)在逐步推出了蒸汽殺青機、熱風殺青機、微波殺青機。蒸汽殺青機利用高溫產(chǎn)生蒸汽,再將蒸汽和茶葉結合,蒸汽溫度可控,可以很好地對茶葉殺青過程中的溫度進行控制。熱風殺青機是利用熱風爐中產(chǎn)生的熱風,對茶葉進行殺青,使得茶葉之中的酶活性鈍化,進而達到殺青的目的。微波殺青機主要是利用微波對水分子進行震蕩,震蕩過程中產(chǎn)生熱量,從而將這一熱量與茶葉結合,達到殺青的目的。

     

    2、揉茶機

     

    揉茶是茶葉生產(chǎn)過程中的第二個重要步驟,直接關系到喝茶時茶葉能否發(fā)揮出其應有的味道,揉捻是最常見的方式。在揉茶過程中,會破壞茶葉的細胞,也會有一定的茶葉汁滲出茶葉表面,從而使茶葉的香味在泡茶時能更好地釋放出來。

     

    目前,隨著自動化加料揉茶機械的出現(xiàn),揉茶工藝基本實現(xiàn)了流水作業(yè),解決了加料的難題,不僅使揉茶的效率得到了提升,還使揉茶的質量得到了提高。

     

    3、理條機

     

    茶葉理條主要是通過對于茶葉的狀態(tài)進行塑形理條,這一過程也是眾多茶葉生產(chǎn)過程中的最為關鍵的步驟。茶葉理條機的發(fā)明和使用,減少了茶葉被污染的狀況,實現(xiàn)了機械化生產(chǎn),使得理條加工步驟更加高效。

     

    不過,我國大多數(shù)茶葉生產(chǎn)企業(yè)所使用的理條機都是往復震動式的。機器的耗能較高并且效率低,因此,現(xiàn)階段應該針對理條機的實際情況進行全方位的研究判斷,使理條機的效率進一步的提升,降低能源消耗,從而逐步推動茶葉生產(chǎn)向高效化、自動化方向發(fā)展。

     

    4、烘干機

     

    茶葉中的水分控制對茶葉品質至關重要,茶葉中的水分含量超標,在運輸包裝過程中容易滋生大量的微生物和細菌,不僅會對茶葉本身的口味和風味有一定的影響,也會帶來食品安全問題。傳統(tǒng)茶葉烘干機有三種,分別是手拉百葉式、半自動手拉百葉式、自動鏈板式。前兩種烘干機由于時代的發(fā)展進步和人們生活水平的不斷提升,無法滿足目前的大規(guī)模茶葉生產(chǎn)而逐步被淘汰。

     

    目前,較大型的茶葉生產(chǎn)廠商多使用自動鏈板式烘干機。它的自動化程度較高,不過在加工綠茶的過程中,也很容易形成烘干不均勻的情況,嚴重影響綠茶質量。隨著科技的發(fā)展和進步,出現(xiàn)了動態(tài)式的循環(huán)烘干機,解決了原本烘干機中的烘干不均勻情況,大大提升了茶葉的烘干效率,而且這一烘干機利用電能取代了原本的炭火,避免了空氣污染。

     

    茶葉加工智能化研究進展

     

    近年來,茶葉加工基礎理論研究日漸深入,關鍵工序的工藝特性和茶葉制品的理化特征也日益明晰,利用光譜技術、電化學技術、機器視覺技術、電子鼻、電子舌等高新技術手段反映茶葉品質質量的技術方法不斷進步,促使茶葉加工技術水平朝著數(shù)字化和智能化的方向大步邁進。

     

    通過對茶葉中多酚類物質、全氮量、粗纖維、含水量等成分的快速檢測,以及形狀、顏色和嫩度等指標的判斷,實現(xiàn)茶鮮葉品質質量的智能感知,對光譜信息、圖像信息、電參數(shù)的采集處理,實現(xiàn)萎凋、揉捻、發(fā)酵、干燥等多個關鍵加工工序的智能判定。

     

    在茶葉加工過程中,對鮮葉質量等級的判定是確定加工過程技術參數(shù)的前提,即茶葉加工過程中的分級付制。不同質量、不同等級的原料只有采用相應的加工技術參數(shù),才能實現(xiàn)產(chǎn)品加工質量的最優(yōu)化。同時,對鮮葉等級和質量的在線科學快速評判,也是實現(xiàn)茶葉數(shù)字化和智能化加工的技術基礎。

     

    利用近紅外光譜技術,以含水率、粗纖維總量和全氮量作為鮮葉質量的判斷依據(jù),建立茶鮮葉原料質量的在線評價模型,可為評價茶鮮葉原料的質量提供準確、快捷的新方法。利用茶鮮葉圖像的面積、周長、長軸長度、短軸長度等幾何特征,以及圖像的對比度、平滑度等紋理特征進行神經(jīng)網(wǎng)絡模型的構建,可將茶鮮葉按嫩度等級進行準確分類。

     

    茶葉加工與茶葉視覺變化密切相關,在制品在水分散失、高溫加熱、外力作用、酶促反應等一系列反應下,會產(chǎn)生劇烈的化學、物理、生理變化,其顏色、形狀、紋理等圖像特征亦隨之改變。加工過程中,茶葉視覺特征的變化是內含成分轉化在外觀上形成的反映,因此可作為判斷加工適度與否的直接感官指標。如將圖像和光譜信息融合后分別與線性判別分析法(LDA)和 PLS 結合的技術,以光譜和紋理特征值融合數(shù)據(jù)建立紅茶萎凋程度的線性判別模型和兒茶素與氨基酸比值的 PLS 預測模型,可實現(xiàn)對紅茶萎凋程度數(shù)字化判別。通過對殺青葉含水率的準確判斷,可有效檢測生產(chǎn)中綠茶的殺青程度。利用機器視覺對微波殺青過程中在制品的色澤和紋理特征實時監(jiān)測,通過建立ELM、遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(GABP)、CNN 模型可對殺青葉含水率、茶多酚和氨基酸含量進行在線檢測,該方法在快速檢測茶葉殺青品質和茶葉數(shù)字化殺青作業(yè)中具有很好的應用。近年來,科研工作者通過圖像、光學、電化學以及融合技術研究茶葉發(fā)酵過程,為發(fā)酵工序數(shù)字化提供了新的方法和思路。

     

    茶葉產(chǎn)業(yè)數(shù)字化加工是新時代的呼喚,加速實現(xiàn)茶機裝備數(shù)字化首先需要加強關鍵生產(chǎn)技術研究,夯實數(shù)字化基礎??蒲性核c規(guī)模較大有實力的企業(yè)深度聯(lián)合,加強學科應用基礎研究,提升原始創(chuàng)新能力,加強協(xié)同創(chuàng)新,實現(xiàn)基礎理論和關鍵技術突破。

     

    其次需要加快建立和完善我國茶機標準體系。標準化是數(shù)字化的重要基礎條件之一,要對我國現(xiàn)有茶機標準進行全面梳理,有計劃有步驟建立和完善茶機標準體系,對一些成熟、通用性強的茶機要加快制定國家標準或行業(yè)標準,積極嘗試制定針對不同茶類加工的生產(chǎn)線標準,為茶機數(shù)字化創(chuàng)造條件。

     

    此外,也要系統(tǒng)開展茶葉生產(chǎn)、加工全程數(shù)字化、智能化關鍵技術裝備研究,構建茶園、茶葉、加工品質和機械裝備的協(xié)同智能制造體系,減少對勞動力的過度依賴,提高我國茶葉生產(chǎn)效能和數(shù)字化、智能化水平。

     

    參考資料:

    [1]沈帥,袁海波,朱宏凱,江用文.茶葉數(shù)字化加工技術研究進展[J].中國茶葉,2022,44(08):1-8.

    [2]葉素娟,葉素蘭,葉飛龍.茶葉加工機械化技術應用研究與分析[J].食品界,2022(11):114-116.

    [3]常睿,張瑩,楊娟,王杰,陳善敏,鐘應富.計算機視覺技術在茶葉加工領域應用研究進展[J].南方農業(yè),2021,15(28):137-140.DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.28.034.

     

     

    作者簡介:

    小泥沙,食品科技工作者,食品科學碩士,現(xiàn)就職于國內某大型藥物研發(fā)公司,從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究


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