近年来,随着物理科学和生物科学的发展,先进的生产技术和生产工艺提高了茶叶的利用效率,推动茶饮料向专业化、高端化发展。这不仅拓宽了茶的应用范围,丰富了茶饮料产业。产品的种类和数量也促进了茶产品质量的提高。茶叶加工采用先进技术,必将加速茶产业现代化、集约化发展,进一步增加茶农收入。
1、茶叶初加工领域
人工智能是计算机科学的一个分支,希望了解智能的本质,并产生一种能够以类似于人类智能的方式做出反应的新型智能机器。该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。
茶叶加工领域研究最多的领域是机器学习和计算机视觉。结合当前计算机技术,在整个茶叶加工过程中,添加茶叶产品形状的具体参数,并基于优化的神经网络算法的应用,实现茶叶品质的自动化、智能化识别。在检测和评价茶叶色泽过程中,采用图像分析技术,有效分析茶叶品质中的茶多酚、茶氨酸等成分。特别是借助PLS算法,构建了反映茶叶品质成分含量的关系分析模型。从而获得相关的检测标准,可以快速有效地评价茶叶的色泽和品质。
PLS:(最小)偏最小二乘法是一种数学优化技术,通过最小化误差平方和来找到一组数据的最佳函数匹配。用最简单的方法求出一些绝对不可知的真值,并最小化误差平方和。许多其他优化问题也可以通过最小化能量或最大化熵以最小二乘形式表示。
机器学习
计算机视觉
高振宇等.研究了基于卷积神经网络的鲜茶智能分选系统。针对风选、筛选等分选方法难以实现精准分割的问题,基于计算机视觉技术和深度学习方法,设计了一套鲜茶智能分选系统,并基于7个卷积神经网络识别层结构已建成。模型,通过共享权重和逐渐降低学习率来提高卷积神经网络的训练性能。经实验验证,分选系统可实现茶叶鲜叶自动识别分选,准确率不低于90%。可检测鲜茶中的单芽、一芽一叶、一芽二叶、一芽三叶。对叶子、单叶、叶茎进行有效的类别排序。
*高振宇,王安,刘勇,等。基于卷积神经网络的鲜茶智能分选系统研究[J].农业机械学报,2017,48(7):53-58。
付贤书等人发明了一种基于深度学习的武夷岩茶产地识别方法。基于具有深度学习功能的神经网络ELM模型,利用不同产地岩茶的稳定同位素、微量元素、电子舌数据以及三者的融合数据,采用相同的方法建立ELM分析模型。提取样本后,利用该模型客观准确地判定岩茶地产地,三者数据融合构建的模型识别率高达100%,远高于利用单一类型数据建立的神经网络模型,盲样本识别率达到100%,具有良好的应用前景。 ,可作为鉴定武夷岩茶产地的技术方法。
*付贤淑,叶子红,于小平,等。基于深度学习的武夷岩茶产地识别方法:, CN A[P]. 2017年。
ELM:( )极限学习机,又称超有限学习机,是人工智能机器学习领域的一种人工神经网络模型。它是一种求解单隐层前馈神经网络的学习算法。
吴晓敏等.发明了一种基于深度学习和图像边缘信息的茶芽检测方法。首先,采用原有的边缘检测算法来检测图像的边缘。对于边缘检测后的图像,采用以下两种方法提取候选窗口:(1)根据图像中属于图像边缘的像素数占图像总像素数的百分比,(2 )根据图片中不属于图像边缘的像素数占总像素数的百分比。接下来,将提取的候选窗口输入到经过训练的深度学习网络中,以确定哪些属于茶芽。本发明可以大大提高现有茶芽检测任务的效果,也可以应用于其他目标检测任务。
*吴晓敏,任鹏。一种基于深度学习和图像边缘信息的茶芽检测方法:, CN A[P]. 2016年。
董春旺等。基于机器视觉和工艺参数的针形绿茶外观品质评价研究。以针芽型绿茶自动化生产线为载体,采集加工过程中关键工序的产品温度、水分、时间等工艺参数信息,利用机器视觉系统获取外观可见光图像对成品茶进行分析,提取其质地和颜色特征,并探索其过程、图像信息与专家感官评级之间的相关性。然后,将线性偏最小二乘法(PLS)和非线性极限学习机(ELM)神经网络相结合,建立基于机器视觉和工艺参数的针形绿茶外观品质智能表征方法,并进行比较模型性能。本研究为拓展茶叶感官品质评价方法提供了有效的技术途径和思路,为今后智能生产中专家工艺决策支持系统和标准化加工技术的研发提供了理论基础和数据支撑,也提供了理论依据。为茶叶发展提供基础和数据支撑。加工、贸易和精细调配技术具有巨大的产业前景。
*董春旺,朱宏凯,周晓芬,等。基于机器视觉和工艺参数的针形绿茶外观品质评价[J].农业机械学报,2017,48(9):38-45。
2、茶叶深加工领域
膜分离技术是利用天然或合成膜,根据膜两侧密度、溶剂与溶质、液体流速等不同条件所产生的压力差,对溶质和液体进行分离、浓缩和纯化的技术。茶叶加工领域应用最广泛的膜分离技术是超滤技术和反渗透技术。
膜分离技术
超滤技术可以提高茶饮料的澄清率。在茶叶加工过程中,工人在低温下利用低密度分子膜阻止茶叶中高分子物质的通过,从而达到分离茶液中固体物质的目的。该技术能有效保留茶叶中的茶多酚、氨基酸等活性成分,能更好地保留茶叶的纯正香气。
超滤技术
反渗透技术主要是指在低温条件下浓缩提取物和液体溶液中的活性成分的技术。其主要作用是提高茶汁的浓缩效率。反渗透技术在茶饮料加工中可以更好地保持茶叶原有的营养成分,减少茶叶资源的浪费,提高茶叶资源的利用效率。反渗透技术在速溶茶和液体茶饮料的生产加工中应用最为广泛。
反渗透技术
生物酶是活细胞产生的催化有机物质。特定的生物酶只作用于特定的物质。在特定温度下,生物酶具有催化速度快、催化效率高的特点。纤维素酶、半纤维素酶等生物酶技术的应用,不仅可以解决茶饮料中茶汁澄清的问题,还可以解决茶叶在浸泡过程中蛋白质水解快、有效成分扩散慢的问题。
生物酶反应
在分解红茶汤的过程中,纤维素酶和半纤维素酶可以有效降低茶多酚、咖啡因等物质在热水中的溶出速率,增强茶多酚、咖啡因等细胞壁的破坏速度和程度。 ,更好地促进茶多酚和咖啡因的扩散和沉淀。纤维素酶和半纤维素酶不仅可以增加红茶饮料中有效成分的固含量,而且可以保持红茶饮料的芳香气味,增加红茶饮料的透明度。
【培训通知】
中国茶叶学院2018年第二期“机械制茶师”培训班将于9月16日开课
为提高茶叶加工人员专业技能,提高茶叶品质,加快“机器换人”,加快茶叶加工机械化、持续自动化,实现茶产业健康可持续发展,杭州茶业中华全国供销合作总社研究院将于9月16日召开2018年第二期“机械制茶机”培训班。
培训目的是提高学员运用现代化新设备加工茶叶的理论水平和实践技能。
培训内容包括茶叶品质形成原理、典型绿茶、红茶机械加工关键技术、名优茶生产线成套设备工作原理及关键技术、茶叶自动化生产线加工技术规程、 ETC。
培训形式由具有深厚理论功底和丰富行业实践经验的专家教授授课,指导学员理论与实际现场实际操作相结合。我们热忱欢迎感兴趣的人士来杭州交流学习。培训合格者,颁发机械泡茶机结业证书。