近年來，隨著現(xiàn)代機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化技術(shù)和無損檢測(cè)技術(shù)高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)、光譜技術(shù)、電特性等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)已應(yīng)用到茶葉加工過程，推動(dòng)傳統(tǒng)茶葉加工生產(chǎn)方式朝著機(jī)械化、數(shù)字化、智能化方向轉(zhuǎn)型與升級(jí)。

茶葉加工機(jī)械化研究進(jìn)展

1、殺青機(jī)

殺青是制茶過程中至關(guān)重要的一項(xiàng)步驟，主要是通過較高的溫度使茶葉內(nèi)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(xué)技術(shù)的逐步發(fā)展，殺青機(jī)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(jī)是一種滾動(dòng)式的殺青機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)大批量的茶葉殺青，使用成本較低。但是，該機(jī)械對(duì)溫度的控制不精準(zhǔn)，質(zhì)量難以把控。此外，這種殺青機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中能耗也較高。

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，機(jī)械化生產(chǎn)不斷發(fā)展進(jìn)步，現(xiàn)在逐步推出了蒸汽殺青機(jī)、熱風(fēng)殺青機(jī)、微波殺青機(jī)。蒸汽殺青機(jī)利用高溫產(chǎn)生蒸汽，再將蒸汽和茶葉結(jié)合，蒸汽溫度可控，可以很好地對(duì)茶葉殺青過程中的溫度進(jìn)行控制。熱風(fēng)殺青機(jī)是利用熱風(fēng)爐中產(chǎn)生的熱風(fēng)，對(duì)茶葉進(jìn)行殺青，使得茶葉之中的酶活性鈍化，進(jìn)而達(dá)到殺青的目的。微波殺青機(jī)主要是利用微波對(duì)水分子進(jìn)行震蕩，震蕩過程中產(chǎn)生熱量，從而將這一熱量與茶葉結(jié)合，達(dá)到殺青的目的。

2、揉茶機(jī)

揉茶是茶葉生產(chǎn)過程中的第二個(gè)重要步驟，直接關(guān)系到喝茶時(shí)茶葉能否發(fā)揮出其應(yīng)有的味道，揉捻是最常見的方式。在揉茶過程中，會(huì)破壞茶葉的細(xì)胞，也會(huì)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(shí)能更好地釋放出來。

目前，隨著自動(dòng)化加料揉茶機(jī)械的出現(xiàn)，揉茶工藝基本實(shí)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(zhì)量得到了提高。

3、理?xiàng)l機(jī)

茶葉理?xiàng)l主要是通過對(duì)于茶葉的狀態(tài)進(jìn)行塑形理?xiàng)l，這一過程也是眾多茶葉生產(chǎn)過程中的最為關(guān)鍵的步驟。茶葉理?xiàng)l機(jī)的發(fā)明和使用，減少了茶葉被污染的狀況，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化生產(chǎn)，使得理?xiàng)l加工步驟更加高效。

不過，我國(guó)大多數(shù)茶葉生產(chǎn)企業(yè)所使用的理?xiàng)l機(jī)都是往復(fù)震動(dòng)式的。機(jī)器的耗能較高并且效率低，因此，現(xiàn)階段應(yīng)該針對(duì)理?xiàng)l機(jī)的實(shí)際情況進(jìn)行全方位的研究判斷，使理?xiàng)l機(jī)的效率進(jìn)一步的提升，降低能源消耗，從而逐步推動(dòng)茶葉生產(chǎn)向高效化、自動(dòng)化方向發(fā)展。

4、烘干機(jī)

茶葉中的水分控制對(duì)茶葉品質(zhì)至關(guān)重要，茶葉中的水分含量超標(biāo)，在運(yùn)輸包裝過程中容易滋生大量的微生物和細(xì)菌，不僅會(huì)對(duì)茶葉本身的口味和風(fēng)味有一定的影響，也會(huì)帶來食品安全問題。傳統(tǒng)茶葉烘干機(jī)有三種，分別是手拉百葉式、半自動(dòng)手拉百葉式、自動(dòng)鏈板式。前兩種烘干機(jī)由于時(shí)代的發(fā)展進(jìn)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(dòng)鏈板式烘干機(jī)。它的自動(dòng)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(yán)重影響綠茶質(zhì)量。隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，出現(xiàn)了動(dòng)態(tài)式的循環(huán)烘干機(jī)，解決了原本烘干機(jī)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(jī)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(jìn)展

近年來，茶葉加工基礎(chǔ)理論研究日漸深入，關(guān)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(shù)、電化學(xué)技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)、電子鼻、電子舌等高新技術(shù)手段反映茶葉品質(zhì)質(zhì)量的技術(shù)方法不斷進(jìn)步，促使茶葉加工技術(shù)水平朝著數(shù)字化和智能化的方向大步邁進(jìn)。

通過對(duì)茶葉中多酚類物質(zhì)、全氮量、粗纖維、含水量等成分的快速檢測(cè)，以及形狀、顏色和嫩度等指標(biāo)的判斷，實(shí)現(xiàn)茶鮮葉品質(zhì)質(zhì)量的智能感知，對(duì)光譜信息、圖像信息、電參數(shù)的采集處理，實(shí)現(xiàn)萎凋、揉捻、發(fā)酵、干燥等多個(gè)關(guān)鍵加工工序的智能判定。

在茶葉加工過程中，對(duì)鮮葉質(zhì)量等級(jí)的判定是確定加工過程技術(shù)參數(shù)的前提，即茶葉加工過程中的“分級(jí)付制”。不同質(zhì)量、不同等級(jí)的原料只有采用相應(yīng)的加工技術(shù)參數(shù)，才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品加工質(zhì)量的最優(yōu)化。同時(shí)，對(duì)鮮葉等級(jí)和質(zhì)量的在線科學(xué)快速評(píng)判，也是實(shí)現(xiàn)茶葉數(shù)字化和智能化加工的技術(shù)基礎(chǔ)。

利用近紅外光譜技術(shù)，以含水率、粗纖維總量和全氮量作為鮮葉質(zhì)量的判斷依據(jù)，建立茶鮮葉原料質(zhì)量的在線評(píng)價(jià)模型，可為評(píng)價(jià)茶鮮葉原料的質(zhì)量提供準(zhǔn)確、快捷的新方法。利用茶鮮葉圖像的面積、周長(zhǎng)、長(zhǎng)軸長(zhǎng)度、短軸長(zhǎng)度等幾何特征，以及圖像的對(duì)比度、平滑度等紋理特征進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建，可將茶鮮葉按嫩度等級(jí)進(jìn)行準(zhǔn)確分類。

茶葉加工與茶葉視覺變化密切相關(guān)，在制品在水分散失、高溫加熱、外力作用、酶促反應(yīng)等一系列反應(yīng)下，會(huì)產(chǎn)生劇烈的化學(xué)、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(nèi)含成分轉(zhuǎn)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(biāo)。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(jié)合的技術(shù)，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(yù)測(cè)模型，可實(shí)現(xiàn)對(duì)紅茶萎凋程度數(shù)字化判別。通過對(duì)殺青葉含水率的準(zhǔn)確判斷，可有效檢測(cè)生產(chǎn)中綠茶的殺青程度。利用機(jī)器視覺對(duì)微波殺青過程中在制品的色澤和紋理特征實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過建立ELM、遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GABP）、CNN 模型可對(duì)殺青葉含水率、茶多酚和氨基酸含量進(jìn)行在線檢測(cè)，該方法在快速檢測(cè)茶葉殺青品質(zhì)和茶葉數(shù)字化殺青作業(yè)中具有很好的應(yīng)用。近年來，科研工作者通過圖像、光學(xué)、電化學(xué)以及融合技術(shù)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(shí)代的呼喚，加速實(shí)現(xiàn)茶機(jī)裝備數(shù)字化首先需要加強(qiáng)關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)研究，夯實(shí)數(shù)字化基礎(chǔ)。科研院所要與規(guī)模較大有實(shí)力的企業(yè)深度聯(lián)合，加強(qiáng)學(xué)科應(yīng)用基礎(chǔ)研究，提升原始創(chuàng)新能力，加強(qiáng)協(xié)同創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)突破。

其次需要加快建立和完善我國(guó)茶機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系。標(biāo)準(zhǔn)化是數(shù)字化的重要基礎(chǔ)條件之一，要對(duì)我國(guó)現(xiàn)有茶機(jī)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全面梳理，有計(jì)劃有步驟建立和完善茶機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系，對(duì)一些成熟、通用性強(qiáng)的茶機(jī)要加快制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，積極嘗試制定針對(duì)不同茶類加工的生產(chǎn)線標(biāo)準(zhǔn)，為茶機(jī)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(guān)鍵技術(shù)裝備研究，構(gòu)建茶園、茶葉、加工品質(zhì)和機(jī)械裝備的協(xié)同智能制造體系，減少對(duì)勞動(dòng)力的過度依賴，提高我國(guó)茶葉生產(chǎn)效能和數(shù)字化、智能化水平。

參考資料：

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作者簡(jiǎn)介：

小泥沙，食品科技工作者，食品科學(xué)碩士，現(xiàn)就職于國(guó)內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事營(yíng)養(yǎng)食品的開發(fā)與研究