一种红茶萎凋程度的动态监控系统

本发明涉及电数字数据处理的，特别涉及一种茶叶加工的红茶萎凋程度的动态监控系统。

背景技术：

1、红茶是世界范围内最受欢迎的茶产品，约占世界茶叶消费总量的70％。2010年到2020年的10年间，国内红茶产量由9万吨增长至27.6万吨，增长3倍多，已跃然成为茶叶产销的主力军。

2、红茶的主要生产工序包括萎凋、揉捻、发酵和干燥等工序，萎凋作为红茶加工的第一道工序，对红茶的品质形成与质量发展具有重要意义。萎凋不足，萎凋叶水分含量高、萎凋叶硬而质脆，致使揉捻时易断易碎，茶汁里的茶叶成分流失，揉捻叶细胞破碎不均匀，发酵难以进行，制成的毛茶断碎多、叶底花杂、青气浓而香气低、苦涩味重；而萎凋过度则水分散失严重，萎凋叶萎蔫而缺乏弹性，揉捻时条索不易卷紧成型，揉捻叶细胞不容易破碎且严重不均匀，较低的含水率还进一步限制了发酵的进行，制成的毛茶色泽干枯、香气寡淡、滋味鲜爽性差、叶底暗杂无光。控制红茶萎凋适度是加工高品质红茶的必要前提。

3、一般而言，红茶萎凋适度时含水率控制在58％-62％，具体表现为叶片皱缩且柔软、嫩梗曲折而不断、手握叶片成团、放开可缓慢松散、叶表光泽消失、叶色由绿转暗、青草气消而透发甜香或花香。目前，通过提高萎凋时的温度、加速空气流动等方式可使萎凋叶在短时内(5-8小时)达到萎凋适度的含水率要求(即58％-62％)、提高生产效率，但是茶叶内部水解酶、糖苷酶等生物活性酶对品质成分的转化、形成尚不够充分，缺乏品质成分前体物质的累积，所制红茶产品通常滋味平和、香气平淡。但如果放任萎凋叶萎凋较长时间(18小时以上)达到适度时的含水率，由于内在品质成分在呼吸酶、氧化酶作用下的过度消耗和降解，将严重影响成品茶品质质量，同时产生的降解产物的不良气味还将影响茶叶的感官品质。因此，在控制茶叶萎凋程度的同时，整体调控萎凋进程才能实现高质量萎凋叶。

技术实现思路

1、本发明解决了现有技术中存在的问题，提供了一种红茶萎凋程度的动态监控系统，通过监控萎凋过程中叶片含水率和失水速率的整体变化，通过调节代谢酶类的反应强度(控温和鼓风)、控制萎凋过程品质成分的形成与累积，精准有效控制萎凋质量与品质，显著提升红茶品质与质量，实现所制红茶花香馥郁、甜醇绵长的品质特征。

2、本发明所采用的技术方案是，一种红茶萎凋程度的动态监控系统，所述系统包括：

3、一萎凋平台，用于铺设待萎凋红茶并提供萎凋环境；

4、一数据采集单元，用于采集萎凋过程中萎凋平台上的红茶的数据；

5、一数据处理单元，配合数据采集单元设置，用于处理采集的数据；

6、一控制单元，用于基于处理后的数据进行萎凋状态跟踪并控制萎凋平台进行调节；

7、建立基于失水率、萎凋叶含水率和萎凋时间间的萎凋模型，控制单元基于所述萎凋模型进行萎凋状态跟踪和控制。

8、优选地，所述数据采集单元采集的数据包括近红外光反射谱数据；所述数据采集单元包括架设于萎凋平台上方的近红外光谱检测装置，配合所述近红外光谱检测装置设有三轴辅助移动装置。

9、优选地，数据处理单元通过所述近红外光谱检测装置的检测结果，筛选得到关键波长，建立萎凋叶含水率模型。

10、优选地，监测过程中，获得含水率的最大值与最小值，若最大值与最小值之差大于等于5％，则控制单元控制萎凋叶翻动混匀。

11、优选地，所述萎凋模型满足

12、

13、其中，d为失水率，和分别为t1和t2时刻的萎凋叶含水率，δt＝|t2-t1|。

14、优选地，建立基于萎凋模型的跟踪序列，以失水率为基准将待萎凋红茶的失水过程进行阶段分割，基于阶段分割实现控制单元的控制。

15、优选地，基于失水率的值，将萎凋叶失水过程阶段按时间顺次分割为表面水分散失阶段、水分散失暂停阶段、代谢水分散失阶段和代谢水分缓释阶段，对应4个阶段的分割d值分别满足：

16、

17、优选地，控制单元的控制包括以下步骤：

18、步骤1：摊放鲜叶，往复检测萎凋叶含水率，计算萎凋叶平均含水率，记录萎凋设施上含水率的极大值与极小值位置，若极大值与极小值之差≥5％，则处于表面水分散失阶段，提示进行萎凋叶翻动混匀；

19、步骤2：当失水速率进入水分散失暂停阶段后时，降低萎凋环境的环境温度并进行待萎凋红茶的叶间降温；

20、步骤3：若失水速率进入代谢水分散失阶段，则进行下一步，否则控制萎凋环境的环境温度以稳定萎凋叶的失水速率，进行步骤5；

21、步骤4：当失水速率进入代谢水分散失阶段后，继续控制萎凋环境的环境温度并进行待萎凋红茶的叶间降温，使萎凋叶失水速率在预设时间内进入代谢水分缓释阶段；

22、步骤5：在代谢水分缓释阶段，基于需要将萎凋叶的含水率控制在预设范围内，完成萎凋过程。

23、优选地，所述萎凋状态跟踪还基于比较模型，所述比较模型基于处理后的数据与萎凋叶样建立。

24、优选地，所述数据采集单元采集的数据还包括红茶的叶片图像；所述数据采集单元还包括架设于萎凋平台上方的摄像头；

25、所述比较模型包括用于提取特征的卷积层，配合特征和处理后的数据间设置比较层，若比较层的输出小于预设值，则数据采集单元重新采集数据，重复比较比较特征和处理后的数据，若比较层的输出仍小于预设值，则控制萎凋叶翻动，重复上述动作。

26、本发明涉及一种红茶萎凋程度的动态监控系统，包括用于铺设待萎凋红茶并提供萎凋环境的萎凋平台，以数据采集单元采集萎凋过程中萎凋平台上的红茶的数据，以数据处理单元配合数据采集单元处理采集的数据，以控制单元基于处理后的数据进行萎凋状态跟踪并控制萎凋平台进行调节；建立基于失水率、萎凋叶含水率和萎凋时间间的萎凋模型，控制单元基于所述萎凋模型进行萎凋状态跟踪和控制。

27、本发明的有益效果在于：

28、(1)可以对全部萎凋叶的含水率进行实时监控，避免单一位点或随机位点水分检测对整体水分含量评估的误差缺陷；

29、(2)通过对萎凋过程水分散失状态的精准把控，利用温度和鼓风条件控制萎凋叶内部代谢酶类活性，精准控制萎凋进程，促进品质前体成分形成和累积，避免品质成分过度消耗和形成不足；

30、(3)可根据萎凋设施或生产条件进行不同选配，满足不同萎凋工艺生产者生产需求；

31、(4)萎凋过程精准可控，大幅提高萎凋质量，均匀性好、品质成分丰富性高，所制红茶具有花香馥郁、甜醇绵长的品质特征。

技术特征：

1.一种红茶萎凋程度的动态监控系统，其特征在于：所述系统包括：一萎凋平台，用于铺设待萎凋红茶并提供萎凋环境；

2.根据权利要求1所述的一种红茶萎凋程度的动态监控系统，其特征在于：所述数据采集单元采集的数据包括近红外光反射谱数据；所述数据采集单元包括架设于萎凋平台上方的近红外光谱检测装置，配合所述近红外光谱检测装置设有三轴辅助移动装置。

3.根据权利要求2所述的一种红茶萎凋程度的动态监控系统，其特征在于：数据处理单元通过所述近红外光谱检测装置的检测结果，筛选得到关键波长，建立萎凋叶含水率模型。

4.根据权利要求3所述的一种红茶萎凋程度的动态监控系统，其特征在于：监测过程中，获得含水率的最大值与最小值，若最大值与最小值之差大于等于5％，则控制单元控制萎凋叶翻动混匀。

5.根据权利要求1所述的一种红茶萎凋程度的动态监控系统，其特征在于：所述萎凋模型满足

6.根据权利要求5所述的一种红茶萎凋程度的动态监控系统，其特征在于：建立基于萎凋模型的跟踪序列，以失水率为基准将待萎凋红茶的失水过程进行阶段分割，基于阶段分割实现控制单元的控制。

7.根据权利要求6所述的一种红茶萎凋程度的动态监控系统，其特征在于：基于失水率的值，将萎凋叶失水过程阶段按时间顺次分割为表面水分散失阶段、水分散失暂停阶段、代谢水分散失阶段和代谢水分缓释阶段，对应4个阶段的分割d值分别满足：

8.根据权利要求6或7所述的一种红茶萎凋程度的动态监控系统，其特征在于：控制单元的控制包括以下步骤：

9.根据权利要求1所述的一种红茶萎凋程度的动态监控系统，其特征在于：所述萎凋状态跟踪还基于比较模型，所述比较模型基于处理后的数据与萎凋叶样建立。

10.根据权利要求9所述的一种红茶萎凋程度的动态监控系统，其特征在于：所述数据采集单元采集的数据还包括红茶的叶片图像；

技术总结
本发明涉及一种红茶萎凋程度的动态监控系统，萎凋平台铺设待萎凋红茶并提供萎凋环境，数据采集单元采集过程中红茶的数据并由数据处理单元处理，建立基于失水率、萎凋叶含水率和萎凋时间的萎凋模型，控制单元基于萎凋模型进行萎凋状态跟踪并调节萎凋平台。本发明对全部萎凋叶的含水率实时监控，避免单一或随机位点水分检测的误差缺陷；对萎凋过程水分散失状态精准把控，利用温度和鼓风条件控制萎凋叶内部代谢酶类活性，精准控制萎凋进程，促进品质前体成分形成和累积，避免品质成分过度消耗和形成不足；满足不同萎凋工艺需求；大幅提高萎凋质量，均匀性好、品质成分丰富性高，所制红茶具有花香馥郁、甜醇绵长的品质特征。

技术研发人员：朱宏凯,陈文雪,江用文,袁海波,朱佳依,杨艳芹
受保护的技术使用者：中国农业科学院茶叶研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17