槽式杀青理条机是兼具杀青和理条功能的茶叶炒制机械，适用于针形茶和扁形茶，也是茶叶初加工阶段的常用设备。槽式杀青理条机的工作原理是通过茶叶在槽锅中往复运动，并对锅槽进行传导加热，使茶叶快速失水做形，达到干茶炒制的要求。由于茶叶在槽式杀青理条机中作用时间短、变化快，当锅温和往复频率不符合茶鲜叶的理条要求时，就会造成过度理条或理条不足的情况。
近年来，智能技术已在茶叶理条工序中有所应用，曹成茂等和傅杰等通过双模糊控制算法实现了自动对理条参数的工艺调节，减少了制茶过程中的人为因素干扰，王小勇等通过人工神经网络程序得出理条温度93 ℃，理条时间5 min，投叶量为1.0 kg，为最佳工艺组合，刘青和尹凌鹏通过基于PLC的逻辑控制器的控制程序实现了理条机的自动化改进。而在机器视觉技术和预测模型的运用方面，陈念等和陈荣等都通过SVM支持向量机算法分别对茶叶品质和茶叶病虫害监测方面进行预测分析，精确度均达到了90%以上，刘自强等通过机器视觉技术对茶叶颜色和形状进行提取识别，来实现茶树品种的分类。
文章基于机器视觉与图像处理技术，提出了一套对茶叶理条作业效果的检测系统，通过采集不同理条程度的茶样图像，获取其外观形态、颜色特征和纹理特征，再通过基于Python3.6环境中开发的决策树、随机森林和支持向量机三种算法进行模型训练，最终实现对不同样本的理条程度预测。采用机器视觉技术对茶叶在杀青理条作业过程中进行取样分析，判断茶叶的形态效果是否达到预期程度，能够避免茶叶欠理条或过理条，提高茶叶加工效率。
01
材料与方法
实验选择由安徽农业大学自主选育并栽培的农抗早品种进行理条，实验用样本均是在正常室外环境下生长的长度为3~5 cm的一芽一叶样本，采摘时间为2022年7月上旬，这一环境下生长的茶叶样本含水量适中，叶片较大，叶形舒展，适合对比不同理条程度下茶样的形态变化，便于特征参数读取和分析。
1、样本处理
理条是针形茶和扁形茶加工过程中的重要工艺，通过加热失水和外力作用使茶叶均匀塑造成形，常用的理条机是通过电热丝加热和高频次的左右移动代替锅温加热和手工外力作用，在茶叶加工领域有很广泛的应用。
实验采用浙江君来茶叶机械有限公司生产的6CMD40/3型茶叶理条机，在锅槽温度150 ℃、振动频率150次/min的条件下进行理条作业;将采摘的农抗早茶叶样本分为三组(每组200个样本)，分别在同一个锅槽中理条作业2 min(理条时间不足)、4 min(理条时间适宜)、6 min(理条时间过长)，制得三组不同理条程度的茶样。分别收集并迅速进行拍照取样，以防止茶叶受潮吸水影响作业效果。
2、图像采集及处理
采用Basler相机在图1所示的实验平台上进行图像采集，后将各个理条程度的样本图像，通过图像处理程序经过灰度化处理、二值化处理、形态学处理、区域分割的处理方法完成对茶叶样本图像的预处理过程，使图像中的各个茶叶样本可以实现参数提取流程。
3、构建特征提取算法
预处理工序完成之后的图像效果如图2所示，根据预处理后的图像提取外观物理特征信息，采用区域边界内的每个像素点之间的距离来计算长度，连通域中的实际像素点个数为面积，叶片椭圆主轴为长轴，次轴为短轴进行参数计算，共读取9个形态特征参数(直径D、矩形度R、圆形度E、对角线长L、最小外接矩形的长轴Ls、最小外接矩形的短轴S、边界周长C、细长度T、紧凑度J)。
茶叶样本在理条环节中处于一个不断失水的状态，其色泽、纹理特征也在不断发生变化。图像处理的常用颜色空间有RGB、HSV、HSI等。不同颜色空间特征参数有不同的描述效果，本系统选择采集RGB图像，并通过程序处理获得HSV颜色空间的特征参数，获取各个颜色特征的一阶矩(Mean)、二阶矩(Variance)和三阶矩(Skewness)来表示茶叶样本的颜色特征，其中C1、C2和C3分别代表红色、绿色、蓝色平面内的一阶矩;C4、C5和C6分别代表三个颜色平面内的二阶矩;C7、C8和C9分别代表三个颜色平面内的三阶矩;C10、C11和C12分别代表色调、饱和度和明亮度的一阶矩;C13、C14和C15分别代表色调、饱和度和明亮度的二阶矩;C16、C17和C18分别代表色调、饱和度和明亮度的三阶矩。共读取18个颜色特征参数。
茶叶的纹理特性随着叶片在槽锅中的不断运动和高温失水的作用下会不断变化，系统通过将图像信息输入至灰度-梯度共生矩阵(GGCM)中，使其能够读取茶叶样本图像的纹理基元和排列信息，计算了小梯度优势T1、大梯度优势T2、灰度分布不均匀性T3、梯度分布不均匀性T4、能量T5、灰度T6、梯度T7、灰度均方差T8、梯度均方差T9、相关度T10、灰度熵T11、梯度熵T12、混合熵T13、惯性度T14和逆差矩T15，共计15个纹理特征参数。
总计42个外观特征参数，能够完整描述茶叶在各个理条作业程度下的效果。
4、多数据模型测试
为了实现在理条阶段的茶叶理条作业品质的准确分析，实验采用了三种不同数据模型算法对茶叶样本参数进行分析处理，并对比各个预测模型的品质预测准确度，为茶叶理条作业的品质分析选择出最合适的数据分析模型。
决策树模型是根据识别出的茶叶参数数据集中不同理条作业程度的参数差异划定区域，创立分支，当参数的数据种类越多、决策树分支越多，所能达到的分类效果和预测准确度就越高;随机森林算法是在决策树算法的基础上演变出来的，通过多棵决策树并组和形成随机森林，利用多个决策树模型共同作用进行参数的分类、预测、决策等工作，本质是对决策树算法的一种改进;支持向量机算法(SVM)可将识别到的参数以坐标点的形式广泛分布于坐标系中，再在坐标系中通过“超平面”的划定区分不同参数范围，以此实现了对不同参数分类预测的目的。
02
结果与分析
1、理条实验
选择并采摘600个于同一区域生长、梗尖长度统一、含水量适中的农抗早一芽一叶样本，200个样本为一组，共分为三组，三组样本分别在槽式杀青理条机的同一锅槽中进行2、4、6 min的理条作业，然后以20个样本为一组放入实验台上分别进行样本图像采集，实验所用的理条机和图像采集平台如图3所示。
2、数据集建立
将所采集的样本图像分类保存并完成图像预处理并对比效果如图4所示，使其便于识别参数，用外观特征提取算法进行批量读取，并建立特征数据集。
特征数据集建立完成后，将三种理条作业程度的茶叶样本外观特性参数按照形态特征、颜色特征和纹理特征划分开来，计算其平均值整理如表1~表3所示，简要分析后发现三类特征参数随着理条作业时间的变化大多均呈递增或递减，其中形态特征参数的趋势变化符合程度为88.9%，颜色特征参数的趋势变化符合程度为94.4%，纹理特征参数的趋势变化符合程度为86.7%，表明通过颜色特征参数评判区分理条作业效果最为准确。
3、特征参数显著性分析
将读取的茶叶样本数据通过决策树模型处理得到决策树可视化图像，前4级的决策树分支均是通过颜色特征参数的划分形成多级分支，分别为C14(饱和度二阶矩)、C8(绿色平面的三阶矩)、C9(蓝色平面的三阶矩)、C7(红色平面的三阶矩)、C3(蓝色平面的一阶矩)、C16(色调三阶矩)、C5(绿色平面的二阶矩)、C10(色调一阶矩)、C1(红色平面的一阶矩)。
将读取到的三个理条加工时段茶叶特征参数用显著性分析模型进行读取，进一步验证颜色特征参数是否是评判茶叶理条作业样本品质的最显著的特征。将42个外观特征参数进行显著性分析排序，比较每个参数在分类模型中所占的权重，最终得到如图6所示的显著性分析图表，实验发现42个特征参数中在分类模型中所占权重最高的均是颜色特征参数，分别是C17(饱和度三阶矩)、C15(明亮度二阶矩)、C10(色调一阶矩)、C4(红色平面内的二阶矩)、C14(饱和度二阶矩)、C13(色调二阶矩)、C18(明亮度三阶矩)、C7(红色平面内的三阶矩)、C9(蓝色平面内的三阶矩)、C16(色调三阶矩)。
通过上述实验说明外观颜色特征中是茶叶理条环节中变化最为显著且最易于对理条效果进行分类的物理特征。
4、算法测试结果
分别将建立所得的特征数据集输入至决策树、随机森林、支持向量机三种训练模型中，分别将数据集样本按照训练集与测试集的比例为9∶1和8∶2输出理条作业效果分类的准确度，比较不同数据模型的分类效果。
选择9个形态特征参数、18个颜色特征参数、15个纹理特征参数建立样本数据集，在决策树、随机森林、支持向量机三种算法模型下的准确度指标如表4所示。
实验结果表明，3种不同分类算法的分类测试准确度均达到了90%左右，其中决策树算法的分类准确度达到了100%，这是因为决策树算法在样本数量较少且参数种类多的情况下衍生出了多级分支，因此达到了较好的分类效果。而大量数据集下的分类算法中支持向量机算法的准确度显著高于随机森林算法。同时实验比较了训练集与测试集的比例为9∶1和8∶2时对分类准确度的影响，最终结果表明9∶1的训练、测试比例更好。
03
讨论
文章基于机器视觉技术和数据模型构建，建立了一种针对茶叶理条环节作业效果快速识别并分析的方法，验证了决策树、随机森林和支持向量机三种分类算法在农抗早样本数据集的处理分析准确性上的分析效果，最终的结果表明：
(1)机器视觉技术可以精确识别茶叶在理条环节中的形态变化、颜色变化和纹理变化，并且读取出的参数种类越多，对数据模型的分类准确度的帮助越大，其中颜色特征参数是三类外观特征参数中变化最为显著的特征参数。
(2)三种算法模型中，决策树模型的分类效果达到了100%，这是因为样本数据量少，同时参数种类多，使得决策树分支众多，得以实现少量数据下的高精确度分类。而大量数据下支持向量机算法的分类准确度显著高于随机森林算法，而随着数据集的进一步扩大支持向量机算法的优势会更显著。
(3)该方法也可以用于不同类型的茶叶在不同加工流程中的作业效果分析，文章采用了一芽一叶的农抗早品种在理条环节的作业分析，而针对实际情况可以运用到更多不同的加工环节中去。
来源：中国茶叶加工
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绿茶是非发酵茶，较多地保留了鲜叶的天然物质，含有茶多酚、叶绿素、咖啡碱、氨基酸、维生素等多种营养成分，特别是多酚类化合物含量高，具有较好的保健功能。2019年中国绿茶产量达到177万吨，占全国茶叶产量的63%。中国绿茶市场人均消费量也呈上升走势，2018年人均消费量首次超过1 kg/人，达到1.03 kg/人，2019年达到1.05 kg/人。绿茶是中国茶叶中出口规模最大的茶类，2019年绿茶出口量占茶叶出口总量的83%。
绿茶机械化制作工艺一般经杀青、揉捻、做形、烘焙等工序，杀青、揉捻和烘焙一般可以由通用装备来完成，但做形装备则为专用装备，对外形不同的绿茶应由不同的做形装备完成。文章综述了芽(条)形、片形、颗粒形等典型绿茶做形装备研究现状及存在的问题，并对绿茶做形装备的发展趋势进行了分析。
01
芽(针、条)形绿茶做形装备研究
▲ 安吉白茶(条形绿茶)
茶叶理条机是芽(针、条)形绿茶做形关键设备，最早出现于安徽宣城地区，利用曲柄滑块机构驱动U形槽锅实现直线往复运动，具有结构简单、使用稳定、维护方便等优点，深受我国茶农喜爱，在茶叶加工生产线中已广泛应用。茶叶在往复运动的U形槽锅中被抛起与槽锅壁产生碰撞，在动摩擦、挤压力的作用下使茶叶产生形变;在加热装置热作用下茶叶叶片水分减少并软化收缩，同时配合机械力的作用进行做形;加热过程产生热化学作用会引起茶叶内质成分的变化，有利于茶叶色、香、味等重要特征的形成，U形槽锅作为理条机重要组成部件，其槽锅形状及设计参数直接影响到理条质量。
国内众多专家学者对理条机关键结构参数及创新设计展开研究，程玉明等曾对理条机的槽锅展开设计研究，U形槽宽加深为115 mm、U形槽深增加到100~110 mm、采用两边圆弧曲率半径差为5 mm的不对称结构、槽锅底部增加三条导叶筋，以增强理条叶与锅壁的撞击力，加强筋对理条叶产生的搓擦效果，同时增强了茶叶的翻动特性和透气性，提高理条做形质量;赵祖光对茶叶理条机往复运动的导轨进行改进，将双圆柱形滑轨副改为一圆一平滑轨，通过对比试验得出新设计的滑轨副可以提高机器寿命，在一定程度上提高了制茶品质。
茶叶理条机的驱动机构为曲柄滑块机构，当设计的最小传动角过小，会造成机构传动卡滞、冲击及振动现象，同时影响茶叶成形率。传统的设计方法过程较繁，且一般较难获得最大传动角，安徽农业大学茶机课题组运用蚁群算法对茶叶理条机的关键结构参数进行了优化设计，选取最小传动角及成条率为目标函数，以理条机的关键结构参数为设计变量，根据茶叶理条机作业时具体结构要求为约束条件，建立了茶叶理条机多元非线性优化设计数学模型，运用蚁群算法和Matlab语言，编制了基于蚁群算法的优化设计求解程序，结果为，曲柄长度a为59.1 mm，连杆长度b为341.5 mm，偏心距e为57.5 mm，滑块行程H为120 mm，辅助角β为8.26°，极位夹角θ为3.5°，最小传动角γmin为70.1°。优化后的最小传动角由50°增大到70.1°，使传动更加平稳，振动减轻，噪音降低;槽锅的卡滞现象消失，理条机的成条率也有所增加，理条机优化前后的参数如表1所示。
曲柄滑块机构属非对称结构，理条机作业时连杆的惯性力难以平衡，造成振动噪音较大。为了以最小的成本降低理条机的振动噪音，在不改变理条机传动机构及主体结构的基础上，安徽农业大学茶机课题组对理条机进行了减振方面的创新设计，传统理条机存在单机不对称，整机分为上下两层，每层包括由各自的曲柄连杆机构组成的两个相同的振动单元，每个振动单元的曲柄转动中心和连杆在连接板的铰接点位于同一水平线上，能够保证四个连杆的任意时间的惯性力均对称，以减小机器振动;为了平衡传统理条机连杆产生的惯性力，设计了一种适用于茶叶连续化、清洁化生产线的具有低振动、低噪音的茶叶连续理条机，通过对称布置的、形状和重量相同的四个平衡重以平衡理条机的惯性力，可以对一阶及二阶惯性力进行有效平衡，提高了减振效果;以行星齿轮传动机构取代曲柄滑块机构，与后者相比，行星齿轮组具有良好的对称性，创新机构具有更好的传动平稳性及较低的振动、噪音;张小福设计了一种理条机的气动驱动装置，利用气动驱动振动、噪音较小的特点及易于电控的特点，以高速气缸通过电磁阀换向驱动往复式茶叶理条机，以红外线陶瓷发热板为加热元件，具有热效率高，传动平稳的优点。
随着各种名优茶生产线的建立，连续多级式理条机被广泛引用。陈根生等根据芽形名优绿茶品质要求及工艺需求，在理条环节采用三级连续理条机组，通过试验研究确定了三个理条机组的振动频率及理条温度，成条率可达80%以上，茶叶加工生产线中的理条机组各单机原理与现有的理条机相似，但由于每一级理条机的槽锅的倾角、U形槽宽度与槽深等均可依工艺要求确定而不相同，故每一级的理条时间、温度等工艺参数都可最大限度适应该阶段的茶叶加工工艺要求。
近年来浙江川崎茶业机械有限公司生产的60K-S系列精揉机、宁波姚江源机械有限公司的6CRJ系列精揉机等可用于恩施玉露、雨花茶、古丈毛尖、安化松针、信阳毛尖等针芽形名优绿茶的做形工序。盘式揉捻机在进行揉捻作业时，对揉捻叶只有机械力的作用，并且揉捻过程系在封闭的揉桶内进行。而精揉机除了对茶叶有机械力的作用外，还有热的作用，更有利于茶叶成形，并能减小破碎率。同时精揉机为开放式结构，透气性好，能有效地控制茶叶水分，保证茶叶叶底嫩绿明亮，故加工出的成品茶，条索紧细圆直，锋苗挺秀，香气清高。
▲ 川崎精揉机在雨花茶中的应用
(南京盛峰茶业有限公司供图)
02
片形绿茶做形装备研究
▲ 龙井茶(片形绿茶)
长板式扁形茶炒制机是名优扁形绿茶(龙井茶)做形的关键设备之一，于1999年研制成功，经改进和优化后投入实际加工生产中。将计算机控制技术应用到扁形茶炒制机中，通过计算机系统将茶农生产经验转化为计算机语言，降低了对操作者的技术要求，提高了茶叶加工的科技水平。2000年左右，浙江新昌茶区开始应用长板式扁形茶炒制机进行龙井茶做形，因为该机在一定程度上具有磨光作用，能较好地适应龙井茶的做形工艺需求。随着长板式扁形茶炒制机的推广使用，扁形茶的炒制作业实现了机械化，并能与多功能电热理条机配合使用，发挥各自性能优点，提高成茶品质和工作效率。
随着设计水平的不断创新，长板式单锅扁形茶炒制机自动化程度获得显著提高。机器在工作时，使用者可通过人机对话设置各加工参数，储存在电脑内的数据直接对整个炒茶过程进行自动控制，无需人为干预，从而实现茶叶加工过程全程自动化;夏建仁等对龙井茶机械化加工工艺进行了研究，将全自动和半自动的两台长板式龙井茶炒制机组合进行扁茶做形，优化了扁形茶机械加工工艺，提高了扁形茶做形品质。
由于茶叶需求日益提高，扁形茶单机加工机械虽能满足龙井(扁形)茶做形要求，却无法实现连续化生产，为满足龙井(扁形)茶半连续化及连续化、智能化生产方式，国内众多企业、高校开展研究并取得一定进展。为满足上述需求，杭州千岛湖丰凯实业有限公司进行了如表2所示的创新设计，即将3台或4台长板式龙井(扁形)茶炒制机前后串联，作业时，第一台炒制机主要负责杀青工序，第二台负责继续杀青和初步做形工序，第三台主要负责继续做形工序，第四台主要负责磨光工序。通过这四个工序，龙井(扁形)茶炒制的全过程得以完成，目前该装备已应用于龙井茶生产线中。
▲ “丰凯牌”6CCB-983D型三锅连续扁茶炒制机
扁形绿茶具有代表性的产品类型有西湖龙井(有梗)及六安瓜片。两者虽都是扁形，但在外形上具有较大差别。前者为较平的片形，后者则为形如瓜子、略带弯曲。上述长板式扁形茶炒制机只能用于龙井茶做形，不能用于六安瓜片。
六安瓜片的做形一般是用理条机，但容易使条形过直、卷曲欠缺，在多年的制茶实践中，通常在理条机的U形槽锅中放置加压棒来完成做形工序，在U形槽锅的带动下，槽锅内的茶叶沿U形槽产生翻滚、抛起、与槽锅壁产生碰撞，同时U形槽锅内的加压棒在槽锅内做以槽锅宽度为直径的似圆周运动，对槽锅内的茶叶产生冲击压力作用，最终成形，但加压棒的释放及回收还是要靠人工完成，这不仅加大了劳动强度，也不利于茶叶清洁化生产，且无法实现自动化，另外茶叶加工质量要受到工人技术经验的制约，无法达到标准化生产要求，影响成茶品质。
安徽农业大学茶机课题组设计了一种具有自动加压功能做形装备用于六安瓜片的做形工序，降低了劳动强度，实现了六安瓜片连续化、清洁化生产。所设计的气动式自动加压茶叶理条机如图1所示，是一种机、电、气一体化的茶叶自动化加工设备，由气缸、活塞杆、吊环支架和吊环组成，实现了做形工序的自动加压，该设备于2007年应用在六安瓜片生产线至今，效果良好。
03
颗粒形及卷曲形绿茶做形装备研究
▲ 贵州绿宝石(颗粒形绿茶)
不同颗粒形绿茶机制加工工艺虽然不同，但主要由杀青、揉捻、做形和烘焙等关键工序组成，而做形工序对颗粒形绿茶形成独特卷曲外形起着关键作用，双锅曲毫炒干机是颗粒形绿茶做形的关键设备，茶叶在高温炒锅内受炒手板推压力、茶叶间摩擦力、茶叶与炒锅内壁摩擦力、茶叶自身重力等多个方向的作用力下，逐渐向内收紧成圆球颗粒状，以完成做形工序。
20世纪80年代，84型珠茶炒干机研制成功并在全国珠茶生产区推广使用，因其茶灶的设计会造成环境和茶叶的污染，不符合我国茶叶无公害化生产的理念，需对茶灶进行结构改进，浙江省上虞市改进的新茶灶应用时间虽短、整体不够完善，但对茶叶清洁化生产具有重要意义。
6CCGQ-50型双锅曲毫炒干机作为名优茶加工做形的重要机型之一，关键在于炒茶温度、炒板摆速与摆幅等，随着计算机技术的发展，计算控制理念逐渐应用于茶叶加工领域，实现自动化加工，降低茶农的技术要求，提高经济效益，可进行大规模批量生产加工，浙江红五环制茶装备股份有限公司研制生产的6CCQ-60型炒干机采用单片机技术实现炒茶温度、时间、炒板摆幅等参数的自动控制，提高了炒茶机械的智能化水平。
▲ “春江牌”6CCQ-50型双锅曲毫机
做形工序中所应用的双锅曲毫机，主要利用曲柄摇杆机构来模拟人工炒茶作业。曲柄为主动件，带动摇杆左右摆动，摇杆驱动与其同轴安装的炒板在炒锅内不断摆动，以实现颗粒型绿茶做形。
由于曲柄摇杆机构结构不紧凑，占用空间较大;曲柄摇杆机构在运动过程中的加速度及速度均有较大变化，导致茶叶受热不均匀、振动噪音较大。加之上述机构的传统设计以经验为主，运动性能不佳，易造成运动卡滞及较大振动，影响成品茶品质。
安徽农业大学茶机课题组对上述机构的关键参数进行了优化设计。以最小传动角最大化为目标函数，建立双锅炒茶机的优化设计数学模型，运用Matlab编制基于蚁群算法的优化程序进行优化计算及验证又通过3因素3水平正交试验，探究贵州珠茶初烘叶含水率、第一次造形时间、第二次造形炒板的摆动频率对珠茶成形匀度和碎茶率的影响，获得的最佳参数组合分别为：初烘叶含水率50%、第一次造形时间50 min、第二次造形炒板的摆动频率2.58 Hz;李为宁等用Solidworks建立了双锅曲毫机的3D虚拟样机，基于离散元法建立茶叶颗粒及接触力学模型，运用EDEM软件对做形过程进行了仿真计算，以成形率最大化和碎茶率最小化为目标函数，对炒板关键设计参数进行了优化仿真设计，同时运用2因素3水平试验进行验证，获得了弧形炒板的最优摆速及摆幅;郑红发等以6CCGQ-50型双锅曲毫炒干机为试验对象，开展螺形茶造型技术研究，得到了曲毫的关键技术参数为投叶量6 kg/锅、曲毫温度180 ℃、炒制时间75 min，上述优化结果如表3所示。
传统的珠茶炒干机仍为单机生产，作业中需人工操作，以完成上料、出料及并锅环节，难以适应连续化生产需求。安徽农业大学茶机课题组设计出一种基于自动供料的珠茶连续化做形控制系统以及控制方法，该系统自动化程度高，基于程控的自动称重系统可进行自动定量加料，设计的基于双摇杆机构可实现槽锅支架翻转自动下茶，PLC控制并锅环节可进行复炒，实现珠茶做形的连续化生产。
一些曲毫类卷曲形绿茶做形(如碧螺春)，可用揉捻机进行初步揉捻成条，然后采用6CB-180型碧螺春整形机，6CCQ-50G型曲毫炒干机，6CL-30型名茶搓螺机，6SCG-50CDT型双锅曲毫机，6CRQ-60型瓶式曲毫机等完成做形。般温度设定在60~80 ℃，在热及机械力的同时作用下完成做形工序，同时要求透气，保持茶叶色泽翠绿。上述时间一般为20~30 min，炒至茶条卷曲，含水量为10%左右，可出茶摊凉。
04
茶叶加工温度控制系统研究
温度是绿茶做形工序中的关键参数，对茶叶的成型和品质提升有着重要的意义。理条是使茶叶在一定温度下受热的作用使叶片软化，温度的控制精度直接影响成条率，李文萃等研究了香茶机械化、连续化加工滚炒温度、次数对其成茶品质的影响。赵瑶等根据针形茶做形要求，研制CJL-5型针形茶自动控温整形操作台，采用远红外加热方式并实现自动控温。范起业等研究了不同杀青温度对香茶品质的影响，发现80型电磁滚筒杀青机杀青，在投叶量为130 kg/h时，滚筒三段式加热元件温度为290 ℃-280 ℃-265 ℃时，可获最佳的成茶品质。
传统茶叶理条机理条温度控制波动较大，为了防止茶叶在理条过程中出现色泽变黄、变暗或产生焦味的现象，需要精确控制理条温度，提高茶叶的加工质量。傅杰设计了茶叶理条工艺参数模糊决策控制器及模糊PID温度控制器，并利用Matlab/simulink对上述控制系统进行了仿真计算，以解决茶叶理条机温度控制精度不高的问题;近年来模糊控制相关算法已成功应用于工程控制中，王小勇等通过模糊算法进行理条机温度控制，运用Matlab对温度控制系统进行仿真试验，使得理条机的主副加热部件具有较高的稳定性，稳态精度高，抗干扰能力强，提高了理条的成茶品质;任桂英等通过PLC和相关控制元件组成控制系统，对温度、频率等参数进行设计，提高了茶叶理条过程的自动化，便于用户简单操作;乌兰等通过IPSO对模糊PID控制器进行参数优化，使得控制系统可根据烘干机热风炉的实时温度，自动调节排烟量，保证烘干机温度的恒定。
根据茶叶物料烘焙时具有迟滞、大惯性和非线性的特点，采用传统PID控制时温度控制精度不高，超调量较大，鲁棒性差，李兵等设计了一种基于模糊 PID控制原理设计的温度控制器，用于六安瓜片茶烘焙，具有较好的动态及静态性能，温度控制精度高、超调小，当叶温设置为80 ℃时，能得到较好的烘焙品质;安徽农业大学茶机课题组设计了一种基于动态矩阵控制的茶叶烘干机，烘干机采用多层隧道式，采用上加热方式，加热元件为电加热远红外辐射板，运用DMC-PID串级温度控制系统(如图2)，前级的DMC算法提高温度控制系统的动态响应能力与鲁棒性;后级PID算法提高系统的抗干扰性能。
传统PID控制、FUZZY-PID及DMC-PID控制技术现已应用于茶叶温度控制系统中，上述三种温度控制系统的温度响应曲线如图3所示，常规PID温控精度低且超调量为15%，FUZZY-PID温控的超调量为10.5%，而采用DMC-PID串级温控的超调量为5.9%，可提高温度控制精度及成茶品质。
05
发展趋势
绿茶做形装备是形成各种绿茶独特品质的关键，也是模拟人工炒茶的关键环节，其发展趋势从最初的单机作业逐渐向连续化、智能化方向发展。成熟的工业自动化控制及传感器技术正逐步辐射至茶机设计领域，更多地应用了传感器技术和机、电、气一体化等先进技术;做形装备的传动机构也从简单的平面机构向空间机构发展，传动机构结构更加紧凑、传动效率更高、运行振动噪音更小、同时产生了多种创新机构。通过运用现代智能算法进行了关键机构的最优化设计，相关机构的优化设计水平得以提高。
今后，茶叶做形机械将以食品工程、机械电子、自动化技术及人工智能多学科交叉为特点，同时做形生产线的标准化、系列化、通用化及智能化水平也将日益提高。
来源：中国茶叶加工
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工人在晾晒茶叶。(图/潘德玉)
“呼呼呼、呼呼呼……”
“轰隆隆、轰隆隆……”
“沙沙沙、沙沙沙……”
9月13日，充满节奏感的声音在贵州阳春白雪茶业有限公司茶叶生产车间响起。经过滚筒杀青机、多功能理条机、脱毫机等机器的“洗礼”，截至下午5点，已有一万多斤湄潭翠芽鲜叶被做成两千多斤干茶。
而另一边，制茶场景则稍显安静。在传统工艺体验暨传承手工作坊内，16位穿戴齐整的师傅正分别守着16口大锅，弯着腰埋着头，双手在锅内娴熟流畅地翻动着：抓、搭、带、抖、拉、拓……有条不紊地进行杀青、摊凉、裹条、理条、压扁、磨光、筛选等工序。一天下来，五十多斤干茶新鲜出炉。
工人在锅内娴熟流畅地翻动着茶叶。(图/潘德玉)
同是流水线作业，常人眼里的手工制茶方式茶叶产量少，似乎该被淘汰。然而在贵州阳春白雪茶业有限公司董事长王静眼中，机器化生产与手工技艺可以“两条腿走路”，共生共存。
“早在汉武帝时期，历史学家就发现湄潭地区有大量种植茶叶、茶叶交易的痕迹;清《贵州通志》也记载：‘黔省所属皆产茶……湄潭眉尖茶皆为贡品’;1939年，中央实验茶厂落户湄潭……所以说湄潭茶叶历史十分悠久。即使在已有机器设备的今天，我们仍然坚持手工制茶，就是为了留下非物质文化遗产，留住传统，留住记忆。”王静说。
工人在准备晾晒茶叶。(图/潘德玉)
在湄潭，“阳春白雪”是数一数二的茶企。公司以传统古曲命名，看起来美好而有诗意。而在公司的厂区，还有一条“茶佑中华文化长廊”，长廊内以雕塑形式，简略记述了湄潭翠芽的发展历史和炒制过程。
将茶文化与茶产业打通融合，以文化带动产业的发展，是阳春白雪的立足之本。
作为湄潭翠芽与遵义红的传承人、“中国制茶大师”，技术总监唐诗江似乎没什么“私心”：“我是传承人嘛，光是我一个人会是不行的，所以我收学生并教会他们，无论他们是想留在我身边还是出去单干，都没问题。”
学生在体验手工制茶。(图/潘德玉)
据了解，贵州阳春白雪茶业有限公司与贵州大学茶学院分院、湄潭县中等职业学校等院校长期开展校企合作，让学生亲身体验手工制茶过程，帮助他们更加了解茶文化的同时，找到属于自己的职业道路。
既懂手工技艺又懂现代技术的唐诗江，已将两者融会贯通。“我们的机械化生产车间将完全按照手工制茶的工序进行，在提高茶叶产量的同时，尽可能还原手工制茶的品质。”他认为，提高生产效率、扩大产能促使成本降低，最终使价格亲民，能让茶叶品鉴更加大众化与普及化。
“价格低廉不代表品控无法保证，我们要让更多消费者享受到茶的艺术、茶的韵味”，唐诗江解释道。
该公司通过创新，推出了茶月饼、茶粽子等延伸产品。(图/潘德玉)
该公司几十种自主研发的品类通过线上线下进入寻常人家。(图/潘德玉)
经过精益求精的技术研发与合理的市场细分，公司出品的茶叶品类正受到越来越多人的喜欢。“遵义红”红茶伴手礼被外国驻华使节频频点赞，“湄潭翠芽”绿茶中的“贵芽”系列也成为众多商务人士的首选，还有其他大大小小几十种自主研发的品类进入寻常人家，用价格低、高品质的产品打动人心。
与此同时，王静也在思考如何赢取更多年轻人的心。近几年来，他带领公司与食品厂商合作，推出了茶月饼、茶粽子等衍生产品，打破以往消费圈层壁垒，为传统茶业发展赋能添翼。
贵州阳春白雪茶业有限公司辐射带动农户2139户，户均年增收1500以上。(图/潘德玉)
依托湄潭县60万亩优质茶园产业带的资源优势，通过“公司+基地+专业合作社+农户”的利益联结方式，贵州阳春白雪茶业有限公司发展茶叶种植和茶产品加工，在湄潭县兴隆镇建立了1061亩茶叶种植基地;2019年至2023年，该公司通过订单方式联结了兴隆镇、抄乐镇、复兴镇等茶园面积8000多亩，辐射带动茶园面积20000多亩，带动农户2139户，户均年增收1500元以上。
据王静透露，2022年企业年产值接近1亿元，为地方经济的发展起到了积极作用。
作为土生土长的湄潭人，王静关注着家乡的发展。“授人以鱼不如授人以渔”，只有让当地农民学会技能，使茶产业形成合力，才能带动父老乡亲走向富足。为此，他不仅带领公司免费向湄潭县的茶农传授茶叶种植技术，还为他们购买肥料等，让更多湄潭百姓“种下一片茶叶子，收获满山金叶子”。据悉，有三分之一的收入流向了茶农的口袋。
航拍贵州阳春白雪茶业有限公司。(图/潘德玉)
明年将是贵州阳春白雪茶业有限公司成立20周年。公司将在提高品质和单位产出、活用营销策略、强化品牌认知等方面持续发力，同时讲好湄潭茶文化，助推“黔货出山”，为全面推进乡村振兴贡献力量。
来源：天眼新W
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