基于气味及视觉检测的绿茶锅式杀青过程控制研究

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锅式杀青是由茶农在锅内翻炒茶叶,并根据茶叶气味及颜色的差异及时调节锅温,改变茶叶受热量。因人工感官反馈控制的优势,这种杀青方式主要用来处理名贵茶叶。然而受主观因素和环境因素的影响,这种杀青方式均一性较差,且手工控制锅温,耗费人力。因此,本文以绿茶鲜叶为实验材料,利用PEN3电子鼻和视觉在线检测技术代替人的嗅觉和视觉,对不同恒定锅温杀青过程中绿茶气味和颜色进行测量并对其变化规律及变化机理进行研究,同时,建立其与品质之间的联系,分别设计基于气味在线检测、基于视觉在线检测和基于气味及视觉在线检测三种模糊控制杀青方案进行杀青。搭建基于气味及视觉检测的绿茶锅式杀青实验系统,该系统包含5个部分,分别是气味在线检测部分、视觉在线检测部分、加热与风冷部分、杀青锅部分及PC控制部分。该系统可以实现气味与视觉的在线检测及锅温的在线检测与控制,锅温控制精度为±4°C,控制效果较好。杀青过程中,自动记录在线检测与控制的数据,例如锅温、叶温、PEN3电子鼻传感器响应值及颜色数据等,并将这些数据自动保存在计算机中。首先研究绿茶在酶促氧化、非酶促氧化、焦糊、香气散发时的气味产生机理及PEN3电子鼻传感器响应值,得出2传感器为焦糊代表传感器,6传感器为氧化反应代表传感器,9传感器为香气代表传感器。然后记录不同恒定锅温(160℃、170℃、180℃、190℃、200℃)杀青过程中2、6、9传感器响应值及品质参数,研究锅温对气味及品质的影响,发现锅温过高或过低均不利于绿茶气味及品质的保留。在此基础上分析2、6、9传感器响应值与品质参数之间的联系,设计基于气味在线检测的模糊控制算法,根据2、6、9传感器响应值的变化在线调节锅温,发现绿茶品质得到改良,尤其是化学品质较好。使用视觉在线检测技术在线检测不同恒定锅温(160℃、170℃、180℃、190℃、200℃)杀青过程中的绿茶颜色,通过过程中记录R、G、B分量及测量的品质参数,研究锅温对绿茶颜色及品质的影响,发现锅温过高或过低时,绿茶颜色及品质均欠佳。在此基础上分析绿茶颜色与品质参数之间的关联,设计基于视觉在线检测的模糊控制算法,根据绿茶颜色的变化在线调节锅温,发现绿茶品质得到改良,尤其是感官品质较好。使用PEN3电子鼻和视觉在线检测技术分别对不同恒定锅温(160℃、170℃、180℃、190℃、200℃)杀青过程中的绿茶气味和颜色进行在线检测,并对比分析不同时间段PEN3电子鼻与视觉在线检测技术的可行性,发现利用R分量作为杀青前期和杀青中后期划分依据要优于6传感器,且根据|d(G-R)/dt|的变化规律调节锅温钝化氧化酶活性,防止焦糊的能力要优于2和6传感器,但是PEN3电子鼻能够检测绿茶香气,因此取长补短,设计基于气味及视觉在线检测的模糊控制算法,发现杀青后绿茶酶活性为3.18 U·m L-1,茶多酚为16.88%,氨基酸为2.45%,酚氨比为6.89,叶绿素为9.16 mg/g,感官品评分为94.1,绿茶化学品质和感官品质均得到改良。通过比较,基于气味及视觉在线检测的模糊控制杀青后的绿茶要优于基于气味在线检测及基于视觉在线检测的模糊控制杀青后的绿茶。
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