科创中国

行业领域

农、林、牧、渔业

需求背景

中国的茶叶销售出现两个极端:一端是将茶叶视为文化品，讲究产地、山头、采茶技术等等，高高在上不接地气。一端是将茶叶视为农产品，种植以家庭为单位，生产分散，崇尚手工制茶，凭借制茶人员的经验，依赖其直觉进行产品生产的方式，即无法达到卫生标准，也不能大规模生产，传统制作的茶叶产后产值与采收时自然产值之比仅为1: ***。

背景： 

在茶叶加工技术方面，大多数茶叶企业仍沿用传统加工工艺，技术落后，费时费工耗能，生产成本较高。由于企业员工缺乏正规的技术培训，操作技术与经验参差不齐，加工技术创新不够，茶叶加工主要依靠一些具有丰富经验的加工技术人员对茶叶品质进行全程控制，茶叶产品质量受人为因素影响较大，品质稳定性不够，产品质量很难得到保证。

1、萎凋：现在茶叶萎凋加工主要是自然平摊，对环境天气的要求较高，茶叶品质偶然性较高，易出现次品；以萎凋机进行萎凋过程中的茶叶温度不能够精确控制，会造成萎凋后的茶叶品质不一致甚至下降。

2、杀青：现在茶叶实心芽尖的杀青不彻底，部分杀青叶焦边，或易闷黄、产生水闷气；蒸汽杀青的茶叶含水量较高且叶片发硬，不利于后续茶叶的揉捻。

3、发酵：茶叶的静态发酵导致发酵过程中易出现氧气不足和二氧化碳浓度过高等现象，阻碍发酵的正常进行。茶叶发酵时的代谢热造成发酵堆内外温湿度差异较大，造成发酵堆内部及表面的茶叶发酵不均匀。

4、干燥、提香、冷却：干燥提香过程中的茶叶温度不易精确控制，造成茶叶提香不足；热风干燥茶叶色泽差、香气易损失和真空冷冻干燥茶叶香气低、耗时长耗能大等问题。

需解决的主要技术难题

近年随着人工智能技术应用领域的不断扩大，软件定义制茶已经不是奢望，通过对茶叶加工过程中的大数据分析，人工智能技术已经完全可以将知识、经验和能力这些工艺过程的必备要素借助终端实现智能化控制或推送。制茶三大基石的设备、工艺和控制是相互作用，相辅相成，互为促进，互为因果的关系。

首先，在设备方面，新型制茶设备既是一种新的制造系统，也是一种新的技术体系，是有效解决智能制茶工作中各种问题的一种新的普适性方案，其内涵可以从系统、技术和愿景等多个视角进行描述。

其次，在工艺方面，在研究制茶过程中茶叶特征成分生物合成和转化机理的基础上，数字化一切可数字化的工艺、工序参数，工序数字化过程可以准确描述规律，帮助人们将规律进行聚焦和锁定。以工业APP软件作为工具和载体，把多年积累的制造原理、工艺、方法形成的领域知识以标准和规范的方式表达出来，增加制茶技术的生命力和延续性，改变制茶生产工艺的不标准、无规范的现状。

最后在控制方面，借助茶叶加工物联网云控制平台实现了茶叶在线显示参量，在状态感知、实时分析、自主决策、精确执行的基础上，能够实施制茶设备的运维管理，生产过程的监控和分析，茶叶加工工艺的优化及标准化，新型制茶设备的持续改进等一系列全新的功能。

茶叶分程变压加工技术按不同制茶工艺的生产过程进行陈述：

1、萎凋：茶叶真空萎凋是将鲜茶叶放置在萎凋仓内，真空泵抽排萎凋仓内气体，茶叶内外之间及表面与周围介质之间形成较大的湿度梯度加，快了茶叶中水分的萎凋汽化速度，达到快速萎凋的目的。

2、过热蒸汽杀青：过热蒸汽在杀青仓内给茶叶进行传热杀青和传质干燥，分程变压实施高压高温杀青，负压干燥冷却。茶叶表面湿润、干燥应力小，固色效果好，不会产生焦叶、焦边，水闷味等杀青缺陷，过热蒸汽杀青后的柔软茶叶有利于后续的揉捻。

3、发酵：将茶叶的静态发酵改为动态发酵，以导热工质为恒温载体控制茶叶发酵目标温度与设定温度误差在 1 ～ 2℃；发酵仓仓内的空气中含氧量比环境空气的含氧量高2～3倍，提高茶叶的发酵效果。

4、干燥、提香、冷却：实施分程变压（高压高温增香、负压低温干燥、真空低温冷却）组合加工，达到提高茶汤甘醇度、拓加茶叶香气、增浓茶汤色度等工艺要求。

面临的关键难点与挑战：1、制茶工艺的数字仿真的实验研究；2、新型制茶设备的创新设计；3、茶叶加工物联网云控制平台的建设。

智能化加工茶叶已成为当下及未来发展的主流，借助于制造业先进技术完成茶叶加工工艺与制茶设备的改造升级，加速茶叶加工由目前的半机械化向自动化、智能化的转变进程，进行茶叶加工全过程的生产工艺技术的标准化研究，通过标准化、规范化生产，提高生产效率的同时保障了茶叶质量，进而在国际市场竞争中掌握主动权。

期望实现的主要技术目标

科技扶贫，工欲善其事必先利其器。用制茶工业APP作为工具和载体，将制茶工艺复杂问题简单化，改变制茶的经验依赖，茶农不用专业培训就可以借助新型制茶设备将每一粒茶叶做到精准加工，提高茶叶质量，促进茶农增收。

项目完成后必将大大提高我国茶叶生产的现代化水平，从而缩短与国际先进茶叶生产水平的差距，提高我国茶叶质量，降低生产成本，提高茶叶附加值，从而为在国际市场中获得足够的竞争力奠定基础。

处理进度