科创中国

行业领域

农、林、牧、渔业

需求背景

茶产业是我国独具民族特色和竞争优势的产业，是茶区实现精准脱贫和推进“一带一路”战略的重要支柱产业。近年来，我国茶产业发展迅猛，2016年全国茶园面积4400多万亩，产量241万吨，产值1680亿元，均居世界第一。随着茶产业供给侧结构调整和生产消费方式转变，大众化、优质化、标准化的茶制品，以及数字化、精准化、智能化的加工方式成为产业发展的主要趋势。

目前，我国茶叶加工技术和装备实现了较快发展，已初步实现手工制茶向机械化、连续化制茶方式的转变，研制了适应不同茶类的关键装备和生产线，实现了大宗茶连续化自动化加工，正逐步向智能化加工技术与装备的推进和转型升级中。与先进国家相比，我国茶叶加工机械性能、自动化加工水平、加工技术标准化程度仍然较低，特别是关键制茶工序的数字化和智能化程度偏低，工艺的控制变量单一，更是缺少对工艺参数和在制品品质关联信息（关键理化成分）的在线快速检测、诊断、决策和反馈控制技术。

生产中均靠人的经验如“看茶做茶”、“一看二闻三模”、“手抓成团、松手不散”，或为基于温湿度、时间、行程、转速等简单工艺参数的开环式过程控制，加工状态和工艺参数的把握取决于人工经验，缺乏科学性和准确性，远未实现真正意义上的“机器换人”和全程自动化生产。若要精准获取实际品质信息，需离线进行专家感官评审或理化检测，但感官评审易受环境、心理、主观经验等因素影响，而理化检测具有周期长、成本高、滞后性，在制品的有效信息不能实时反馈和利用。

需解决的主要技术难题

由于茶叶加工在线智能化监控技术的缺失，直接影响了制茶工艺参数的可控性，导致产品质量的不稳定、品质风味不统一，此为制茶工艺与工程装备不配套问题的主因，是制约茶产业向标准化、自动化、智能化加工技术升级的主要瓶颈，突破点是茶叶加工信息（工艺、在制品质量）的快速无损检测和智能感知技术的实现。通过机器视觉、光谱信息、仿生嗅觉及电化学等现代食品检测技术，采用单一信息与多源信息融合方法，攻克茶叶加工中关键工序品质评价指标的智能化感官鉴别技术及装备，揭示传感信息与茶叶感官品质、理化品质间的量化解析关系，形成具有在线检测、自动反馈控制功能的信息化、智能化茶叶加工装备及生产线，对促进茶产业升级和提质增效具有重要意义。

期望实现的主要技术目标

随着自然资源的日益紧缺和人力成本的不断提高，采用智能、高效和节能型设备代替人工作业，已成为茶叶加工业发展的必然趋势。传统茶机生产企业因受技术实力、创新理念等的局限，难以单独实现加工设备的提档升级，需要借助机械工程、信息科学、食品科学、物理化学等多学科的融合，通过创新研究茶叶加工的在线监测加工技术，重点在于在制品质量的数字化表征及智能感知技术、工艺及品质的精准化协同调控技术的突破，才能够让高端智能加工设备真正实现产业化应用。 

本问题交叉融合了多学科知识，具有较高的理论深度、研究价值和学科引领作用。研究成果将为我国茶叶智能化加工技术的实现，提供理论基础与科学依据，对全面提升茶产业加工技术的信息化，以及加工装备的智能化具有极其重要和深远的意义；对提高我国茶叶质量的稳定性、安全性与国际市场竞争优势具有重要现实意义。

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