從經(jīng)驗到算法,茶葉數(shù)字化、智能化拼配技術研究進展

從經(jīng)驗到算法,茶葉數(shù)字化、智能化拼配技術研究進展

405閱讀 2026-02-10 13:52 權威

近年來,隨著我國茶葉行業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展及新茶飲市場的迅速擴張,市場對原料茶的需求量不斷攀升,對茶葉品質的穩(wěn)定性與標準化也提出了更高要求。在此背景下,傳統(tǒng)拼配技術已難以完全適應現(xiàn)代化、規(guī)?;纳a(chǎn)需求,茶葉拼配技術正逐步朝數(shù)字化評價、智能化策略與設備化操作的方向轉型。其中,拼配模型算法的構建與優(yōu)化、拼配系統(tǒng)在生產(chǎn)中的研發(fā)與應用,已成為該領域備受關注的兩大研究熱點。

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本期系統(tǒng)梳理了當前茶葉數(shù)字化拼配技術及其智能化系統(tǒng)的研究與應用進展,并圍繞未來發(fā)展方向提出了相應建議。

01茶葉傳統(tǒng)拼配技術特點

傳統(tǒng)茶葉拼配多依賴人工,主要由經(jīng)驗豐富的拼配師依據(jù)感官審評結果,對不同等級的半成品茶或成品茶在外形、滋味、香氣方面進行樣品篩選并混合,通常需經(jīng)過多次試驗與調整,旨在提升茶葉綜合品質或使其接近預設的目標樣品。

中茶所茶葉拼配技術研習班學員課程照

《中國茶葉》編輯部攝

02茶葉數(shù)字化拼配模型研究進展

茶葉拼配數(shù)字化發(fā)展有助于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量,增強企業(yè)市場競爭力。茶葉生產(chǎn)與新興技術的緊密結合,對茶葉拼配的標準化、機械化、智能化提出了更高要求。

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近年來各種模型構建方法逐漸應用于茶葉拼配。以外形、香氣、滋味和葉底等感官屬性作為評價指標,建立回歸模型優(yōu)化拼配參數(shù),模型針對設定的一級標準樣,以7個不同批次茶葉為原料進行多目標優(yōu)化拼配,從而獲得了成本最低的拼配配方?;谄磁湟?guī)則,綜合考慮投入成本、庫存量及原料使用等實際約束條件,構建了茶葉多因素約束規(guī)劃模型,以該模型開發(fā)的茶葉拼配軟件已在實際生產(chǎn)中取得應用。

引入Dewey編碼方法,將茶葉的原始信息元組編碼為層次空間中的點,從而將茶葉拼配問題轉化為空間聚類問題,并結合k中心點算法進行求解,該方法相較于傳統(tǒng)人工拼配,在提升效率與降低成本方面具有明顯優(yōu)勢。

同時,機器學習技術的快速發(fā)展也為茶葉拼配的智能化發(fā)展提供了全新的研究視角。

部分學者采用最小二乘支持向量機(LS-SVM)建立了茶葉拼配配比的定量預測模型,以茶葉高光譜成像的光譜特征值與紋理特征值融合后的數(shù)值作為模型輸入值,實現(xiàn)了對拼配比例的高精度預測。

有學者基于強化學習方法構建了GM-Qlearning模型和GM-TD3模型,能夠針對不同目標樣品學習合理的拼配策略,并獲得與目標樣品一致的拼配比例。

有學者以眉茶為研究對象,采集了4種不同地區(qū)、不同混合比例茶樣的近紅外光譜數(shù)據(jù),構建了4種機器學習模型用于預測拼配比例。

雖然相關研究已取得多項進展,但現(xiàn)有模型主要聚焦于茶葉的外形拼配,對香氣、滋味這些主要風味特性的關注不足。

目前,新興飲料產(chǎn)業(yè)對原料的需求量巨大,相比茶葉外形的一致性,飲料企業(yè)對風味具有更高的關注度,因此茶葉風味的拼配將是未來需要深入研究的關鍵方向。

03茶葉智能化拼配系統(tǒng)研究進展

茶葉數(shù)字化拼配模型提供的拼配方案,可以通過構建一體化智能拼配系統(tǒng),助力規(guī)模企業(yè)的標準化生產(chǎn),實現(xiàn)從單一工序優(yōu)化向系統(tǒng)化、智能化方向發(fā)展。

智能化拼配系統(tǒng)可集成拼配全流程并嵌入拼配模型。云南昆船設計研究院有限公司公開的普洱熟茶與生茶智能化拼配系統(tǒng)中,首先構建了包含樣品產(chǎn)地、年份、等級等基本信息與內含物質成分的品質特征數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。

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云南昆船設計研究院有限公司的智能茶產(chǎn)線

圖源:昆船公司

系統(tǒng)可通過風味特征計算模塊,將符合用戶喜好的普洱茶量化風味特征轉化為具體的物質成分含量數(shù)值,進一步借助配方計算模塊得到符合條件的配方,最終通過計劃執(zhí)行模塊下達指令控制生產(chǎn)設備執(zhí)行生產(chǎn)過程。這種可根據(jù)客戶多樣化需求準確獲得多種產(chǎn)品的拼配系統(tǒng),有效實現(xiàn)了拼配比例數(shù)字化計算與拼配生產(chǎn)自動化執(zhí)行的多功能集成。

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智能化拼配普洱茶(生茶/熟茶)系統(tǒng)結構圖

黃山一品有機茶業(yè)有限公司研發(fā)的眉茶拼配系統(tǒng)進一步融合了質量監(jiān)測技術。該系統(tǒng)通過近紅外光譜數(shù)據(jù)采集模塊、智能分析模塊和智能拼配模塊對評審模塊所得的樣品外形、滋味、香氣特征進行多維度的客觀評價,降低人工感官審評造成的主觀偏見,提升茶葉拼配與品質檢驗的智能化、自動化程度。

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眉茶拼配系統(tǒng)結構圖

江蘇大學基于多傳感信息仿生評價技術,構建了茶葉智能化拼配系統(tǒng)。該系統(tǒng)以機器視覺、可見近紅外光譜、電子鼻3個模塊獲取茶葉形態(tài)、滋味、色澤、湯色、葉底、香氣的特征評價信息,通過對標準茶樣進行機器自學習與訓練,建立了茶葉拼配指標標準化數(shù)據(jù)庫。

還有學者基于不同拼配原料的特征評價信息,建立多重優(yōu)化模型,綜合考慮所得拼配樣品與標準茶樣的符合度及拼配方案成本,優(yōu)選最佳茶葉拼配方案。該系統(tǒng)不僅克服了人工拼配導致產(chǎn)品質量不穩(wěn)定的問題,還為多種茶樣配比的最優(yōu)求解提供了一種智能化的解決方法。

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基于多傳感信息仿生技術的茶葉智能化拼配系統(tǒng)

綜上所述,茶葉拼配系統(tǒng)智能集成的核心在于將數(shù)字化拼配模型、原料數(shù)據(jù)庫、智能感知及分析等多模塊技術與實際生產(chǎn)設備進行融合,形成高效協(xié)同一體的拼配生產(chǎn)體系。這體現(xiàn)了茶葉拼配技術從經(jīng)驗依賴到科學量化、從人工分段到智能一體的重要發(fā)展方向。此外,為充分實現(xiàn)拼配系統(tǒng)的功效,各個環(huán)節(jié)的精準控制不可或缺。生產(chǎn)所需茶葉數(shù)量龐大,單純僅依靠人力難以高效、準確地完成樣品的拼制、勻堆等過程。因此,開發(fā)具備高效率、低損耗、產(chǎn)業(yè)化程度高等要求的茶葉拼配設備也是支撐相關技術落地的關鍵。通過對各環(huán)節(jié)的精確控制,確保設備輸出的拼配樣品精準還原預設比例,從而避免因混料不均勻導致的品質差異波動。目前,已有眾多專家、學者、工程師對茶葉拼配的各環(huán)節(jié)的精準調控展開相關技術研究,為智能化拼配系統(tǒng)的有效應用提供設備支撐。

04茶葉數(shù)字化拼配技術發(fā)展建議

拼配技術由傳統(tǒng)人工經(jīng)驗模式朝著數(shù)字化、設備化方向轉型的同時,也面臨著多種問題與挑戰(zhàn)?;趯Σ枞~數(shù)字化拼配相關研究、生產(chǎn)實踐方面的總結,本研究提出以下幾點發(fā)展建議,以期為未來的研究方向與生產(chǎn)實踐運用提供參考。

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(1)拼配模型精準化

多種算法模型在茶葉拼配模型構建中得到使用,但針對不同茶葉的不同品質需求,不同算法所體現(xiàn)的適配性與預測準確性仍缺乏系統(tǒng)的評估準則,因此還需進行優(yōu)化研究,開發(fā)更高精確度的拼配模型。

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小罐茶黃山智能工廠的智能檢測系統(tǒng)

(圖源:央視網(wǎng))

(2)拼配標準規(guī)范化

數(shù)字化拼配技術需要準確的樣品拼配指標。當前市場對于不同品種、等級茶葉的拼配指標缺乏統(tǒng)一標準,這將導致拼配模型的目標設定存在主觀性和不確定性。通過制定主要茶類或飲料用原料茶的精準分級、分類產(chǎn)品標準,將為拼配指標設定提供具體可行的參考標準。

(3)模型設備一體化

拼配設備主要功能局限于對工序的控制,如稱量精度、攤鋪速度與包裝效率的優(yōu)化,并未真正實現(xiàn)茶葉拼配數(shù)字化與設備一體化。未來可聚焦于拼配操作聯(lián)動控制一體化的智能拼配設備研發(fā),將計算所得拼配比例作為指令直接控制設備進行生產(chǎn)加工,實現(xiàn)茶葉拼配全自動操作。

本文節(jié)選自《中國茶葉》2026年第3期,P23-28,《茶葉數(shù)字化拼配技術及智能化應用系統(tǒng)研究進展》,作者:陳丁丁,陳根生,張穎彬*,尹軍峰*。

來源:陳丁丁,張穎彬等 中國茶葉,信息貴在分享,如涉及版權問題請聯(lián)系刪除

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