基于气味的绿茶远红外加工过程控制研究

作     者：吴锦程 

作者单位：江南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋飞虎;朱赟煜

授予年度：2023年

学科分类：09[农学] 090203[农学-茶学] 0902[农学-园艺学] 

主      题：绿茶杀青 绿茶干燥 远红外辐射 电子鼻 模糊控制 

摘      要：在绿茶加工过程中,杀青和干燥是两道关乎绿茶品质优劣的核心工序。绿茶通过杀青钝化多酚氧化酶的活性,避免绿茶氧化红变、褐变,同时保留绿茶内含物质,形成绿茶独特风味。杀青完成的绿茶通过干燥进一步降低含水率,防止霉变,便于储存,同时利用高温提升绿茶香气品质。传统的绿茶加工多依赖制茶师傅的经验,机器化加工过程也需要人工进行操作,大大增加了时间和人力成本,不利于工业化绿茶生产。本课题利用PEN3电子鼻在线监测绿茶杀青及干燥过程中气味信息,并结合GC-MS技术,分析挥发性成分含量,从而深入分析电子鼻响应值变化规律。测定加工过程中的绿茶中的多酚氧化酶活性、茶多酚、氨基酸等品质参数,建立电子鼻响应值与绿茶品质参数之间的关联,制定模糊控制策略反馈控制绿茶加工过程。具体研究内容如下:(1)搭建基于气味在线监测的绿茶远红外加工实验系统。完成远红外辐射温度控制单元、气味实时监测单元、重量检测单元、PC控制单元四部分的设计与测试验证工作,设计基于Lab VIEW的远红外辐射温度控制策略。通过试验验证,温控系统的误差范围维持在±3℃范围内,系统的稳定性较好。(2)探究绿茶恒温杀青过程中相关参数变化机制。首先,设计绿茶恒温120℃、130℃、140℃、150℃和160℃杀青实验,筛选出杀青阶段的电子鼻特征传感器W5S、W1S和W2W。然后,结合GC-MS,分析三个传感器响应值的变化规律。最后,测定杀青过程中茶多酚、氨基酸等品质参数的含量变化,探究电子鼻传感器响应值与绿茶品质参数之间的关联。研究发现,W2W可以作为监测香气散发程度的传感器,W1S可以作为监测氧化反应发生程度的传感器,W5S可以作为监测焦糊发生程度的传感器。(3)探究绿茶恒温干燥过程中相关参数变化机制。首先,设计绿茶恒温160℃、170℃、180℃、190℃和200℃干燥实验,筛选出干燥阶段的电子鼻特征传感器W5S、W1W和W2W。然后,结合GC-MS,研究恒温干燥过程中PEN3电子鼻传感器响应值的变化规律。最后,测定干燥过程中茶多酚、氨基酸等品质参数的含量变化,探究电子鼻传感器响应值变化与绿茶品质参数之间的关联。研究结果表明,W5S传感器可以用于监测绿茶干燥过程中焦糊的发生程度,同时也可用于监测含水率的变化情况;W1W传感器可以用于监测绿茶干燥过程中栗香味的散发程度;W2W可以用于监测干燥过程中的香气品质。(4)设计模糊控制策略,优化控制绿茶加工品质。根据杀青和干燥过程中电子鼻传感器的响应值的差异,合理选择输入量,利用Lab VIEW模糊控制器制定模糊推理规则,经过模糊推理和解模糊,输出合适的温度调节量,达到了优化绿茶加工品质的目的。