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活動主題
【產業趨勢】電腦不只會選花生,還會挑茶葉?!(智能製茶系統介紹)
活動日期
2022 / 11 / 08 ~ 2022 / 11 / 08
活動說明
世創科技 SEXTANT 平台具備感測模組、儀器,軟體三大關鍵核心,並針對主機裝置重新改良,包含採用工業電腦設計的輕巧體積、高移動性、觸控介面、簡潔數字圖示、開暖機後即可使用等設定,讓茶農輕易就能上手,也可快速導入到化妝品及其他產業相關應用。
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透過產學合作成功開發 AI 智能製茶系統,結合茶味地圖與電子鼻技術,讓電腦化身成製茶老師傅,在決定茶葉品質最重要浪菁、炒菁關鍵步驟介入;所選出的茶葉屢獲評選大獎,除讓正宗製茶師讚嘆外,更讓人期待未來 AI 智能製茶可與自動化製程整合,一舉解決台灣茶葉人才與人力流失的困境,重振台灣茶業榮景。
隨台劇茶金的走紅,讓不少人回憶起台灣曾是茶葉外銷重鎮,台灣茶葉外銷最早可追溯到滿清時代就有紀錄,從日據時期培育出與印度Lippton紅茶匹敵的「日東紅茶」;1869年烏龍茶更以Formosa Tea之名銷往全世界50多國,1973年更寫下產量28000公噸、外銷23300公噸雙高紀錄,台灣紅茶、烏龍茶、綠茶不同品種茶葉在各時期各領風騷,成為台灣外銷經濟最重要的代表。
而台灣茶產業發展至今已逾200年,對外有越南、肯亞、土耳其、阿根廷等後起之秀追趕,對內則因為土地與勞力成本上漲兩大因素,台茶市場已由過去大量外銷導向轉成少數高端出口品牌以及內需市場;但面對茶業從業人口逐年老化、製茶工藝流失、茶葉生產品質不穩、缺乏環境永續生產意識等新挑戰,如何透過科技力為失落的台茶經濟找出新活路,已成為產官學重視課題。
如何提升台茶競爭力,農業科技研究院植物科技研究所研究員陳柏安直指關鍵之一,就是將茶葉做到規格化生產,進而確保茶葉品質的穩定性,才能建立台茶的品牌與價值;但如何掌握茶葉價值最重要的香氣品質,就是規格化最大難題。
部分發酵茶製作從採摘、製作到加工的生產過程從日光萎凋、室內萎凋及浪菁、殺菁或炒菁、揉捻、初乾、團揉、再乾,最後為焙火、精製茶,總共有八大步驟;其中第二步驟:室內萎凋及浪菁,是將茶葉放置室內做長時間靜置,這時候茶葉會進行自我修復過程,將產生菁味(青草味)、香味(花果香)等氣味變化。
因此製茶師常需通宵熬夜地關注茶菁的氣味變化,並精準抓住氣味最佳平衡點進行浪菁作業,但修復期的茶葉味道變化相當活潑,為確保品質穩定,至少需重複3-4次程序,每次間隔又需4-5小時,可說是製茶過程最費時、人力技術負擔最重,卻是決定茶葉品質關鍵第一步。
但製茶師培育不易,加上每個人經驗、體感不同,甚至是同一位製茶師、同批茶菁也會因為氣候、時間點、或生理狀況等各種因素,造成同批茶葉卻有品質參差不齊的情況。因此陳柏安為台茶建置規格化工程的第一步,就是找出茶葉氣味DNA秘密。
雖都是茶葉,但因品種、製程、季節或栽培方式都會影響香氣的組成,例如包種茶獨具花香、輕發酵香,對應相關揮發性化合物為芳樟醇、香葉醇等物質;而陳柏安為釐清茶葉各時期成分變化對於氣味的影響,更需將檢測茶葉先以-40度冷凍,完整保留當下氣味,再經由氣相層析質譜儀(GC/MS)分析解碼出關鍵氣味成分。
經過冗長複雜的交叉比對測試,陳柏安成功創建台灣茶味地圖,把人的感官口感對應到儀器數據的資料庫,更把茶葉成分中將近百種氣味縮減到30種重要氣味;但受限當時儀器設備無法針對茶葉氣味進行即時監測與反映,就像空有圖資卻沒有導航設備的困境,讓這智能製茶計畫因而擱淺。
所幸經過10年科技進化,陳柏安因緣際會接觸到從清華大學出身的世創科技AI電子鼻技術,讓智慧製茶這願景出現了新曙光;而在科技部智慧科技於農業生產之應用專案計畫的支持下,新團隊透過茶味地圖訓練電子鼻辨識菁味與香味,讓電子鼻擁有更能接近擬人化、老師傅的判斷能力。
尤其AI電子鼻在進行茶味偵測時,是採用相對數據,更能精準掌握最佳風味的茶葉。陳柏安說這就像在挑選百米選手,考量到每次選手狀態、能力不一,所以重點就是能選出這次比賽中表現最優秀的選手,而不是用最高標準來進行篩選,反造成無人可選的窘境。
世創科技執行長邱世文指出,為方便茶農使用AI電子鼻,世創科技SEXTANT平台具備感測模組、儀器,軟體三大關鍵核心,並針對主機裝置重新改良,包含採用工業電腦設計的輕巧體積、高移動性、觸控介面、簡潔數字圖示、開暖機後即可使用等設定,讓茶農輕易就能上手,也可快速導入到化妝品及其他產業相關應用。
為驗證AI好鼻師的成效,研究團隊更與石碇茶農合作,將由電子鼻判斷氣味所製成的茶葉參加比賽。「我們總共做了4次的茶,都去參賽。第1次得了優等獎,之後陸續拿下三等獎、二等獎,通通有得名。」陳柏安說。展現AI電子鼻製茶品質相當穩定,更不輸給資深製茶師,更向智能製茶規格化跨足一大步。
與AI製茶團隊合作逾三年的上頂製茶廠負責人羅天送,身為二代茶農,自退伍就投入製茶至今近40年,雖希望AI電子鼻在浪菁等候時間的環節可以再進化調整,但瑕不掩瑜,透過系統做茶還能維持一定的品質,讓他期待未來系統落地將整合更多應用。
「做茶是老經驗的傳承,目前台灣茶廠人力、技術都逐漸凋零,包含他自己也捨不得子女投入茶廠工作,因此更需要仰賴科技來維持台灣茶產業;除了可用AI電子鼻確保茶葉的品質外,未來更希望可擴大整合全自動化生產設備,讓台灣茶持續發光發熱。」羅天送說。
但如果當大家都採用AI製茶確保台灣茶品質規格化後,台灣茶是否就少了差異化特色?陳柏安顯然思考的更長遠,他說透過科技所釋放出的人力,可讓茶廠更專注源頭的養護,未來包含土地、水源、栽種照護、品種研發等面向都將成為影響茶香的關鍵,也因此從源頭落實土地永續觀念,也讓台灣茶永續發展。
陳柏安投入AI智能製茶超過10年,奠定台灣茶規格化生產基礎。
世創SEXTANT平台整合感測模組、儀器,軟體三大關鍵核心,打造AI製茶電子鼻。
AI電子鼻的畫面簡潔,茶農不需太多學習就能輕易上手。
上頂製茶廠負責人羅天送對於AI製茶的品質給予高評價,也期待有更多應用整合。
世創科技執行長邱仕文樂見AI電子鼻從茶葉出發,可複製到其他氣味產業應用。