JPH0795851A - 製茶精揉方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は製茶工程のうちの精揉工程を行うに
あたっての新規な手法を提供する。 【構成】 上方が開放されたほぼ円弧状断面の揉釜内に
分銅によって加圧状態を設定される揉手を前記円弧状断
面方向にほぼ沿うように揺動自在に設け、前記揉釜内に
投入された茶葉を揉手によって揉み込む製茶工程におい
て、前記工程に関係する茶葉の水分値、水分変化率、茶
温、嵩、表面電気抵抗値、表面電気抵抗変化率、投入
量、加工経過時間、雰囲気温湿度、形状、茶葉状態の各
入力要素の一以上のデータに基づき、製造に関与する揉
手の加圧状態、揉手サイクル数、火室温度、揉手振幅、
取出判定の制御要素のうちの一以上の制御要素を制御す
るようにしたことを特徴とする

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【産業上の利用分野】本発明は製茶工程のうちの精揉工
程を行うにあたっての手法に関するものである。

【０００２】

【発明の背景】周知のとおり精揉工程は、茶葉の蒸し、
粗揉、揉捻、中揉の各工程を経て揉加工された茶葉を更
に成形し、乾燥させるためのほぼ最終段階の工程であ
り、茶葉品質を決定する種々の制御要素が加工途中にお
いて制御されている。すなわち製茶精揉機は、一般に上
方が開放されたほぼ円弧状断面の揉釜内に揉手装置をこ
の揉釜の円弧状断面方向にほぼ沿うように揺動自在に設
け、揉釜内に投入された茶葉を揉手によって揉み込む工
程であり、この工程においては茶葉の性状を観察しつ
つ、例えば揉手の圧力を設定したり、その揉手の作動サ
イクル、あるいは振幅を制御し、更に加熱するための火
室温度等を制御するようにしている。ところで従来の制
御手法は、多くは熟練作業者が製品である茶葉の状況を
供給段階から加工開始、更に加工終了に至るまで目視観
察や手に取って触れる触覚観察、あるいは匂いを嗅ぐ等
の五感により把握し、その状況に応じたコントロールを
して最良の製品を得るように行っていた。しかしながら
産業構造の変化に伴い熟練作業者が減少し、また同一作
業者であっても五感に頼った場合に体調等でその感覚が
狂ったり、あるいは個々の作業者ごとの判断の相違等も
生じ、このような五感に頼った製造手法にあっては、必
ずしも一定品質の加工がされるとは限らない。

【０００３】

【開発を試みた技術的事項】本発明はこのような背景を
考慮してなされたものであって、常に一定レベルの高品
質の茶葉の加工を行うことができる新規な製茶精揉方法
の開発を試みたものである。

【０００４】

【発明の構成】

【目的達成の手段】すなわち本出願に係る製茶精揉方法
の第一の発明は、上方が開放されたほぼ円弧状断面の揉
釜内に分銅によって加圧状態を設定される揉手を前記円
弧状断面方向にほぼ沿うように揺動自在に設け、前記揉
釜内に投入された茶葉を揉手によって揉み込む製茶工程
において、前記工程に関係する茶葉の水分値、水分変化
率、茶温、嵩、表面電気抵抗値、表面電気抵抗変化率、
投入量、加工経過時間、雰囲気温湿度、形状、茶葉状態
の各入力要素の一以上のデータに基づき、製造に関与す
る揉手の加圧状態、揉手サイクル数、火室温度、揉手振
幅、取出判定の制御要素のうちの一以上の制御要素を制
御するようにしたことを特徴として成るものである。

【０００５】また本出願に係る製茶精揉方法の第二の発
明は、前記要件に加え、前記入力要素のデータによる制
御要素の制御にあたっては、ファジー推論によるルール
を適用したことを特徴として成るものである。

【０００６】更にまた本出願に係る製茶精揉方法の第三
の発明は、前記要件に加え、前記入力要素のうち、少な
くとも茶葉の表面電気抵抗値と表面電気抵抗変化率とを
選択し、少なくとも制御要素のうちの加圧状態を制御す
るようにしたことを特徴として成るものである。

【０００７】更にまた本出願に係る製茶精揉方法の第四
の発明は、前記要件に加え、前記入力要素のうち、表面
電気抵抗値は揉釜内の揉盤上に配置した一対の電極間抵
抗値として検出するようにしたことを特徴として成るも
のである。これら発明により前記目的を達成しようとす
るものである。

【０００８】

【発明の作用】本発明は加工途中の茶葉や周辺雰囲気の
温湿度等を入力要素として選択し、これらを総合勘案し
て製品品質に影響を及ぼす揉圧等の設定を行うものであ
り、熟練作業者の判断とほぼ同様の判断がなされ、高品
質な製品が得られる。特に入力要素の検出に伴い制御要
素を作動させるにあたって、ファジー推論のルールを適
用することにより人間の五感に近い制御が可能となるも
のである。

【０００９】

【実施例】以下本発明を図示の実施例に基づいて具体的
に説明する。まず本発明に適用される製茶装置について
説明し、次いでその作動態様を説明しながら、併せ本発
明の製茶精揉方法を説明する。符号１は加圧装置２を具
えて成る製茶精揉機であって、このものはフレーム４に
よって加圧装置２のほか、揉釜５、樋６、回転箒７等の
部材が支持されて成る。このうち揉釜５はほぼ断面円弧
状とした樋状のものであり、上面に揉盤５ａ、下面に火
室５ｂを有し、この火室５ｂには加熱用のガスバーナか
らの熱風が供給されている。そして揉盤５ａは製茶精揉
機１における加工工程終了後、茶葉Ａを下方に落下させ
るために開閉機構が具えられている。また樋６と回転箒
７は揉釜５の両側に対称的に設けられ、揉盤５ａと揉手
９の間からはみ出して釜の溝に落ちたものを再び揉盤上
に戻す役割を担っている。

【００１０】そして加圧装置２は揉手９を下方に押し下
げ、揉盤５ａ上に蓄えられた茶葉Ａに圧力を加えるとと
もに、図示しない駆動モータから動力を受け、その回転
運動をクランクアームを介して揉手９に伝え、揉釜５の
円弧面に沿って揉手９を揺動させるようにする。この揉
手９の単位時間当たりの揺動回数（以下サイクル数とい
う）は適宜、茶葉Ａの硬さにより調節される。更に加圧
装置２の要部である加圧機構を詳述すれば、揉手９の上
方に平行に二本の揉圧ロッド１０が立ち上げられ、その
上端に分銅レール１１との連結部１０ａが設けられてい
る。すなわちこの連結部１０ａの中央部には回動支点が
あり、分銅レール１１の下方に設けられた軸に回転自在
に接続され、分銅レール１１の傾き具合に応じた変動量
を垂直方向の押圧力に変換する役割をしている。

【００１１】そしてこの分銅レール１１上をスライドす
るように分銅１２が搭載されていて製茶精揉機１の前面
に設けられたマニュアル操作用の手元スイッチあるいは
自動制御機構によって移動する。なおマニュアル操作用
のスイッチはこのように製茶精揉機１の各揉釜５の手前
に設けて手元スイッチとすることが望ましいが、制御盤
２０に設けてももとより差し支えない。また分銅レール
１１の下方には、この分銅レール１１を傾斜させる支点
となる主軸１３が、この分銅レール１１の中央よりやや
外側に設けられている。更に分銅レール１１には、本実
施例では位置検出用のセンサ１４が取り付けられてい
て、このセンサ１４の得た情報は自動制御機構に送られ
ている。また分銅１２の駆動用には図２に示すようにモ
ータ１５、及びこのモータ１５の出力軸先端に設けられ
たスプロケット１６、及びこのスプロケット１６に結合
し駆動されるチェーン１７が設けられて分銅１２の下面
に設けられた係合子１８と噛み合って分銅１２を駆動し
ている。

【００１２】本発明の加圧装置２は以上のような構成に
より成るものであり、分銅１２の位置を変えることによ
り、後述する作動態様とも相まって、常に良質の茶葉Ａ
の加工を成し得るように、揉手９の圧力の大きさ等が調
節される。もちろん揉手９の加圧は必ずしも分銅による
必要はなく、スプリング、シリンダ等、加圧力を変更で
きるものであれば他の機構でも差し支えない。

【００１３】本発明はこのような製茶精揉機によってな
されるものであり、以下その製茶方法を説明する。 ｉ）入力要素の概略 まず制御するための検出データとなる入力要素について
説明する。このものは茶葉Ａの各種性状と加工状況との
データであり、その茶葉性状は精揉工程に供給されてく
る段階の状況と、製茶精揉機１における加工途中の状況
いずれをも含むものとする。

【００１４】(a) 茶葉水分 水分に関しては、投入時と加工途中、加工終了時いずれ
の場合もデータとして利用できるものであり、各時点で
適宜サンプリングしてデータ入力される。またこれに代
えて、あるいはこれと同時に水分変化率もデータとして
用いる。

【００１５】(b) 表面電気抵抗 表面電気抵抗値は、茶葉Ａの実質的には水分とも相関す
るものであるが、一義的に検出されるデータとして処理
できる点で好ましい。具体的には電極３０Ａ、３０Ｂを
図１における揉釜５の揉盤５ａ上に適宜の間隔を隔てて
設けるようにし、この間の茶葉Ａの電気抵抗値を計測す
るのである。もちろんこの電極３０Ａ、電極３０Ｂの設
置位置は、加工時の茶葉Ａに接触し得る位置であれば、
揉手９に取り付けるなど、適宜の位置を選択できる。

【００１６】(c) 表面電気抵抗変化率 表面電気抵抗変化率は、前記表面電気抵抗が単位時間当
たりどの程度変化したかを表すものであり、例えば極端
に急激な変化があった場合には揉み込みが過剰であると
いうような判定の基礎となるデータである。

【００１７】(d) 茶温 茶温は、精揉加工を受けるにあたり加工開始から、茶温
が適宜上昇して一定温度に達するのであるが、その温度
等の情報である。

【００１８】(e) 嵩 嵩は、加工が進むにつれて減少し、、茶葉全体の見かけ
上の密度が大きくなるものであり、これは例えば揉手９
の位置検出センサ４０を例えば分銅レール１１の回動基
部等に設けて、その位置情報を得るようにするものであ
る。

【００１９】(f) 投入量 これは加工当初における投入される茶葉総重量である。

【００２０】(g) 経過時間 経過時間は、作業開始からの時間であり、実質的には精
揉工程は量にもよるが通常４０〜７０分程度の時間にわ
たって行われるものであり、加工開始からの時間であ
る。

【００２１】(h) 雰囲気温湿度 雰囲気温湿度は、火室５ｂの温度であってもよいが、主
として茶葉Ａを加工している揉釜５直上部の温湿度デー
タである。

【００２２】(i) 形状 形状は、例えば加工途中で水分除去が充分行われず、小
塊となったようないわゆる小玉状態であるとか、あるい
は揉み込みが円滑に行われて針棒状近く揉み込まれてい
るか等の状況である。これは適宜サンプリングしてふる
い等から検出してもよいし、あるいはサンプリングした
ものをシャドーセンサ等によって個々に形状を概ね判定
するようなものであってもよいし、更には人手によるマ
ニュアル検出してデータを得てもよい。

【００２３】(j) 茶葉状態 更に前記以外の茶葉Ａの状態、例えば色合い等を色素計
等によって判断する。また周辺の香気いわゆる青臭み等
を匂いセンサで検出してもよい。

【００２４】ii) 制御要素の概略 前記入力要素のデータに基づき、制御される各部材（要
素）は次のとおりである。 (a) 加圧状態（分銅位置） 実質的には分銅１２の位置を選択することによって、揉
手９の加圧状況を設定するものであるから、その位置を
制御する。

【００２５】(b) 揉手サイクル数 揉手の単位時間当たりの揺動回数である。比較的遅い速
度でじっくり揉み込むか等の制御がなされる。

【００２６】(c) 揉手振幅 揉手の揺動範囲を決定するものである。揺動範囲が大き
ければ茶葉Ａが活発に動き（揉み込まれ）、整形、乾燥
が促進される。逆に揺動範囲が小さければ緩やかな整
形、乾燥がされる。

【００２７】(d) 火室温度 乾燥に寄与する火室５ｂの温度設定である。揉盤５ａの
蓄熱負荷等を考慮した上で決定されることが好ましい。

【００２８】(e) 取出判定 最適加工がされて、加工終了の判定である。これは例え
ば茶葉Ａの水分データであるいわゆる「しとり度」等の
検出である。

【００２９】iii)制御方法 基本的な制御方法は、上記の各入力要素と出力要素を勘
案し、フィードバック制御、あるいはあらかじめデータ
をテーブル化し、それに基づいて制御してもよいが、こ
のような複合した入力要素によって影響因子を制御する
場合にあっては、ファジー推論のルールが極めて適切な
ものであり、以下ファジー推論のルールを中心に各制御
手法について典型的な制御例を説明する。

【００３０】(a) 加圧制御（分銅制御）に関するルール 加圧制御は揉手９の加圧状況の選択であり、一例として
分銅位置の制御の場合を説明する。分銅１２が分銅レー
ル１１の基端側に位置するときには揉手９自体の重量か
ら分銅１２による引上荷重分を引いた値が圧力として設
定され、実質的には殆どバランスがとれた無加圧に近い
状態である。そして分銅１２が分銅レール１１の先端側
にゆくに従い、揉手９の作用圧力が高まるようになるの
である。そして分銅操作の具体的な手法としては次のよ
うな経験則上得られた法則がある。 作業開始からの経過時間が６、７分後に茶温が一定
温度上昇したら、分銅１２は当初の基端側待機位置から
分銅レール１１の回動始点位置にずらす。 このような操作を行うと、揉手９の揉圧が大きくな
るので、茶葉Ａの揉み込みが促進され、茶葉Ａから水分
が全体に表面に滲み出るようになる。このことは入力要
素(c) の表面電気抵抗が下がることを意味するから下が
った後、再び上昇の傾向となったら更に水分を揉み出す
ために分銅１２を先端側に移動させる。そしてこのよう
な工程が実質的に繰り返されて加工が継続される。 茶葉性状から見ると、若芽ほど分銅１２を基端側待
機位置に設定する時間を長くする。 一方、硬葉ほど分銅１２を異端側待機位置に設定す
る時間を短くする。 いわゆる小玉が生ずるのは、分銅１２を早く先端方
向に引き過ぎた状態である。

【００３１】このような基本的な経験則上のデータを基
礎として制御する具体的な手法は図３（ａ）〜（ｄ）に
示すように、メンバーシップ関数として入力要素(c) の
表面電気抵抗及び入力要素(d) の表面電気抵抗変化率及
び入力要素(e) の嵩の状況を選択する。一方、制御出力
が考慮される要素は、制御要素(a) の加圧状態（分銅位
置）である。これをルールとしてマトリックス表示する
と、表面電気抵抗の状況及び嵩の状況では、表１のよう
にその状況に応じて分銅を前後させるように取り扱うの
である。また嵩と表面電気抵抗変化率との相関制御は、
表２に示すようなルールに従い行うのである。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】(b) 揉手のサイクル数に関するルール メンバーシップ関数としては、図４（ａ）〜（ｃ）に示
すように入力要素(g)の経過時間や制御要素でもある揉
手のサイクル数、茶種（茶期による）等が選択される。
一方、制御出力が考慮される要素は一例として揉手サイ
クル数が選択されるものであり、表３に示すようなルー
ルに従い行われる。全体的に言えば若芽の場合には揺動
速度が速く、硬葉にゆくに従い遅くなる傾向にあり、且
つ経過時間は前半側は速く、後半側に従い遅くなるよう
な傾向にある。

【００３５】

【表３】

【００３６】(c) 火室温度に関するルール 火室５ａの温度を適宜のバーナーからの温熱風を制御す
ることによってなされるものである。入力要素としては
図５（ａ）（ｂ）に示すように茶温の偏差（現在値から
設定値を引いた値）の状況と、前記茶温の偏差の変化
分、すなわち単位時間あたりの茶温上昇が選択される。

【００３７】一方、制御出力が考慮される出力要素は図
５（ｃ）に示すように火室５ａの温度設定が選択され
る。そのルールを表４のマトリックスに示すものであ
り、これによると特に偏差の変化分すなわち茶温上昇が
見られない限りは一般的に火室５ａの設定温度を正設定
にゆく傾向を見せる。

【００３８】

【表４】

【００３９】(d) 取出判定に関するルール 取出判定は、茶葉Ａの水分滲出状況として表現されるし
とり度を見る。茶葉Ａの乾燥が進むにつれて、図６に示
すようにしとり度を実質的に表している電気抵抗値が大
きくなってゆく傾向にあり、例えば５０分経過後、２０
メガオームの抵抗値となった時点を取出判定として判定
する。

【００４０】また図７に示すように茶葉Ａの嵩を検出し
て、嵩の減少状態が一定の見かけ体積に至ったとき、具
体的には揉手９の降下位置を検出して取出可能な状態を
情報として検出する。なおこのような入力要素としての
これらの複数の判定が得られたときには、双方の取出判
定情報が出た時点、あるいはいずれか一方の取出判定情
報が出た時点、あるいはそれらのうちのいずれかに優先
度の条件を付けて取出判定情報が出された時点で茶葉の
取り出しを行う。

【００４１】

【発明の効果】本発明の製茶精揉方法は以上述べたよう
な手法により行われるものであり、従来作業者の五感に
頼っていた茶葉性状判定を計測値として得た上で、それ
らを入力要素として各制御要素の制御値を設定するもの
であり、理想の加工状態が常に再現し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】製茶精揉機の概要と、入力要素及び制御要素の
関係を併せ示す体系図である。

【図２】加圧装置の駆動機構を示す縦断側面図である。

【図３】加圧制御に関するメンバーシップ関数を示す模
式図である。

【図４】揉手のサイクル数に関するメンバーシップ関数
を示す模式図である。

【図５】火室温度に関するメンバーシップ関数を示す模
式図である。

【図６】茶葉の表面電気抵抗と経過時間との関係を示す
グラフである。

【図７】茶葉の嵩と経過時間との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ 製茶精揉機 ２ 加圧装置 ４ フレーム ５ 揉釜 ５ａ 揉盤 ５ｂ 火室 ６ 樋 ７ 回転箒 ９ 揉手 １０ 揉圧ロッド １０ａ 連結部 １１ 分銅レール １２ 分銅 １３ 主軸 １４ 位置検出用のセンサ １５ モータ １６ スプロケット １７ チェーン １８ 係合子 ２０ 制御盤 ３０Ａ 電極 ３０Ｂ 電極 ４０ 位置検出センサ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年２月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】製茶精揉機の概要と、入力要素及び制御要素の
関係を併せ示す体系図である。

【図２】加圧装置の駆動機構を示す縦断側面図である。

【図３】加圧制御に関するメンバーシップ関数を示す模
式図である。

【図４】揉手のサイクル数に関するメンバーシップ関数
を示す模式図である。

【図５】火室温度に関するメンバーシップ関数を示す模
式図である。

【図６】茶葉の表面電気抵抗と経過時間との関係を示す
グラフである。

【図７】茶葉の嵩と経過時間との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】 １ 製茶精揉機 ２ 加圧装置 ４ フレーム ５ 揉釜 ５ａ 揉盤 ５ｂ 火室 ６ 樋 ７ 回転箒 ９ 揉手 １０ 揉圧ロッド １０ａ 連結部 １１ 分銅レール １２ 分銅 １３ 主軸 １４ 位置検出用のセンサ １５ モータ １６ スプロケット １７ チェーン １８ 係合子 ２０ 制御盤 ３０Ａ 電極 ３０Ｂ 電極 ４０ 位置検出センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上方が開放されたほぼ円弧状断面の揉釜
   内に分銅によって加圧状態を設定される揉手を前記円弧
   状断面方向にほぼ沿うように揺動自在に設け、前記揉釜
   内に投入された茶葉を揉手によって揉み込む製茶工程に
   おいて、前記工程に関係する茶葉の水分値、水分変化
   率、茶温、嵩、表面電気抵抗値、表面電気抵抗変化率、
   投入量、加工経過時間、雰囲気温湿度、形状、茶葉状態
   の各入力要素の一以上のデータに基づき、製造に関与す
   る揉手の加圧状態、揉手サイクル数、火室温度、揉手振
   幅、取出判定の制御要素のうちの一以上の制御要素を制
   御するようにしたことを特徴とする製茶精揉方法。
2. 【請求項２】 前記入力要素のデータによる制御要素の
   制御にあたっては、ファジー推論によるルールを適用し
   たことを特徴とする請求項１記載の製茶精揉方法。
3. 【請求項３】 前記入力要素のうち、少なくとも茶葉の
   表面電気抵抗値と表面電気抵抗変化率とを選択し、少な
   くとも制御要素のうちの加圧状態を制御するようにした
   ことを特徴とする請求項１または２記載の製茶精揉方
   法。
4. 【請求項４】 前記入力要素のうち、表面電気抵抗値は
   揉釜内の揉盤上に配置した一対の電極間抵抗値として検
   出するようにしたことを特徴とする請求項１、２または
   ３記載の製茶精揉方法。