Elektronik burunla çay fermantasyonu denetimi
Control of tea fermentation with electronic nose
Yazar: BİLGE HAN TOZLU
Danışman: DOÇ. DR. H. İBRAHİM OKUMUŞ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Bilgisayar destekli otomasyon = Computer aided automation ; Siyah çay = Black tea ; Örüntü sınıflama = Pattern classification

Özet:
Siyah çay günümüzün en çok içilen içeceklerinden birisidir. Ortodoks siyah çayın üretimi; taze çay yapraklarının 7-8 saat soldurulmasından sonra 45 dakika kıvırma işlemi ile parçalanması ve 2 saat 15 dakika kadar fermente edilmesiyle oluşan nemli siyah çayın kurutulması ile yapılmaktadır. Fermantasyon çayın kalitesinde en önemli aşama olarak kabul edilmektedir. Siyah çay kalitesi tespiti, üretimi tamamlanmış çaya çay tadımcıları tarafından duyusal testlerle veya kimyasal analizle yapılmaktadır. Çay kalitesini elektronik olarak laboratuvar ortamında tespit edebilme üzerine çalışmalar yapılmış ve yüksek başarımlar alınabilmiştir. Bu çalışma ise laboratuvar ortamında değil gerçek fermantasyon bandı üzerinde gerçek zamanlı olarak yapılmıştır. Çalışma kapsamında 13 farklı gaz algılayıcısı ile elektronik burunun donanım kısmı oluşturulmuş ve çay fabrikasının fermantasyon bandındaki çayların kokuları bilgisayara alınmıştır. Kokusu kaydedilen bu çayların hem çay tadımcısı hem de kimyasal analiz yöntemi ile kaliteleri belirlenerek, kalite sınıfları oluşturulmuştur. Doğrusal ayırma analizi (LDA), Bayes ve en yakın komşu (kNN-3, kNN-5, kNN-7 ve kNN-9) sınıflandırma yöntemleri kullanılarak kayıtlar sınıflandırılmışlardır.  Fermantasyon esnasında çay kalite durumu görüntüleme sağlandıktan sonra, çay fabrikası üretim bandının geleneksel şekilde değil de, elektronik buruna göre otomasyona geçirilmesi sağlanmıştır. Bu sayede hem daha kaliteli çay üretilecek, hem daha fazla üretim yapılacak hem de kişiye bağımlı üretim değil tam bir otomasyon sağlanmış olacaktır. Yapılan otomasyon çalışması maliyetinden ötürü benzetim olarak hazırlanmıştır.

Anahtar Kelimeler: Elektronik burun, çay kalitesi, çay fermantasyonu, sınıflandırma,
Bayes, LDA, kNN, otomasyon.

Abstract:
Black tea is one of the most popular beverages all over the world. Production sequence of black tea begins with 45 minutes of curling process for disintegrating fresh tea leaves after 7-8 hours of being collected from land, continues with 135 minutes of fermentation and finishes with drying process. Fermentation is excepted as the most crucial step of over all process, either under-fermentation or over-fermentation leads to deterioration of finished tea quality. Quality test of finished tea made by both tea tasters and chemical analaysis. Many researches have been performed for testing the qualitiy of finished tea and classifying it electronically by taking tea samples to a laboratory environment which results with high classification performances. In addition to previous studies this study performed an online electronic measurement on fermantation bant of a tea production facility. In this study, an electronic nose which includes 13 different gases sensors, has been built and odors of tea's which is in the fermentation process, have been transfered to the computer. The qualities of these tea samples which odors saved, have been defined with both tea tasters marks and chemical analysis, and quality classes have been appointed. The records have been classified with Linear Discriminant Analysis (LDA), Bayes and k-Nearest Neighbor (kNN-3, kNN-5, kNN-7, kNN-9) methods. After that the tea quality monitoring has been provided during fermentation process, tea facility production unit has been automated with regard to electronic nose by contrast with traditionally. Thus, both tea will be produced with more quality and more, and a full automation will be provided in the tea facility rather than a production dependent on a human. With this study, tea would be produced with higher qualities and more quantities while classification process maintained without human error. Automation study is done in simulation environment due to it's cost.

Key Words: Electronic nose, tea quality, tea fermentation, classification, Bayes, LDA,
kNN, automation.