专利名称：三相萃取智能茶具的制作方法
技术领域：
本发明的核心技术属于化学工程中可以精细控制的传热和传质，涉及到一个小型反应器的设计和液体的加热、冷凝。本发明中所建议的装置也需要电子和控制技术，但在这方面没有特殊的技术要求。
背景技术：
本发明是一种可以精细控制的智能茶具，因此这里需要介绍传统手工泡茶的技术要点，以及如何用现代技术控制的智能茶具来实现和改进。泡茶是把茶叶中的某些物质传递到溶剂(水)中而形成溶液(茶水)。这基本上是一个萃取过程。这个过程通常在接近100摄氏度的温度下进行。除了萃取反应外，在高温下泡茶可能会伴随有一部分化学反应。但本发明不要求对这一类化学反应的理解。萃取反应的温度和反应时间对泡茶的质量有决定性的影响。因此传统上对高级茶的泡制发展出了复杂的茶具和茶艺。传统泡茶技术中其它重要的考虑包括水源的质量和茶具的清洁。
萃取是化学工程中常用的技术。传统泡茶是一个液相溶剂从固相对象中提取物质的例子。本发明把气相引进到萃取过程中来是因为使用水汽便于温度控制。调节反应器中水和蒸汽的用量与温度，可以容易地把反应器控制在100度上下很大的温度范围内。与传统手工泡茶相比，本发明的方法不仅可以控制反应的温度，而且在必要时可以使用100度以上的温度。气相的介入同时可以影响局部的流体力学、质剂交换面积，以取得最优的效果。本方法的另一个潜在优点是，如果茶叶中有的物质(比如产生香气的物质)更容易被气相水吸收，随着冷凝的过程，这些物质会被有效地引入到茶水中。
本发明中也需要使用一个用电力加热制造水蒸汽的装置。除此外，在总体设计上需要考虑有效的冷凝和热交换过程。
发明内容
本发明使用气液两相的高温水对固相的茶叶(或类似饮料源)进行萃取。反应器参照现代化学工程的经验来设计，就温度和反应时间等参数进行精良控制，以求取得高品质的饮料。
附图1展示了本发明所建议的装置的基本流程。水由储水器进入制汽室加热，生成的水蒸气下一步进入制茶室。在制茶室里，水(冷凝的水蒸气或部分直接输入的热水)和蒸汽与茶叶进行萃取反应，生成的茶水进入储茶室。
制茶室是一个简单的萃取反应器，是本发明的核心部分。如附图2所示，茶叶置放在一个网笼状容器里，处于制茶室的中间高度。高温水蒸气由入口进入，经过茶叶层上升。此时在顶盖和茶叶层冷凝的水珠因重力下落。这样下行的水珠和上行的蒸汽互相扰动，在茶叶周边形成局部湍流，从而有效地发生萃取反应。落到底部的茶水和残留蒸汽由出口排出，经冷却送到储茶室。除了附图中的示意外，热水也可以直接输送到制茶室。总的来讲，通过调节进入制茶室的水和蒸汽的用量和温度，制茶室所需要的反应条件可以得到精细控制。这种控制可以实现自动化并编程。上述的反应条件可以包括但不限于温度、水的用量、反应时间和气液相比例。
由于原料水、制成的茶水和茶叶三者分开放置，本发明的茶具既可以持续制茶，茶水也不会因为泡制过久而过浓或甚而改变质量。这种分离状态也使得使用中的茶叶的保质成为可能。例如使用气流把制茶室中的茶叶吹干，就可以长时间保存这批茶叶以供再次使用。
本发明也可以用于其它类似饮料。本发明与一般咖啡机的区别主要在于气相水在本发明中是必不可少的调节温度等参数的手段。
附图1是本发明所建议的装置的基本流程。茶叶放置在制茶室的网笼状容器里。水由储水器进入制汽室加热。蒸汽和热水接着进入制茶室与茶叶进行萃取反应。生成的茶水进入储茶室。
附图2是制茶室的详解。茶叶置放在一个网笼状容器里，处于制茶室的中间高度。高温水蒸气由入口进入，经过茶叶层上升。此时在顶盖和茶叶层冷凝的水珠因重力下落。这样下行的水珠和上行的蒸汽互相扰动，在茶叶周边形成局部湍流，从而有效地发生萃取反应。落到底部的茶水和残留蒸汽由出口排出，经冷却送到储茶室。
具体实施例方式
本发明所建议的装置均容易制造，且可以自由改进以优化整体系统性能。其中储水器和储茶室最简单，可由耐热清洁的材料，如塑料或玻璃制作。连接各个部件的管道和阀门均无特殊要求。需要换热的部位也按照一般换热装置设计即可。制汽室采用电加热以产生高温水蒸气。制汽室也应该可以生产热水。
制茶室可以参照小型的反应其设计，无特殊要求。制茶室应有好的保温性能。顶盖需要有一定的冷凝效果，这种冷凝效果可以通过使储水器的冷水进入制汽室之前流经制茶室的顶盖得到加强。入口可以设计为多个蒸汽入口。热水入口可以另外添加。出口也可以留出单独的蒸汽出口，因为蒸汽只要在储茶室里或到达储茶室之前冷凝就可以。
制茶室内也需要温度测量装置以供控制系统使用。例如在制茶室温度过高时，控制系统可以降低制汽室加热装置的功率；反之亦然。本发明的控制系统的电子电路部分没有特殊要求。由储水器通入制汽室的阀门流量需要受控制系统的调控。
在自动化控制的帮助下，本发明的装置可以实现高级的性能，例如恒定的温度可以通过简单的反馈控制实现。另外之一就是可以对泡茶工艺进行编程。针对不同的茶种，如铁观音、碧螺春、菊花茶等，这种三相萃取智能茶具可以设定不同的温度、用水时间等，甚至分步骤地编程执行。这样便拥有了优化茶艺的高端能力。一种泡茶程序的示例为[洗茶温度T0，用水L0，用时D0]-[泡茶步骤1温度T1，用水L1，用时D1]-[泡茶步骤2温度T2，用水L2，用时D2]。
制汽室、制茶室、储茶室可以封闭在一个保温外罩之中。制汽室可以附带一个气泵，帮助水蒸气进入制茶室或导入干空气以吹干制茶室里的茶叶。系统的设计应当有利于清洁。实际上系统的自动清洁灭菌是可行的。系统的余热可以用来保温茶杯。茶叶可以手工装入制茶室的网笼状容器里。本茶具使用的茶叶可以预先包装成所需的式样。在这种情况下，制茶室内的网笼状容器可以取掉或简化。茶叶的载入也可以有进一步的甚至自动化的设计。制茶过程中可以添加调味剂。一个极端的例子是使用特定类型的陶瓷，因为有人认为某些陶瓷影响茶的味道。
权利要求
1 本发明，三相萃取智能茶具，的核心技术是在一个反应器中使用气液二相对固体原料进行萃取而即时制取饮料。
2 如权利要求1所述的三相萃取智能茶具，其特征是使用气液二相对固体原料进行萃取而制取饮料的方法中，因为可以通过调节水和水蒸气的用量和温度来控制萃取条件而实现了对精细饮料制作的自动化控制。
3 如权利要求1所述的三相萃取智能茶具，其特征是原料水、茶叶和茶水在本发明装置中分开放置；使用中的茶叶(或类似固体饮料源)从而可以吹风干燥，得到保存。
全文摘要
本发明依据现代化工和控制技术提出了一种自动化智能茶具的设计。对茶叶的萃取是由气液二相的高温水完成。气相水的介入便于精细控制温度等参数。这种茶具中原料水、制成的茶水和茶叶三者分离放置，使得保存使用中的茶叶成为可能。本发明可以用于高级茶饮料的制作，也适用于其他的类似饮料。
文档编号A47J31/00GK1676074SQ20041002217
公开日2005年10月5日 申请日期2004年3月31日 优先权日2004年3月31日
发明者李淑召 申请人:李淑召