專利名稱：三相萃取智能茶具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的核心技術(shù)屬于化學(xué)工程中可以精細控制的傳熱和傳質(zhì)，涉及到一個小型反應(yīng)器的設(shè)計和液體的加熱、冷凝。本發(fā)明中所建議的裝置也需要電子和控制技術(shù)，但在這方面沒有特殊的技術(shù)要求。
背景技術(shù)：
本發(fā)明是一種可以精細控制的智能茶具，因此這里需要介紹傳統(tǒng)手工泡茶的技術(shù)要點，以及如何用現(xiàn)代技術(shù)控制的智能茶具來實現(xiàn)和改進。泡茶是把茶葉中的某些物質(zhì)傳遞到溶劑(水)中而形成溶液(茶水)。這基本上是一個萃取過程。這個過程通常在接近100攝氏度的溫度下進行。除了萃取反應(yīng)外，在高溫下泡茶可能會伴隨有一部分化學(xué)反應(yīng)。但本發(fā)明不要求對這一類化學(xué)反應(yīng)的理解。萃取反應(yīng)的溫度和反應(yīng)時間對泡茶的質(zhì)量有決定性的影響。因此傳統(tǒng)上對高級茶的泡制發(fā)展出了復(fù)雜的茶具和茶藝。傳統(tǒng)泡茶技術(shù)中其它重要的考慮包括水源的質(zhì)量和茶具的清潔。
萃取是化學(xué)工程中常用的技術(shù)。傳統(tǒng)泡茶是一個液相溶劑從固相對象中提取物質(zhì)的例子。本發(fā)明把氣相引進到萃取過程中來是因為使用水汽便于溫度控制。調(diào)節(jié)反應(yīng)器中水和蒸汽的用量與溫度，可以容易地把反應(yīng)器控制在100度上下很大的溫度范圍內(nèi)。與傳統(tǒng)手工泡茶相比，本發(fā)明的方法不僅可以控制反應(yīng)的溫度，而且在必要時可以使用100度以上的溫度。氣相的介入同時可以影響局部的流體力學(xué)、質(zhì)劑交換面積，以取得最優(yōu)的效果。本方法的另一個潛在優(yōu)點是，如果茶葉中有的物質(zhì)(比如產(chǎn)生香氣的物質(zhì))更容易被氣相水吸收，隨著冷凝的過程，這些物質(zhì)會被有效地引入到茶水中。
本發(fā)明中也需要使用一個用電力加熱制造水蒸汽的裝置。除此外，在總體設(shè)計上需要考慮有效的冷凝和熱交換過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明使用氣液兩相的高溫水對固相的茶葉(或類似飲料源)進行萃取。反應(yīng)器參照現(xiàn)代化學(xué)工程的經(jīng)驗來設(shè)計，就溫度和反應(yīng)時間等參數(shù)進行精良控制，以求取得高品質(zhì)的飲料。
附圖1展示了本發(fā)明所建議的裝置的基本流程。水由儲水器進入制汽室加熱，生成的水蒸氣下一步進入制茶室。在制茶室里，水(冷凝的水蒸氣或部分直接輸入的熱水)和蒸汽與茶葉進行萃取反應(yīng)，生成的茶水進入儲茶室。
制茶室是一個簡單的萃取反應(yīng)器，是本發(fā)明的核心部分。如附圖2所示，茶葉置放在一個網(wǎng)籠狀容器里，處于制茶室的中間高度。高溫水蒸氣由入口進入，經(jīng)過茶葉層上升。此時在頂蓋和茶葉層冷凝的水珠因重力下落。這樣下行的水珠和上行的蒸汽互相擾動，在茶葉周邊形成局部湍流，從而有效地發(fā)生萃取反應(yīng)。落到底部的茶水和殘留蒸汽由出口排出，經(jīng)冷卻送到儲茶室。除了附圖中的示意外，熱水也可以直接輸送到制茶室?？偟膩碇v，通過調(diào)節(jié)進入制茶室的水和蒸汽的用量和溫度，制茶室所需要的反應(yīng)條件可以得到精細控制。這種控制可以實現(xiàn)自動化并編程。上述的反應(yīng)條件可以包括但不限于溫度、水的用量、反應(yīng)時間和氣液相比例。
由于原料水、制成的茶水和茶葉三者分開放置，本發(fā)明的茶具既可以持續(xù)制茶，茶水也不會因為泡制過久而過濃或甚而改變質(zhì)量。這種分離狀態(tài)也使得使用中的茶葉的保質(zhì)成為可能。例如使用氣流把制茶室中的茶葉吹干，就可以長時間保存這批茶葉以供再次使用。
本發(fā)明也可以用于其它類似飲料。本發(fā)明與一般咖啡機的區(qū)別主要在于氣相水在本發(fā)明中是必不可少的調(diào)節(jié)溫度等參數(shù)的手段。


附圖1是本發(fā)明所建議的裝置的基本流程。茶葉放置在制茶室的網(wǎng)籠狀容器里。水由儲水器進入制汽室加熱。蒸汽和熱水接著進入制茶室與茶葉進行萃取反應(yīng)。生成的茶水進入儲茶室。
附圖2是制茶室的詳解。茶葉置放在一個網(wǎng)籠狀容器里，處于制茶室的中間高度。高溫水蒸氣由入口進入，經(jīng)過茶葉層上升。此時在頂蓋和茶葉層冷凝的水珠因重力下落。這樣下行的水珠和上行的蒸汽互相擾動，在茶葉周邊形成局部湍流，從而有效地發(fā)生萃取反應(yīng)。落到底部的茶水和殘留蒸汽由出口排出，經(jīng)冷卻送到儲茶室。
具體實施例方式
本發(fā)明所建議的裝置均容易制造，且可以自由改進以優(yōu)化整體系統(tǒng)性能。其中儲水器和儲茶室最簡單，可由耐熱清潔的材料，如塑料或玻璃制作。連接各個部件的管道和閥門均無特殊要求。需要換熱的部位也按照一般換熱裝置設(shè)計即可。制汽室采用電加熱以產(chǎn)生高溫水蒸氣。制汽室也應(yīng)該可以生產(chǎn)熱水。
制茶室可以參照小型的反應(yīng)其設(shè)計，無特殊要求。制茶室應(yīng)有好的保溫性能。頂蓋需要有一定的冷凝效果，這種冷凝效果可以通過使儲水器的冷水進入制汽室之前流經(jīng)制茶室的頂蓋得到加強。入口可以設(shè)計為多個蒸汽入口。熱水入口可以另外添加。出口也可以留出單獨的蒸汽出口，因為蒸汽只要在儲茶室里或到達儲茶室之前冷凝就可以。
制茶室內(nèi)也需要溫度測量裝置以供控制系統(tǒng)使用。例如在制茶室溫度過高時，控制系統(tǒng)可以降低制汽室加熱裝置的功率；反之亦然。本發(fā)明的控制系統(tǒng)的電子電路部分沒有特殊要求。由儲水器通入制汽室的閥門流量需要受控制系統(tǒng)的調(diào)控。
在自動化控制的幫助下，本發(fā)明的裝置可以實現(xiàn)高級的性能，例如恒定的溫度可以通過簡單的反饋控制實現(xiàn)。另外之一就是可以對泡茶工藝進行編程。針對不同的茶種，如鐵觀音、碧螺春、菊花茶等，這種三相萃取智能茶具可以設(shè)定不同的溫度、用水時間等，甚至分步驟地編程執(zhí)行。這樣便擁有了優(yōu)化茶藝的高端能力。一種泡茶程序的示例為[洗茶溫度T0，用水L0，用時D0]-[泡茶步驟1溫度T1，用水L1，用時D1]-[泡茶步驟2溫度T2，用水L2，用時D2]。
制汽室、制茶室、儲茶室可以封閉在一個保溫外罩之中。制汽室可以附帶一個氣泵，幫助水蒸氣進入制茶室或?qū)敫煽諝庖源蹈芍撇枋依锏牟枞~。系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)當有利于清潔。實際上系統(tǒng)的自動清潔滅菌是可行的。系統(tǒng)的余熱可以用來保溫茶杯。茶葉可以手工裝入制茶室的網(wǎng)籠狀容器里。本茶具使用的茶葉可以預(yù)先包裝成所需的式樣。在這種情況下，制茶室內(nèi)的網(wǎng)籠狀容器可以取掉或簡化。茶葉的載入也可以有進一步的甚至自動化的設(shè)計。制茶過程中可以添加調(diào)味劑。一個極端的例子是使用特定類型的陶瓷，因為有人認為某些陶瓷影響茶的味道。
權(quán)利要求
1 本發(fā)明，三相萃取智能茶具，的核心技術(shù)是在一個反應(yīng)器中使用氣液二相對固體原料進行萃取而即時制取飲料。
2 如權(quán)利要求1所述的三相萃取智能茶具，其特征是使用氣液二相對固體原料進行萃取而制取飲料的方法中，因為可以通過調(diào)節(jié)水和水蒸氣的用量和溫度來控制萃取條件而實現(xiàn)了對精細飲料制作的自動化控制。
3 如權(quán)利要求1所述的三相萃取智能茶具，其特征是原料水、茶葉和茶水在本發(fā)明裝置中分開放置；使用中的茶葉(或類似固體飲料源)從而可以吹風(fēng)干燥，得到保存。
全文摘要
本發(fā)明依據(jù)現(xiàn)代化工和控制技術(shù)提出了一種自動化智能茶具的設(shè)計。對茶葉的萃取是由氣液二相的高溫水完成。氣相水的介入便于精細控制溫度等參數(shù)。這種茶具中原料水、制成的茶水和茶葉三者分離放置，使得保存使用中的茶葉成為可能。本發(fā)明可以用于高級茶飲料的制作，也適用于其他的類似飲料。
文檔編號A47J31/00GK1676074SQ20041002217
公開日2005年10月5日 申請日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者李淑召 申請人:李淑召