Устройство для автоматизированного заваривания листового чая методом циклической перколяции
Перколяция, Горячий напиток, Заваривание чая, Заваривание напитка, Автоматизированное заваривание, Вендинг,
Разработка технологии заваривания листового чая методом цикличной перколяции
Способы заваривания листового чая зависят от желаемого результата и качества самого сырья. При меньшей температуре заваривания, менее выражен вкус и более выражен запах. Низкосортные сорта могут требовать не только заваривания, но и кипячения.
В ходе проведенных работ исследовались процессы проведения заваривания листового чая методом цикличной перколяции.
Процесс перколяции – это фильтрация и процеживание экстрагента сквозь слой чайного сырья. Данный метод реализует, заваривание в разработанном узле перколяции, представляющем собой цилиндр с ложным дном. Метод циклической перколяции, подразумевает протекание жидкостей через пористый материал.
В ходе выбора типа устройства было проведено исследование типов конструкций перколяторов, классификация которых приведена ниже.
Классификация перколяторов
	по форме:
	цилиндрические;
	конические;
	по наличию паровой рубашки:
	с паровой рубашкой;
	без паровой рубашки;
	по типу разгрузки:
	самоопрокидывающиеся;
	саморазгружающиеся.

Выбор цилиндрического перколятора, обосновывается удобством в работе при выгрузке сырья. Преимуществом конических перколяторов является обеспечение более равномерного экстрагирования.
Процесс заваривания листового чая методом цикличной перколяции, включает следующие стадии:
1)	измельченное листового чая до размера чаинок: 4-6 мм;
2)	плотная укладка механически измельчённого листового чая в перколятор;
3)	автоматическая заливка чая крана горячей водой (на этой стадии происходит выход экстрактивных веществ и образуется пограничный слой; посредством перколяции осуществляется процесс получения жидких экстрактов; извлечение экстрактов осуществляется в 2 захода: первая порция чая, получаемая в концентрации до 85% относительно порции чая откливается в отдельную полость; далее в этой полости реализуется метод перколяции до полного истощения чайной заварки);
4)	замачивание в перкаторе с равным объёмом чистого экстрагента (на этой стадии происходит капиллярная пропитка чая и выделение концентрированного внутриклеточного сока;
5)	настаивание (время – до 2 мин).
Метод цикличной перколяции обеспечивает в 5 раз больше вытяжек их листового чая загруженного в перколятор сырья больше слабых вытяжек, которые называются «отпуском». Полученные вытяжки, упариваются в условиях вакуума при высокой температуре до 10-20% по отношению к массе листового чая, загруженного в разрабатываемый узел перколяции. Далее вытяжки уже получаются в пропорциональном соотношении с сырьем. В результате рассматриваемый метод позволяет максимально эффективно использовать растворяющую способность воды, извлекая экстракты чая и получать максимально концентрированный чайный напиток при полном истощении загруженных чайных листов. Данный процесс реализуется в нескольких перколяторах, которые работают взаимосвязано, в структуре батареи перколяторов.
В ходе НИОКР были исследованы различные вариации реализации цикличной перколяции с делением чайного сырья на равные и неравные доли, с разной степенью законченности цикла. В определенных случаях были получены концентрированные вытяжки из листового чая, без дальнейшего процесса упаривания.
Стоит отметить, что на данный момент в вендинговых аппаратах, метод цикличной перколяции применяется сравнительно редко, хотя обладает широким потенциалом внедрения в практику, за счет значительного сокращения времени технологического процесса.

Конструкторский расчет устройства заваривания листового чая
Реализация технологии будет осуществлять с помощью аппарата заваривания листового чая методом цикличной перколяции.
Технологическая возможность реализации автоматизированного заваривания листового чая методом перколяции появилась не так давно. Выпуск на рынок разрабатываемого продукта, обеспечит новый уровень заваривание чая: для осуществления этого процесса могут использоваться не только заварники, но и вендинговые аппараты.
У стандартных приспособлений имеются свои недостатки, такие, например, как кипячение воды, которое осуществляется в течение довольно продолжительного времени. Также является проблематичным удаление остатков воды.
Разработанная технология дает возможность приготовить горячий напиток из листового чая, нужной температуры, крепости и объема.
В принципе существуют два варианта конструкции автомата для заваривания:
1)	заварник устанавливается вертикально на основной корпус (в этом случае для заварочного чайника обеспечен подогрев, кроме того, такое расположение позволяет сэкономить пространство по ширине);
2)	обе ёмкости располагаются рядом (в этом случае происходит экономия места по высоте, упрощается доступ к емкостям при техническом обслуживании и пополнении запаса расходников).
Предусматриваются автоматические режимы для разных сортов чая. Подобно кофе-машине, аппарат будет оснащен емкостью для воды, которая подается для заваривания чая. Устройство будет работать от электрической сети и в короткие сроки заваривать чайный напиток с приятным запахом и насыщенным вкусом. Подобное оборудование хорошо подойдет для размещения в офисных зданиях, торгово-развлекательных и торговых центрах, залах ожидания аэропортов и ж/д вокзалов (преимущественно в VIP- и бизнес-зонах) и проч.
В конструкторском расчете рассмотрен электронный тип управления, при котором имеется несколько клавиш или сенсорная панель.
У электронного управления более расширенный спектр возможностей: комфорт в работе, привлекательное оформление,
Входящий в состав аппарата заварной тип механизма является съемным, кроме того, для очистки данного механизма достаточно нажатия на специальную кнопку.
В ходе проектирования осуществлен расчет мощности – этот параметр напрямую влияет на скорость заваривания.
При оперативном приготовлении напитка, кипяток недостаточно впитывает в себя аромат зелёного листа, поэтому выбор стоит перед крепостью напитка или скоростью приготовления.
В рамках исследования осуществлено обоснование выбора механизма, самостоятельно размалывающего лист в порошок, оснащённого жерновами.
Имеется две разновидности:
	керамические – не подвергаются окислению, работают тихо, однако, в качестве недостатка, имеют короткий срок эксплуатации, является недолговечным, если внутрь устройства попадут посторонние предметы;
	металлические имеют более длительный срок эксплуатации, имеют большую прочность.
Так как аппарат рассчитан на долгий срок эксплуатации, то проектируемый аппарат будет оснащен металлическим жерновками.
Определение параметров устройства по завариванию чая методом цикличной перколяции
В ходе проведенного конструкторского расчета устройства заваривания листового чая были определены его облик, основные узлы и основные параметры.
Аппарат будет выполнен в форме усеченной пирамиды, состоящей из трех панелей, расположенных с трех сторон:
	панель продажи сухого чая;
	информационно-рекламная панель;
	панель выдачи заваренного чая/ приема денег.

Основные параметры аппарата для автоматизированного заваривания свежего листового чая методом цикличной перколяции:
	высота аппарата – 2 м;
	ширина каждой панели (панель продажи сухого чая, информационно-рекламная панель, панель выдачи заваренного чая/ приема денег) – 60 см;
	занимаемая площадь – 1,5 м.
Выбор материала корпуса, разрабатываемого аппарата обоснован сроком использования, а также наличием фактора антивандальности. Вследствие этого решено использовать следующие материалы:
	металл;
	полимерное стекло.
Интерактивная панель будет представлять собой сенсорный экран, на котором пользователь (клиент) сможет видеть «электронного помощника», предоставляющий ему необходимые консультации и будет взаимодействовать с клиентом.
Панель продажи сухого чая и панель выдачи заваренного чая конструктивно будут соответствовать аналогам вендингового аппарата.
Разрабатываемый аппарат подключается к электросети с напряжением 220 В.
Внутри аппарата будут храниться:
	сухой чай массой до 4 кг;
	одноразовая посуда;
	баки с водой объемом 20 л;
	системой подогрева.
Баки периодически должны будут дозаполняться. Аналогично, досыпается требуемый чай.
Внутри аппарата должно находится 4 основных узла:
	узел подачи сухого чая;
	узел промывки;
	узел подогрева воды и ее подачи;
	узел цикличной перколяции.
Состав электронной составляющей разрабатываемого аппарата для заваривания чая:
	управляющая плата;
	плата-сплитер для подключения различных устройств монетников;
	купюроприёмники;
	модем.
Кроме того, разрабатываемый автомат будет оборудован:
	оригинальным устройством выдачи стаканчиков 0,5 л;
	системой выдачи сдачи (купюры 50, 100 руб., монеты 1, 2, 5, 10 руб.);
	принтером чеков;
	фискальным регистратором.
Также, будет разработано собственное программное обеспечение.
Разрабатываемое устройство позволит ускоренно и экономически выгодно получать завариваемый чай, который будет обладать максимально выраженными вкусо-ароматическими свойствами, которые не получаются при обычном заваривании.
Данный уровень качества, возможно, получить, только имея специальную посуду и соблюдая оригинальную технологию заваривания.
Устройство заваривания, функционирующее на основе метода цикличной перколяции, значительно ускоряет данный процесс и делает его доступным, для любого клиента вне зависимости от наличия навыков заваривания чая. Таким образом, разработанное устройство позволяет технически реализовать первый вендинговый аппарат для свежего чая.
Данный метод ранее не применялся для целей заваривания листового чая.
Разрабатываемый аппарат для вендинга будет обладать информационным стендом для вовлечения клиентов в процесс чайных церемоний.
Вендинг, HoReCa, Бытовая техника.
Александр
Литвиненко
Витальевич
Разработчик
Отсутствует
Отсутствует
-
-
РОССИЯ
Александр
Литвиненко
Витальевич
Разработчик
РОССИЯ
65.55.29
Производство чая и его заменителей
02.02.IQ
ENGINEERING, ELECTRICAL & ELECTRONIC
Александр
Литвиненко
Витальевич
Разработчик
РОССИЯ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФОНД СОДЕЙСТВИЯ РАЗВИТИЮ МАЛЫХ ФОРМ ПРЕДПРИЯТИЙ В НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ СФЕРЕ"
1027739479734
СЕРГЕЙ
ПОЛЯКОВ
ГЕННАДЬЕВИЧ
Организация
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере"
Федеральные государственные бюджетные учреждения
Александр
Литвиненко
Витальевич
Физическое лицо
РОССИЯ