ชาสำเร็จรูปเป็นผงผสมที่ต้องเติมน้ำเพื่อชงเป็นชาหนึ่งถ้วยชาสำเร็จรูปรูปแบบแรกสุดได้รับการพัฒนาในสหราชอาณาจักรในปี 1885 ^{[ 1 ] : 538} มีการให้สิทธิบัตรสำหรับส่วนผสมที่ทำจากสารสกัดชาเข้มข้น น้ำตาล และนมระเหยซึ่งจะกลายเป็นชาเมื่อเติมน้ำร้อน อย่างไรก็ตาม ไม่มีการพัฒนาที่โดดเด่นใดๆ จนกระทั่ง เทคโนโลยี การอบแห้งแบบสเปรย์ช่วยให้สามารถอบแห้งสารสกัดชาเข้มข้นที่อุณหภูมิที่ไม่ทำให้รสชาติของผลิตภัณฑ์เสียหาย

ผงชาสำเร็จรูปนั้นโดยตัวมันเองคือสารประกอบที่ให้รสชาติ กลิ่น และสีซึ่งพบได้ในชา เมื่อวางจำหน่าย อาจมีการเพิ่มส่วนผสมอื่นๆ เช่น น้ำตาลเพื่อเพิ่มรสชาติกรดซิตริกเพื่อเพิ่มความเปรี้ยว^{[ 2 ]}และรสชาติอื่นๆ ที่ปกติจะไม่พบในใบชา เช่น รสราสเบอร์รี่หรือมะนาว ในทางกายภาพ ชาที่เตรียมขึ้นใหม่ส่วนใหญ่เป็นน้ำที่มีสารประกอบละลายอยู่ภายในเพื่อให้ได้รสชาติบางอย่าง ซึ่งหมายความว่าชาจัดอยู่ในประเภทของของเหลวแบบนิวตันสารประกอบที่ให้รสชาติและสีมีการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอเมื่อเติมน้ำ แสดงว่าชาที่เตรียมขึ้นใหม่เป็นส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกัน ในขณะที่ชาแบบดั้งเดิมที่เตรียมโดยใช้ใบชาและน้ำร้อนมีสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำซึ่งจะทำให้เป็นสารแขวนลอยเช่นกัน แต่ชาสำเร็จรูปผลิตขึ้นโดยมีเจตนาให้ละลายในน้ำ

กระบวนการผลิตชาสำเร็จรูปสามารถแบ่งออกเป็น 6 ขั้นตอนหลัก ได้แก่ การคัดเลือกวัตถุดิบ การสกัด การกำจัดกลิ่น การแปรรูปครีมชา การทำให้เข้มข้น และการอบแห้ง

การคัดเลือกใบชาทำขึ้นโดยคำนึงถึงผลประโยชน์สูงสุดของทั้งผู้ผลิตและผู้บริโภค เนื่องจากข้อจำกัดทางกฎหมายบางประการในประเทศผู้ผลิตชา การใช้ใบชาดำหมักที่ไม่ผ่านการอบแห้งจึงคุ้มค่าที่สุดสำหรับผู้ผลิต เพราะไม่ต้องผ่านการประมูลสาธารณะจึงมีราคาถูกกว่า^{[ 1 ] : 538} คุณภาพไม่ได้ลดลง เนื่องจากมีการวิจัยแสดงให้เห็นว่าใบชาชนิดนี้มีรสชาติคล้ายคลึงกับใบชาดำแห้ง^{[ 3 ]}

การสกัดทำโดยมีเป้าหมายสองประการคือ ผลผลิตของสารชาที่สกัดจากใบ และความเข้มข้นของสารละลายที่สกัดได้^{[ 1 ] : 539} งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าสารที่ละลายได้ในใบชาในเครื่องสกัดแบบคอลัมน์สามารถอธิบายได้ในระบบที่มีส่วนประกอบสามส่วน โดยแต่ละส่วนเป็นไปตามกฎการละลายอันดับหนึ่ง^{[ 4 ]}คำอธิบายว่าทำไมสารประกอบที่ละลายได้จึงอยู่ในสามประเภทนี้ขึ้นอยู่กับว่าเข้าถึงได้ง่ายเพียงใด สารประกอบที่ละลายได้ทันทีมีแนวโน้มที่จะอยู่บนพื้นผิวของใบ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเป็นสารกลุ่มแรกที่ได้มา สารประกอบที่ละลายได้อย่างรวดเร็วนั้นเชื่อว่ามาจากภายในใบ ซึ่งโครงสร้างเซลล์ที่แตกหักจะทำให้ทั้งอัตราการเข้าของตัวทำละลายและการออกจากตัวถูกละลายช้าลง สารประกอบที่ละลายได้ช้าที่สุดคาดว่าจะมีมวลโมเลกุลสูง ซึ่งจะใช้เวลานานกว่าในการเคลื่อนที่ผ่านเมทริกซ์เซลล์ของใบ หรือเป็นผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นระหว่างการไฮโดรไลซิสในระหว่างการสกัด มีวิธีการและเครื่องจักรหลากหลายชนิดที่สามารถใช้ในการสกัดได้ แต่โดยทั่วไปแล้ว หลักการคือการใช้ตัวทำละลายกับใบไม้เพื่อสกัดสารประกอบภายในออกมา ในการศึกษาดังกล่าวระบุว่า ผลผลิตของของแข็งที่สกัดได้สูงสุดคือ 35% เมื่อเวลาผ่านไป ได้มีการค้นพบวิธีการทางเคมีอื่นๆ ที่ช่วยเพิ่มผลผลิตการสกัด เช่น การใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์กับใบไม้ที่สกัดแล้วเพื่อให้ได้ผลผลิตของแข็ง 42% ^{[ 5 ]}หลังจากขั้นตอนการสกัดแล้ว สารละลายจะถูกทำให้ใสโดยการผ่านเครื่องแยกตะกอนเครื่องเหวี่ยงหรือเครื่องกรองแบบกด [ ^{1 ] : 544}

การสกัดเป็นกระบวนการแยกทางกายภาพที่สามารถกำจัดส่วนประกอบออกจากกระแสของเหลวโดยใช้กระแสไอ^{[ 6 ]}ก๊าซสกัด ซึ่งโดยทั่วไปคือไอน้ำ ไนโตรเจน หรือคาร์บอนไดออกไซด์ จะผ่านสารละลายของเหลวและละลายสารประกอบอะโรมาติกภายในนั้น สารประกอบอะโรมาสามารถระเหยไปในอากาศได้ง่าย ด้วยเหตุนี้ การผ่านก๊าซผ่านของเหลวจึงเป็นสภาวะที่เอื้ออำนวยให้สารประกอบเหล่านี้ออกจากของเหลว สมการสำหรับการกำหนดอัตราการถ่ายโอนมวลระหว่างอาหารและเฟสก๊าซคือ:

${\displaystyle {dm \over dt}=2({{D_{c}}/\pi t_{c}})^{1 \over 2}A_{gc}[{c_{e}}^{i}(t)-{c_{e}}(t)]}$หรือ^{[ 7 ]}${\displaystyle {dm \over dt}=h_{D}A_{gc}[{c_{e}}^{i}(t)-{c_{e}}(t)]}$

โดยที่h _Dคือสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวลโดยรวมและแทนที่ด้วย${\displaystyle 2({{D_{c}}/\pi t_{c}})^{1 \over 2}}$

ตัวแปรคืออัตราการถ่ายเทมวลเข้าสู่เฟสแก๊ส_{Dc คือค่าสัมประสิทธิ์การแพร่เฉลี่ยของโมเลกุลกลิ่นอิสระในอิมัลชัน Agc} คือพื้นที่ผิวของส่วนต่อประสานระหว่างแก๊สกับอาหารtcคือเวลาที่องค์ประกอบบนพื้นผิวสัมผัสกับพื้นผิว และและ_{คือความ}เข้มข้นของสารประกอบกลิ่นในส่วนต่อประสานและอิมัลชันตามลำดับ ${\displaystyle {dm \over dt}}$${\displaystyle {c_{e}}^{i}(t)}$${\displaystyle {c_{e}}(t)}$

ในส่วนของการแยกสาร ก๊าซ อา_{ร์เอ็นเอ}มีผลมากที่สุดต่ออัตราการถ่ายเทมวล การเพิ่มพื้นที่ผิวสำหรับการถ่ายเทมวลให้สูงสุดทำได้โดยการใช้ฟองอากาศขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เมื่อทำการแยกสาร สมมติว่าฟองอากาศมีโครงสร้างทรงกลม พื้นที่ผิวจะกำหนดโดยและปริมาตรจะกำหนดโดยซึ่งหมายความว่าเมื่อรัศมีเพิ่มขึ้น ปริมาตรจะเพิ่มขึ้นในอัตราส่วนที่มากกว่าพื้นที่ผิว นอกจากนี้ยังหมายความว่าที่ปริมาตรที่เล็กที่สุด จะมีอัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรสูงสุด ทำให้มีพื้นที่ผิวสำหรับปฏิกิริยามากขึ้น การใช้ก๊าซเฉื่อยเป็นที่นิยมเพราะช่วยป้องกันการออกซิเดชัน และดังนั้นจึงป้องกันการเสื่อมสภาพของสารประกอบอะโรมา^{[ 1 ] : 544} ${\displaystyle 4\pi r^{2}}$${\displaystyle {4 \over 3}{\pi r^{3}}}$

ชาดำมีสารประกอบที่มีความละลายต่ำ ซึ่งมีแนวโน้มที่จะจับตัวกัน ทำให้สารละลายขุ่นและเปลี่ยนสีเป็นสีน้ำตาลอ่อนปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเกิดครีมในชา งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าครีมเป็นสารคอลลอยด์ที่มีสารประกอบหลายชนิดที่ทำให้เกิดสีและรสชาติของชาดำ และอาจมีปริมาณของแข็งทั้งหมดได้ถึง 30% ^{[ 8 ]}แรงผลักดันเบื้องหลังการเกิดครีมคือการที่ธีอาฟลาวินและโพลีฟีนอล ไม่ละลายน้ำ ซึ่งรวมตัวกันผ่านปฏิกิริยาของกลุ่มแกลลอยล์^{[ 9 ]}ธีอาฟลาวินมีคุณสมบัติเป็นกรด ทำให้มีประจุลบที่ค่า pH ของชาดำ ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 4.9 ^{[ 8 ]}โดยปกติแล้วสิ่งนี้จะนำไปสู่การผลักกันทางไฟฟ้าสถิตระหว่างโมเลกุล ทำให้คอลลอยด์มีความเสถียร อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของไอออนแคลเซียม (Ca ²⁺ ) สามารถทำให้ประจุเหล่านี้เป็นกลาง ส่งเสริมการรวมตัวกัน ไอออนโลหะที่มีประจุอื่นๆ เช่น แมกนีเซียมและอะลูมิเนียม ก็มีอยู่ในชาในความเข้มข้นสูงเช่นกัน แต่ไอออนเหล่านี้ไม่สามารถแทรกซึมเข้าไปในชาได้ดีเท่ากับไอออนแคลเซียมการเติมหมู่ไกลโคซิลลงในสารละลายยังพบว่าช่วยเพิ่มความสามารถในการละลายของโพลีฟีนอลในขณะที่ลดการรวมตัวกันเอง^{[ 8 ]}คำอธิบายที่เสนอคือขนาดที่ใหญ่ของน้ำตาลทำให้โมเลกุลอื่นๆ ทำปฏิกิริยากันได้ยาก ในตลาดอเมริกา ผู้บริโภคคาดหวังว่าชาสำเร็จรูปจะใสเมื่อผสมน้ำ ซึ่งทำให้ครีมเป็นส่วนประกอบที่ไม่เป็นที่ยอมรับของสารละลาย ในทางอุตสาหกรรม มีวิธีการต่างๆ มากมายที่ได้รับการจดสิทธิบัตรเพื่อจัดการกับปัญหานี้ เช่น การใช้แทนนานส์เพื่อละลายครีม^{[ 10 ]}อีกวิธีหนึ่งที่พัฒนาขึ้นมานั้นขึ้นอยู่กับการระบุครีมออกเป็นสองประเภท ได้แก่ สารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ เช่น โพลีฟีนอลที่ให้รสชาติ และสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง เช่นโพลีแซคคาไรด์โพลีเปปไทด์และโปรตีน^{[ 11 ]} กระบวนการนี้จะกำจัดสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงออกไปโดยใช้การกรองแบบอัลตราฟิลเตรชัน โครมาโทกราฟีแบบดูดซับ หรือการกรองน้ำมัน สารประกอบที่ให้รสชาติจะยังคงอยู่และไม่เกิด เป็นครีม

หลังจากกระบวนการสกัดและการทำให้เป็นครีมของชา สารละลายชายังคงเจือจางเกินไปที่จะผ่านเครื่องอบแห้ง การอบแห้งในขั้นตอนนี้จะใช้เงินทุนมากเกินไปโดยได้ผลตอบแทนน้อย และการอบแห้งแบบสเปรย์หรือการอบแห้งแบบแช่แข็งจะทำให้ผงที่ได้มีความหนาแน่นต่ำเกินไป คำตอบคือการเพิ่มความเข้มข้นของสารละลายก่อนให้มีปริมาณของแข็งประมาณ 40% ก่อนที่จะอบแห้ง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการกำจัดน้ำออกโดยการระเหย^{[ 1 ] : 547} การเพิ่มความเข้มข้นของชามักทำโดยการลดความดัน ที่อุณหภูมิสูง ธีอาฟลาวินในสารละลายจะถูกเปลี่ยนเป็นธีอารูบิกินและคาร์โบไฮเดรตจะกลายเป็นคาราเมล ระบบการระเหยแบบบังคับมีจุดร้อนซึ่งนำไปสู่ลักษณะทางประสาทสัมผัสที่ไม่พึงประสงค์ เช่น รสชาติเหมือนต้มและไหม้ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นสามารถทำให้เกิดการระเหยที่ต้องการที่อุณหภูมิประมาณ 45 °C โดยมีเวลาอยู่ในระบบสั้น ๆ ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของความเสียหายจากความร้อน วิธีนี้สามารถผลิตสารสกัดที่มีปริมาณของแข็ง 45% การกำจัดกลิ่นจะทำก่อนการเพิ่มความเข้มข้น เนื่องจากสารประกอบเหล่านั้นมีความเสี่ยงที่จะสูญเสียไปในระหว่างการระเหย

การอบแห้งแบบสเปรย์เป็นขั้นตอนสุดท้ายในการผลิตชาสำเร็จรูป โดยไม่คำนึงถึงจุดควบคุมและบรรจุภัณฑ์ เป็นวิธีการอบแห้งที่นิยมมากกว่าการอบแห้งแบบแช่แข็ง เนื่องจากมีราคาถูกกว่าโดยไม่ลดคุณภาพ หลักการเบื้องหลังการอบแห้งแบบสเปรย์นั้นคล้ายคลึงกับหลักการของการกำจัดกลิ่นหอม โดยที่อนุภาคขนาดเล็กจะมีอัตราส่วนพื้นผิวต่อพื้นที่มากกว่า โดยการบังคับให้สารสกัดเหลวผ่านหัวฉีด สารละลายจะกลายเป็นละอองหรือหยดเล็กๆ หยดเหล่านี้จะพบกับกระแสแก๊สร้อนที่สวนทางกัน ทำให้ระเหยและเหลือเพียงของแข็งไว้ ​​หยดโดยทั่วไปจะถูกอบแห้งจนมีความชื้นประมาณ 3-5% เนื่องจากหากต่ำกว่านี้จะเพิ่มความเสี่ยงต่อการไหม้ และหากสูงกว่านี้อาจทำให้อายุการเก็บรักษาลดลงเนื่องจากความชื้นเพิ่มขึ้น^{[ 1 ] : 550}