CN101548774A - 一种中草药凉茶浓缩液的加工方法 - Google Patents

一种中草药凉茶浓缩液的加工方法 Download PDF

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本发明涉及一种中草药凉茶浓缩液的加工方法,该方法以多种中草药为原料,包括中草药标准化、萃取、过滤、浓缩、杀菌、无菌灌装包装等工序。其中,在浓缩工序中采用了膜分离技术;并且在萃取工序中采用罐组式连续溢流萃取工艺,并将萃取液冷却至10~15℃后静置30~60分钟;采用超高温瞬时杀菌和复合无菌袋无菌冷灌装技术。在本发明的加工方法中,每个工序极大限度地减少中草药原料中有效成分的损失,保留中草药原料的风味和功效。制得的中草药凉茶浓缩液便于贮存和运输,满足了中草药凉茶工业发展的需要。

Description

一种中草药凉茶浓縮液的加工方法
技术领域
本发明涉及一种中草药凉茶浓縮液的加工方法,具体是指一种以多种中 草药为原料加工中草药凉茶浓縮液的方法,通过向该中草药凉茶浓縮液中加 入水和/或糖可直接将其调配成凉茶饮料。
背景技术
传统的中草药凉茶,均由中草药直接加水煎制,由于中草药产地和采摘 季节的不同,造成其运输和贮存的困难,这不利于对多种中草药进行集中加 工和凉茶的大规模生产。为了适应凉茶饮料工业的发展,目前市场上出现了 多种中草药凉茶浓縮液和速溶凉茶粉,现有的中草药凉茶浓縮液的加工方法
多为在中草药萃取液的基础上釆用的加热蒸发浓縮法或减压真空浓縮法,这 些方法普遍存在能耗大、中草药萃取液的香气成分损失和部分功效成份改变 等缺点;在这种中草药凉茶浓縮液的基础上再进行喷雾干燥或冷冻干燥制成 速溶凉茶粉,其制造过程又进一步造成风味和营养成分的流失,影响成品的 品质。现有技术中己有利用膜分离技术制药的例子,如中国申请 200610057219.0号发明专利申请,但由于中草药的成分复杂,含有多糖、果 胶、淀粉、蛋白质、脂质等多种大分子物质,在浓縮过程中容易造成反渗透 膜元件的污染和堵塞,因此在对高浓度、高粘度的中草药萃取液进行膜反渗 透技术时,对膜的运行要求和抗污染性均与一般传统的膜分离技术不同。而 且现有技术中采用多级连续反渗透膜技术的例子也未见报道。
发明内容 技术问题
为解决上述问题,本发明的目的为将膜分离技术运用于中草药凉茶浓縮 液的加工方法中,具体而言,在浓缩工序中采用膜分离技术,从而使通过本 发明的加工方法制得的中草药凉茶浓縮液完全保留原中草药萃取液的风味成 分和功效成分。同时针对中草药特有的物化性质,研究采用膜分离工艺的浓
4縮过程中引起膜污染的物质种类及含量,明确膜分离中引起膜通量衰减的原 因及关系,依此确定膜分离系统的膜堆连接顺序、各膜堆的组成及其运行压 力,从而有效地避免了现有技术中易发生反渗透膜元件的污染和堵塞的问题。
技术方案
本发明提供一种中草药凉茶浓縮液的加工方法,其以混合中草药为原料, 包括中草药标准化、萃取、过滤、浓缩、杀菌、无菌灌注包装等工序。
本发明中,萃取工序可采用公知的单罐内循环萃取或罐组式连续溢流萃
取工艺,在混合中草药中加入其重量6~12倍的水进行萃取,萃取温度为 80~98°C,并将萃取液冷却至10〜15。C后静置30〜60分钟。优选采用罐组式连 续溢流萃取工艺。罐组式连续溢流萃取设备可实现自动化和全封闭萃取生产 作业,极大限度提高有效成分的萃取率、提高萃取液固形物的浓度,减低后 续浓縮能耗。
本发明中,过滤工序可采用任一种公知的过滤方法,如采用约150pm的 过滤网进行粗滤后,再采用100^im〜25pm的过滤网过滤,最后采用l)am的过 滤网精滤;或者在粗滤后经冷却和暂存,采用高速离心分离机进行精滤。优 选釆用约150pm的过滤网后再用离心分离处理,离心分离因素控制在 8000g〜14000g。
采用多级连续反渗透膜分离系统进行浓縮工序,该系统由输料泵、增压 泵、 一个或多个膜堆(带内循环泵)顺序连接,在各级膜堆间,安装至少一 个加压泵,从而提高后面各级膜堆的入口压力,使后面各级膜堆的水通量增 加,提高截留率,因而既提高浓缩倍数,又延长持续生产周期,提高批次生产能 力。
所述膜堆由10至15支支反渗透膜元件安装于耐压膜壳中构成,该膜壳 通过串联和/或并联或者串并联组合方式连接而成。膜堆的级数n根据系统单 位时间的处理量来设计;有效地降低了膜元件的污染和堵塞,不同膜堆中的 循环泵所需流量根据膜壳的并联数来确定,循环泵流量确保进入每支膜壳的 平均流量大于15吨/小时。
优选使用三级连续反渗透膜分离系统,其按照输料泵、增压泵、带内循环泵的一级膜堆、带内循环泵的二级膜堆、带内循环泵的三级膜堆的顺序连 接,并在一级膜堆后安装加压泵,提高后两级膜堆的给料压力,使后两级膜 堆的水通量增加,提高截留率,因而既提高浓縮倍数,又减少浓縮物中功能 及香气成分的损失,延长持续生产周期。
优选的是, 一级膜堆由10至15支反渗透膜元件通过2至4支膜壳并联 连接组成,每支膜壳串联2至6支反渗透膜元件;二级膜堆由4至8支反渗 透膜元件通过2至4支膜壳并联连接组成,每支膜壳串联2至4支反渗透膜 元件;三级膜堆由1至3支反渗透膜元件通过1至2支膜壳连接组成,每支 膜壳串联1至2支反渗透膜元件。更优选的是, 一级膜堆由12支反渗透膜元 件通过3支膜壳并联连接组成,每支膜壳串联4支反渗透膜元件;二级膜堆 由6支反渗透膜元件通过3支膜壳并联连接组成,每支膜壳串联2支反渗透 膜元件;三级膜堆由2支反渗透膜元件通过1支膜壳连接组成,每支膜壳串 联2支反渗透膜元件。在反渗透膜组件的排列方式方面,通过中草药萃取液 在浓縮过程中浓度-提及变化曲线,涉及合理的膜组件排列方式。通过第一组 反渗透膜后可以除去77%的水,通过第二组反渗透膜后可以除去14%的水, 通过第三组反渗透膜后可以除去1%的水。各组膜的膜数量设计方面,根据 中草药萃取液采用单支膜组件的透水量能达到要求。在膜的选型上,选用陶
氏公司的卫生型膜,脱盐率达到98%以上,有效99.5%以上,确保大分子的 物质能够完全截流,避免了各种风味成分物质和功效成分的损失,而且膜可 以保温消毒,有效地保证了食品生产卫生。在膜浓缩过程中的传动方面,采 用分级加压,有效地保证了每组膜组件的传质动力,增强了膜的抗污染性。
优选的是,本发明的膜分离系统采用分级加压传动方式, 一级膜堆的运 行压力为13〜27kgf/cm2,在一级膜堆与二级膜堆之间增设加压泵,将二级和 三级膜堆的运行压力提高至27〜40kgf/cm2。
本发明中,为了极大限度减少中草药凉茶浓縮液有效成分的损失,杀菌 工序釆用超高温瞬时杀菌。根据中草药凉茶浓缩液的热敏性特点,优选采用 增压式三套管式灭菌设备,注塞泵压力为10〜30bar,杀菌条件为在135~137°C 下保温30〜60秒。
本发明中,无菌灌注包装工序采用无菌冷灌注机,以减少灌装环节造成 中草药浓縮液有效成分的损失,优选在低于4(TC的温度下将制得的中草药凉茶浓縮液灌注至复合无菌袋内。 有益效果
本发明所述的在浓縮工序中采用膜分离技术的中草药凉茶浓縮液的加工 方法具有下述优点:
1. 在以多种中草药为原料加工中草药凉茶浓縮液的方法中,没有功效成 分的变化。将采用本发明所述的方法制备的中草药凉茶浓缩液用水稀 释配置成凉茶饮料,该凉茶饮料与用传统直接煎煮方法生产的凉茶饮 料通过指纹图谱的鉴定相似程度达到90%以上,成功避免了有效成分 的损失。
2. 本发明的方法消耗蒸汽量少,降低了能耗节约了成本。
3. 将中草药原料集中萃取浓縮制成浓縮液后,该浓縮液可以保存l年以 上,其质量稳定,而且贮存、运输十分方便。解决了中草药因季节、 环境导致的质量不稳定及贮存过程中发生霉变、生虫等问题。
凉茶的配方属于国家非物质文化遗产,属于重大技术机密,将中草药集 中配料,集中萃取,集中管理、可以最大限度避免技术机密的泄漏。
附图说明
图1为在浓縮步骤中采用膜分离技术的中草药凉茶浓縮液的加工流程图。
图2为对采用传统方式生产的凉茶产品的功效成分进行指纹图谱检测的 结果。
图3为对采用本发明的方法制备的凉茶浓縮液进行稀释调配制得凉茶产 品后,对该凉茶产品的功效成分进行指纹图谱检测的结果。
具体实施方式
以下结合实施例对中草药的膜浓縮工艺作进一步说明。 制备实施例[第一工序-中草药标准化]
将仙草、布渣叶、菊花、金银花、夏枯草和甘草等原料中草药材斩切碎, 根据原料检验结果,将不同产地与品种的原料按比例搭配,使萃取液的浓度 与风味保持一致。
[第二工序-萃取]
采用罐组式连续溢流萃取设备,每个提取单元包括4个萃取罐,萃取用
水为经加热器加热至93士2"C的反渗透水,萃取用水量为混合中草药重量的8 倍;从萃取罐的底部进水,顶部出水,并连续顺次从下一萃取罐底部进入, 顶部出水,直至经4个萃取罐萃取结束后将萃取液排出;将萃取液冷却至10〜 15"C后静置30〜60分钟;萃取液浓度控制在1.5〜2.5。Brk。
[第三工序-过滤]
所有萃取出的茶汁经100目的双联袋式过滤器粗滤;然后经冷却器由 93士2'C冷却至10〜15°C,在茶汁暂存罐内暂存30〜60分钟;接着采用高速离 心分离机,在10000g〜14000g的分离因素下进行萃取液的澄清。澄清后的萃 取液无沉淀物,透光率达到80%以上,细菌总数低于100cfU/mL,保证了进 入膜分离系统前的萃取液安全卫生。
[第四工序-浓縮]
优选采用三级连续反渗透膜分离系统:一级膜堆由12支反渗透膜元 件通过3支膜壳并联连接组成,每支膜壳串联4支反渗透膜元件;二级膜堆 由6支反渗透膜元件通过3支膜壳并联连接组成,每支膜壳串联2支反渗透 膜元件;三级膜堆由2支反渗透膜元件通过1支膜壳连接组成,每支膜壳串 联2支反渗透膜元件。
经过过滤工序后的萃取液在4-7kgf/cn^的压力下以6〜7吨/小时的流量 经输料泵到达增压泵,经增压泵后压力提高到13~27kgf/cm2;进入一级膜堆 进行第一阶段浓縮;由一级膜堆流出的浓縮液经加压泵加压至27〜40bar后进 入二级膜堆进行第二阶段浓縮,由二级膜堆流出的浓縮液压力仍保持在 27〜40bar;接着进入三级膜堆进行第三阶段浓縮。当浓縮液的浓度达到 18.05士0.05。Brix时,该浓縮液进入低温产品罐贮存,产品罐温度控制在10〜15°C;如浓縮液的浓度未达到18.05i0.05。Brix时,该浓縮液继续在膜分离系 统内回流直至浓縮液的浓度到达18.05±0.05°Brix。
对经过膜分离系统处理后的萃取液进行浓度标准化处理,将其浓度控制 在18.05士0.05。Brix的范围内,如其浓度超过上述标准,则通过计量泵准确泵 入反渗透水进行浓度标准化,确保产品质量的稳定。
[第五工序-杀菌]
经浓度标准化处理后的浓縮液经增压式三套管式灭菌设备在137士rC下 灭菌30秒。由于采用超高温瞬时杀菌,保证了产品的香气成分和功效成分不 发生明显变化。
[第六工序-无菌罐注包装]
将第六工序中经杀菌的浓縮汁在无菌状态下冷却至低于4(TC,并在低于 4(TC的温度下采用无菌冷灌注机将其灌注至复合无菌袋内。
试验实施例
以生产10吨/天的凉茶浓縮汁为例,将中草药原料分为16~20份,每罐 投料一份,每次投料4罐,按原料与水的比例为1:8的比例向罐内注入95'C 的反渗透水逆流萃取,每罐的液体量为4-5吨,总计为80-100吨。待萃取液 冷却至10-15"C且收集量达到10吨左右时,在暂存罐内暂存30分钟,再经 高速离心分离澄清后进入膜浓縮系统浓縮,浓縮结束后,浓縮液经浓度标准 化至18.05±0.05°Brix,制得中草药凉茶浓縮液10吨。浓縮液经超高温瞬时杀 菌后无菌灌注至复合无菌袋内。浓縮液可以加水稀释还原调配成凉茶饮料, 随机抽取一个批次的凉茶浓縮液,对经稀释调配后的凉茶产品与采用传统方 式生产的凉茶产品的功效成分进行指纹图谱对比,具体参见附图2和3,对 比结果显示其相似度达99%。
在本发明的方法中,所有能量来源为电力,而传统加热蒸发浓縮法是通 过烧煤提供能量,两者相比,本发明的方法造成的环境污染小,其更利于环 保。并且,加热蒸发浓縮法消耗大量的蒸汽,因此使成本和能耗增加,具体 可参见下表1。
表1加热蒸发浓縮法与本发明方法的运行成本比较
9序 项目 加热蒸发浓缩法 膜浓缩法 号 数值 单位 数值 单位
1 进料量(1.5度) 12 m3/H 12 m3/H
浓縮汁(18度) 1 m3/H 1 m3/H
冷凝水(或透析水) 11 m3/H 11 m3/H
2 蒸发1吨水消耗的蒸汽量 0.318 T — —
系统蒸汽耗量 3.498 T/H 0.2 T/H
蒸汽成本 769.56 元/H 44 元/H
3 系统电力功率 25 KW 130 KW
电力成本 15 元/H 78 元/H
4 设备每小时运行费用 962 元/H 128 元/H
从以上实施例可以看出,本发明的以多种中草药为原料加工中草药凉茶 浓縮液的方法,可以在保证风味成分和功效成分基本不变的情况下,有效克 服现有技术中存在的问题,降低生产成本。
在本发明的方法中。采用三级连续反渗透膜分离系统进行浓縮工序,采 用分级加压传动方式,在一级膜堆与二级膜堆之间增设加压泵,从而提高后 面各级膜堆的入口压力,使后面各级膜堆的水通量增加,提高截留率,因而既 提高浓縮倍数,又延长持续生产周期,提高批次生产能力。有效地降低了膜元 件的污染和堵塞,不同膜堆中的循环泵所需流量根据膜壳的并联数来确定,
循环泵流量确保进入每支膜壳的平均流量大于15吨/小时,具体实施效果见 表2。
表2加压泵、循环泵对浓縮生产的影响
序 号 系统运行f 青况 起始 结束 运 行 终端 浓縮
加压 一级膜堆 二级膜堆 三级膜堆 入口 平均 入口 平均
泵是 压 循环 压 循环 压 循环 流量 膜通量 流量 膜通 时 液浓
否运 力 泵流 力 泵流 力 泵流 t/hr 1/h.m2 t/hr 量 间 度
行 bar 量 bar 量 bar 且 里 1/h.m2 hr eBrix
m3/H M3/H
1 运行 27 48 37 48 36 16 6.5 15.3 6,0 14,0 6 18.0
10<table>table see original document page 11</column></row> <table>从以上实施例可以看出,本发明的以多种中草药为原料加工中草药凉茶 浓縮液的方法,可以在保证风味成分和功效成分基本不变的情况下,有效克 服现有技术中存在的问题,降低生产成本。
在上述三级连续反渗透膜浓縮系统中,进入每支膜壳的平均流量16吨/ 小时,加压泵运行后天然植物提取液浓縮物浓度可提高20%;系统的持续生产 延长2小时,并且系统的处理能力基本维持恒定,加压泵不运行结束时系统的 处理能力减少近50%。加压泵运行情况下,进入每支膜壳的平均流量低于为 15吨/小时,系统的处理能力减少近60%。

Claims (10)

1、一种中草药凉茶浓缩液的加工方法,该方法以多种中草药为原料包括中草药原料标准化、萃取、过滤、浓缩、杀菌、无菌灌装包装的工序,其特征在于,在浓缩工序中采用膜分离技术。
2、 根据权利要求1所述的加工方法,其特征在于,所述膜分离技术通过一种多级连续反渗透膜浓縮系统,该系统由输料泵、增压泵、 一个或多个带 内循环泵的膜堆顺序连接,在各级膜堆间,安装至少一个加压泵以提高后面 各级膜堆的入口压力。
3、 根据权利要求2所述的加工方法,其特征在于,所述多级连续反渗透 膜浓縮系统为三级连续反渗透膜分离系统,该系统按输料泵、增压泵、带内 循环泵的一级膜堆、带内循环泵的二级膜堆、带内循环泵的三级膜堆的顺序 连接,并在一级膜堆后安装加压泵提高二级膜堆和三级膜堆的入口压力。
4、 根据权利要求3所述的加工方法,其特征在于,所述三级连续反渗透 膜分离系统的设计安排为: 一级膜堆由10至15支反渗透膜元件通过2至4 支膜壳并联连接组成,每支膜壳串联2至6支反渗透膜元件;二级膜堆由4 至8支反渗透膜元件通过2至4支膜壳并联连接组成,每支膜壳串联2至4 支反渗透膜元件;三级膜堆由1至3支反渗透膜元件通过1至2支膜壳连接 组成,每支膜壳串联1至2支反渗透膜元件。
5、 根据权利要求4所述的加工方法,其特征在于,所述三级连续反渗透 膜分离系统的设计安排为:所述一级膜堆由12支反渗透膜元件通过3支膜壳 并联连接组成,每支膜壳串联4支反渗透膜元件;所述二级膜堆由6支反渗 透膜元件通过3支膜壳并联连接组成,每支膜壳串联2支反渗透膜元件;所 述三级膜堆由2支反渗透膜元件通过1支膜壳连接组成,每支膜壳串联2支 反渗透膜元件。
6、 根据权利要求3至5中任意一项所述的加工方法,其特征在于,所述 三级连续反渗透分离系统采用分级加压的传动方式,其中,所述一级膜堆的 运行压力为13〜27kgf/cm2,所述第二和第三膜堆的运行压力为27〜 40kgf/cm2。
7、 根据权利要3至5中任意一项所述的加工方法,其特征在于,所述反 渗透膜元件的脱盐率不小于98%以上。
8、 根据权利要求l所述的中草药凉茶浓縮液的加工方法,其特征在于, 所述萃取工序采用罐组式连续溢流萃取工艺。
9、 根据权利要求l所述的中草药凉茶浓縮液的加工方法,其特征在于, 在所述杀菌工序中采用增压式三套管式灭菌设备,其中,注塞泵压力为 10-30bar,杀菌条件为在135-137t:下保温30-60秒。
10、 采用根据权利要求1〜9中任一项所述的加工方法制得的中草药凉茶 浓縮液,其特征在于,将其稀释还原后与传统方式煎煮的凉茶通过指纹图谱 对比,其相似程度达到卯%以上。
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Application publication date: 20091007

Assignee: Qingyuan Jiaduobao Herb Plant Technology Co., Ltd.

Assignor: Guangdong Jiaduobao Drink&Food Co., Ltd.

Contract record no.: 2013990000380

Denomination of invention: Method for processing Chinese herbal medicine herb tea concentrated solution

Granted publication date: 20121226

License type: Common License

Record date: 20130709

TR01 Transfer of patent right
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Effective date of registration: 20210422

Address after: 511675 Mai Tang Village, Tang Tang Town, Fogang, Qingyuan, Guangdong

Patentee after: QINGYUAN JIADUOBAO HERBAL PLANT TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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Patentee before: GUANGDONG JIADUOBAO DRINK&FOOD Co.,Ltd.