CN103537118B - 一种节能型茶皂素提取装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型茶皂素提取装置及方法。该提取装置包括：提取液储存器、泡沫分离塔、泡沫收集器，提供压缩空气的供气系统和补充提取液的补液系统；供气系统分别与泡沫分离塔和提取液储存器连接；泡沫分离塔上设置加料口，泡沫分离塔底部内设置气体分布器，气体分布器的上端为装有茶籽饼颗粒的玻璃纤维袋。本发明的提取方法将茶皂素传统提取工艺包括的提取、过滤、蒸发、烘干流程简化为提取、消泡、烘干流程。本发明结构简单，易操作，易控制，提取时间短，能量消耗少，且提取率高，简化了茶皂素传统提取工艺。

Description

一种节能型茶皂素提取装置及方法

技术领域

本发明属于茶皂素提取领域，具体涉及一种节能型茶皂素提取装置及方法。

背景技术

茶皂素又称茶皂苷或茶皂甙，是皂素中的一类，是从山茶科植物种子或者其种子经榨油后的产物中提取出来的一种糖甙化合物，广泛存在于各种茶类植物中。茶皂素具有良好的乳化、分散、湿润、发泡、稳泡和去污等性能，广泛应用于日用化工、农药、医药、食品、毛纺、针织等行业；更有研究表明茶皂素不仅有良好的表面活性的同时，又具有多种生物活性，茶皂素具有抗炎、抗氧化、抗菌、抗高血压、鱼毒和溶血作用、抑制酒精吸收保护肠胃等药理学功能。

目前茶皂素的提取原料主要是茶籽。我国茶籽资源丰富，是重要的经济产品之一。研究资料表明，国内外茶皂素的提取方法主要有水提法、有机溶剂法、水提-沉淀法和水提-醇萃法，也有对其进行微波辅助强化提取研究和超声波的辅助强化提取研究。但从提取工艺研究来看，大多数为间歇式操作，且流程长，工序繁杂；使用传统茶皂素提取装置，将经处理、粉碎后的茶籽饼颗粒与一定比例的提取剂混合，在一定条件下进行提取，提取完成后将提取混合液过滤分离，所得滤液经蒸发操作浓缩，浓缩液再烘干脱除溶剂，可得茶皂素粗品。但因提取工艺条件中料液比(茶籽饼颗粒质量与提取液体积之比)较大，浓缩过程耗热量较多，且传统提取工艺操作环节多，周期较长、能耗大、经济性较低，难以规模化生产。为此如何减少提取环节，缩短提取周期，降低提取剂用量，增加提取过程的经济效益，就成为工艺研究或开发的关键所在。

发明内容

本发明是针对现有技术中存在的提取操作环节多，周期较长，提取剂用量大的问题，提供一种节能型茶皂素提取装置及方法，该装置不仅结构简单，使用方便，且提取率高。

本发明的目的在于提供一种节能型茶皂素提取装置，该装置包括提取液储存器、泡沫分离塔、泡沫收集器，提供压缩空气的供气系统和补充提取液的补液系统；供气系统分别与泡沫分离塔和提取液储存器连接；泡沫分离塔的上端与泡沫收集器连接，泡沫分离塔的下端设置通入提取液储存器的连接管并与提取液储存器连接，泡沫分离塔上设置加料口，泡沫分离塔底部内设置气体分布器，装有已处理好的茶籽饼颗粒的玻璃纤维袋置于气体分布器的上端。

进一步，所述供气系统包括压缩气体储罐及与其连接的第一管路和第二管路，第一管路与泡沫分离塔的底端连接，第二管路与提取液储存器连接，第一管路上设置第一控制阀和空气转子流量计，第二管路上设置第二控制阀。

进一步，所述提取液储存器上设置用于补充提取液的提取液补加管路，提取液补加管路上设置第三控制阀，第三控制阀管路与计量泵连接。

进一步，所述提取液补加管路中于第三控制阀与提取液储存器之间设置分支管路，分支管路上设置减压阀。

进一步，所述提取液储存器的下方设置超声波辅助提取器，提取液储存器置于超声波辅助提取器内。

进一步，所述泡沫收集器内设置消泡装置。

本发明的另一目的在于提供一种节能型提取茶皂素的方法，该方法包括以下步骤：

取一定量茶籽饼用碱性水溶液进行预处理，过滤烘干，粉碎后过筛备用；

将已处理茶籽饼颗粒，分装于玻璃纤维袋中，将玻璃纤维袋封口并置入泡沫分离塔内；向提取液储存器中加入提取液，提取液为去离子水；

通过调节第二控制阀改变压缩空气压力，使提取液储存器中的提取液压入泡沫分离塔内，控制料液比为1：25-30g/mL，并使提取液液面控制在提取液用量刻度线上下，同时控制超声波辅助提取器的频率，提取温度；20min后开启第一控制阀和空气转子流量计，使压缩空气通过气体分布器流入塔内，保持其空塔气速为0.08-0.12m／s；压缩空气的导入使提取液中茶皂素泡沫化并被压缩气体带出，收集于泡沫收集器中，此条件下连续提取50min；提取结束后停止向泡沫分离塔进压缩空气；

提取完成后泡沫收集器中的消泡装置使泡沫形成消泡液，消泡液烘干，除去溶剂，可得茶皂素粗品；或对消泡液经柱层析精致处理，再干燥可得茶皂素精品；

通过减压阀降低提取液储存器中的气体压力，使得泡沫分离塔中的提取液回流至提取液储存器中，更换玻璃纤维袋，并对提取液储存器中提取液按20％带液率计算及时补加提取液，再进行下一次提取操作。带液率是指泡沫分离过程中泡沫携带出分离器的液体量与原提取液量的比值。

进一步，控制超声波辅助提取器的提取频率25kHz，提取温度60-70℃。

进一步，按照1g茶籽饼加入10mLpH为9的碱性水溶液对茶籽饼进行预处理，加热至50℃，搅拌条件下处理20min，过滤烘干，粉碎后过20目筛。

本发明提供的节能型提取茶皂素的装置和方法，不仅提取装置结构简单，易操作，易控制，提取时间短，能量消耗少，且提取率高，将茶皂素传统提取工艺中包含的提取、过滤、蒸发、烘干流程简化为提取、消泡、烘干流程。其主要优点如下：1)利用茶皂素起泡特点在提取过程中通过压缩空气将溶于提取液之中的茶皂素鼓泡溢出，降低提取液中茶皂素的浓度，有利于茶皂素从固体颗粒中释出；2)在泡沫收集器中可得体积少、浓度高的茶皂素浓缩液，不必蒸发，直接烘干可得茶皂素粗品，可大大节约传统工艺中蒸发环节的能耗；3)因提取流程采用玻璃纤维袋盛装茶籽饼颗粒，提取结束后，更换此原料袋即可，操作简单；4)提取中因玻璃纤维袋有阻止颗粒穿过的功能，可改变传统提取工艺的过滤环节，使得提取周期缩短；5)单次提取结束后，与提取液储存器连接的减压管路将储存器内压力降低，泡沫分离塔中残余液体回落至提取液储存器内，该溶液中残存部分茶皂素，经补液管路补充提取剂后在下一次提取流程中循环利用，可有效提高提取溶剂的利用率和茶皂素的提取率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中，1-压缩气体储罐；2-第一控制阀；3-空气转子流量计；4-提取液储存器；5-减压阀；6-第三控制阀；7-气体分布器；8-玻璃纤维袋；9-加料口；10-提取液用量刻度线；11-泡沫收集器；12-泡沫分离塔；13-提取液补加管路；14-超声波辅助提取器；15-第二控制阀。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。

图1示出了本发明实施例提供的节能型茶皂素提取装置的结构。为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

该节能型茶皂素提取装置，包括提取液储存器4、泡沫分离塔12、泡沫收集器11、超声波辅助提取器14，提供压缩空气的供气系统和提取液补充的补液系统；供气系统分别与泡沫分离塔12和提取液储存器4连接；泡沫分离塔12的上端与泡沫收集器11连接，泡沫收集器11内设置消泡装置，泡沫分离塔12的下端设置通入提取液储存器4的连接管并与提取液储存器4连接，泡沫分离塔12上设置加料口9，泡沫分离塔12底部内设置气体分布器7，气体分布器7的上端为装有茶籽饼颗粒的玻璃纤维袋8。

供气系统包括压缩气体储罐1，与压缩气体储罐1连接的第一管路和第二管路，第一管路与泡沫分离塔12的底端连接，第二管路与提取液储存器4连接，第一管路上设置第一控制阀2和空气转子流量计3，第二管路上设置第二控制阀15。

提取液储存器4上设置用于补充提取液的提取液补加管路13，提取液补加管路13上设置第三控制阀6，第三控制阀6与计量泵连接。提取液加入管路13于第三控制阀6与提取液储存器4之间设置分支管路，分支管路上设置减压阀5。提取液储存器4的下方设置超声波辅助提取器14，提取液储存器4置于超声波辅助提取器14内，打开减压阀5可使使用过的提取液回流至提取液储存器内。

本发明的节能型提取茶皂素的方法，该方法包括以下步骤：

称取一定量茶籽饼，按照1g茶籽饼加入10mLpH为9的碱性水溶液对茶籽饼进行预处理，加热至50℃，搅拌条件下处20min，过滤烘干，粉碎后过20目筛，备用；

将100g已处理好的茶籽饼颗粒，分装于八个玻璃纤维袋8中，将玻璃纤维袋8置入泡沫分离塔12内；通过提取液储存器4上设置的提取液补加管路13向提取液储存器4中加入4000ml提取液，提取液为去离子水；

通过调节第二控制阀15改变压缩空气压力，使提取液储存器4中的提取液压入泡沫分离塔12内，控制料液比为1：25-30g／mL，并使提取液液面控制在提取液用量刻度线10上下，同时控制超声波辅助提取器14的提取频率25kHz，提取温度60-70℃；20min后开启第一控制阀2和空气转子流量计3，使压缩空气通过气体分布器7流入塔内，保持压缩空气的空塔气速为0.08-0.12m／s；压缩空气的导入使提取液中茶皂素泡沫化并被压缩气体带出收集于泡沫收集器11中，此条件下连续提取50min；

提取完成后泡沫收集器11中的消泡装置使泡沫形成消泡液，消泡液烘干，除去溶剂，可得茶皂素粗品；或对消泡液经柱层析精致处理，再干燥可得茶皂素精品；

通过减压阀5降低提取液储存器4中的气体压力，使得泡沫分离塔12中的提取液回流至提取液储存器4中，更换玻璃纤维袋8，并对提取液储存器4中提取液按20％带液率计算及时补加提取液，再进行下一次提取操作。

使用本发明的茶皂素提取装置，提取时间短，能量消耗少；提取率可达22.54mg／g。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种节能型提取茶皂素的方法，其特征在于：提取茶皂素的装置包括：

提取液储存器、泡沫分离塔、泡沫收集器，提供压缩空气的供气系统和补充提取液的补液系统；供气系统分别与泡沫分离塔和提取液储存器连接；泡沫分离塔的上端与泡沫收集器连接，泡沫分离塔的下端设置通入提取液储存器的连接管并与提取液储存器连接，泡沫分离塔上设置加料口，泡沫分离塔底部内设置气体分布器，气体分布器的上端为装有已处理好的茶籽饼颗粒的玻璃纤维袋的安放位置；

所述供气系统包括压缩气体储罐，与压缩气体储罐连接的第一管路和第二管路，第一管路与泡沫分离塔的底端连接，第二管路与提取液储存器连接，第一管路上设置第一控制阀和空气转子流量计，第二管路上设置第二控制阀；

所述提取液储存器上设置用于补充提取液的提取液补加管路，提取液补加管路上设置第三控制阀，该阀与计量泵连接；

所述提取液补加管路中于第三控制阀与提取液储存器之间设置分支管路，分支管路上设置减压阀；

所述提取液储存器的下方设置超声波辅助提取器，提取液储存器设置于超声波辅助提取器内；

所述泡沫收集器内设置消泡装置；

该茶皂素的提取方法包括以下步骤：

取一定量茶籽饼用碱性水溶液进行预处理，过滤烘干，粉碎后过筛备用；

将已处理茶籽饼颗粒，分装于玻璃纤维袋中，将玻璃纤维袋置入泡沫分离塔内；向提取液储存器中加入提取液，提取液为去离子水；

通过调节第二控制阀改变压缩空气压力，使提取液储存器中的提取液压入泡沫分离塔内，控制料液比为1∶25-30g/mL，并使提取液液面控制在提取液用量刻度线上下，同时控制超声波辅助提取器的提取频率，提取温度；20min后开启第一控制阀和空气转子流量计，使压缩空气通过气体分布器流入塔内，保持空塔气速为0.08-0.12m/s；压缩空气的导入使提取液中茶皂素泡沫化并被压缩气体带出收集于泡沫收集器中，此条件下连续提取50min；

提取完成后泡沫收集器中的消泡装置使泡沫形成消泡液，消泡液烘干，除去溶剂，可得茶皂素粗品；或对消泡液经柱层析精致处理，再干燥可得茶皂素精品；

通过减压阀降低提取液储存器中的气体压力，使得泡沫分离塔中的提取液回流至提取液储存器中，更换玻璃纤维袋，并对提取液储存器中提取液按20％带液率计算及时补加提取液，再进行下一次提取操作。

2.根据权利要求1所述的节能型提取茶皂素的方法，其特征在于：控制超声波辅助提取器的提取频率25kHz，提取温度60-70℃。

3.根据权利要求1所述的节能型提取茶皂素的方法，其特征在于：按照1g茶籽饼加入10mLpH为9的碱性水溶液对茶籽饼进行预处理，加热至50℃，搅拌条件下处理20min，过滤烘干，粉碎后过20目筛。