CN105968146B - 一次投料得多个产品的茶多酚生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一次投料同时可得到多个茶叶提取物的生产工艺。茶叶采用纯水提取，提取液经过粗滤、精滤、超滤，再经膜浓缩得茶水浓缩液。茶水浓缩液经第一大孔树脂柱得到高含量茶多酚；第一大孔树脂柱水洗液经过第二大孔树脂柱得到产品脱苦涩味儿茶素；第二大孔树脂柱水洗液经第三大孔树脂柱得到高咖啡因茶多酚；第一大孔树脂柱流出液经过第四大孔树脂柱得到40％的天然茶氨酸。本发明具有茶叶利用率高，生产成本低，产品纯度高，生产中没有使用任何有毒溶剂，产品质量好，安全性高的特点，且各产品都是市场需求量较大的产品，市场竞争力强。

Description

一次投料得多个产品的茶多酚生产工艺

技术领域

本发明属于茶叶提取物技术领域，涉及茶多酚、茶氨酸的提取方法，尤其涉及低苦味儿茶素及高咖啡因茶多酚的生产工艺。

技术背景

从茶叶中提取茶多酚的生产技术已有三十多年历史，工业化大生产也有二十多年，生产技术已是相当成熟；总结起来主要有以下几种技术：沉淀法、溶剂萃取法、树脂吸附法、溶剂提取法、二氧化碳超临界萃取法等，上述工艺不论是哪种生产工艺，在生产中只能得到一至二个产品，其茶叶利用率低，生产成本高。

沉淀法：是工业化生产中最早的一种工艺，生产中要引入金属离子以及使用强酸强碱，产品得率低，且产品儿茶素含量和EGCG含量低，产品活性成分低，此工艺目前基本被淘汰。

工艺路线：茶叶原料——沸水提取——过滤——金属离子络合沉淀——转溶——乙酸乙酯萃取——浓缩——干燥——茶多酚。

溶剂萃取法：这是目前生产厂家最常用的一种生产工艺。此工艺产品得率高，生产成本低，但生产中使用三氯甲烷或二氯甲烷剧毒溶剂，还使用乙酸乙酯等，存在产品安全隐患，且生产中污水量大，存在污水处理困难等问题。

生产工艺：茶叶原料——热水提取——过滤——二氯甲烷萃取脱咖啡因——浓缩——乙酸乙酯萃取茶多酚——浓缩回收乙酸乙酯——转溶——干燥——茶多酚

溶剂提取法：这是近几年新发展起来的一种新型生产工艺，其提取率高，产品得率高，能耗低，生产成本低，污水处理量少。但也存在生产中使用乙酸乙酯和二氯甲烷有毒溶剂，存在食品安全隐患，且提取设备投资高。

生产工艺：茶叶原料——乙酸乙酯提取——回收乙酸乙酯——转溶去除色素——二氯甲烷脱咖啡因——水溶液浓缩——干燥——茶多酚。

树脂吸附法：这也是近几年发展起来的一种新型生产茶多酚的方法，生产中不涉及有毒有机溶剂，食品安全性高，这是今后发展的新趋势。其技术关键在于选择一种吸附量大，易于分离茶多酚和咖啡因，又易于解吸的吸附树脂，到目前为止还没有一种较为理想的树脂能很好分离茶多酚和咖啡因。目前生产厂家用树脂吸附法只能一次投料得一个产品，茶叶利用率低，产品得率低，生产成本高。产品儿茶素含量低，EGCG含量低。同时回收乙醇时采用传统的真空浓缩，能耗高，生产成本高。

生产工艺：茶叶原料——热水提取——过滤——树脂吸附——乙醇洗脱——浓缩回收乙醇——干燥——茶多酚。

二氧化碳超临界萃取：超临界萃取法(SFE)是近几年发展起来的一种新型分离技术，它利用超临界状态下的流体作溶剂，在超临界温度与压力的区域下进行萃取，此工艺虽然安全、绿色，但设备投资大，效率低，生产成本高，工业化生产不太可取。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种一次投料得多个产品的茶多酚生产工艺。本发明具体是通过以下技术方案来实现的：

一次投料得多个产品的茶多酚生产工艺包括如下步骤：

1)将茶叶原料进行连续逆流提取，得到提取液；再对提取液进行粗滤、精滤、超滤及反渗透浓缩，得到澄清的茶浓缩液。选择茶叶原料最好用绿茶片或绿茶末，目数在12--60目之间，农药残留及重金属含量符合国家标准。

2)将步骤1)中的茶浓缩液以一定的流速通过第一大孔树脂柱吸附，再经水洗和乙醇洗脱，得到第一种产品：低咖啡因，高纯度(一般大于98％)的茶多酚。

3)将步骤2)中水洗产生的水洗液收集起来，以一定流速通过第二大孔树脂柱，再经过水洗和乙醇洗脱，得到第二种产品：低咖啡因的脱苦涩味儿茶素。

4)将步骤3)中水洗产生的第二大孔树脂柱的水洗液收集起来，以一定流速通过第三大孔树脂柱，再经过水洗和乙醇洗脱，得到第三种产品：高咖啡因的茶多酚。

5)将步骤2)中第一大孔树脂柱的流出液收集起来，以一定流速通过离子交换树脂柱，再用氨水洗脱，经脱色得到第四种产品40wt％以上的茶氨酸。该工艺中尽管可同时生产多种产品，但本领域技术人员也应当知道，可根据实际生产需要，选择其中的一种或多种产品进行生产，并不一定要求四种同时生产。

本发明中，流出液是指将茶水上样走柱后，直接流出的溶液；水洗液是指水洗过程中流出的溶液；解析液是指洗脱过程中流出的溶液。另外，上述低咖啡因、高咖啡因、高纯度的均是一个相对值，具体含量视实际得到的产品而异，仅用作区分而不用做保护限定。

作为一种优选方案，所述的连续逆流提取的提取条件为：固液比即茶叶：水＝1：(10—15)，提取温度80℃—95℃,提取时间40min—60min，提取液及时冷却到常温。

作为一种优选方案，粗滤：先用振动筛把茶叶末和茶水分开，再用卧式螺旋离心机进行固液分离；精滤：对粗滤过的茶水经碟片高速离心分离或管式高速离心分离进一步过滤，得到澄清的绿茶提取液；超滤：选用切割分子量50000—100000道尔顿的有机管式膜或陶瓷管式膜，进行超滤，得到澄清透亮的茶水提取液；反渗透浓缩：对已超滤的提取液用透过200道尔顿分子量的聚砜卷式纳滤膜进行反渗透浓缩，使之达到固形物含量5％—8％的茶水浓缩液。

作为一种优选方案，所述的步骤2)中水洗的温度介于30℃-50℃之间，优选为45℃，水洗洗杂量3—6BV，优选为6BV。

作为一种优选方案，层析后的解吸液均采用MVR蒸发浓缩并干燥后得到不同产品。

作为一种优选方案，连续逆流提取后得到的茶渣通过生物发酵制成有机肥料。

本发明中树脂吸附分离时，各树脂柱的型号及工艺参数可视茶水的实际条件进行调整优化，以下提供一种优选方式。

第一大孔树脂柱树脂柱：树脂型号选用ADS--21,ADS-8,PA,SP--70,SAD--11,中的一种树脂。对茶水浓缩液以1--6BV/H流速，流过树脂，收集流出液待用；再以1--6BV量纯水洗杂，纯水温度40℃-50℃，流速1-6BV/H，收集水洗液待用；最后用60％-80％乙醇解吸，流速0.6BV/H-2BV/H，解吸量1BV-2BV，收集解吸液，对解吸液通过MVR蒸发设备浓缩，干燥得高纯度茶多酚，多酚含量大于98％，儿茶素大于75％，EGCG大于55％，咖啡因小于0.5％。

第二大孔树脂柱：树脂型号选用LX-8,SAD-11,SP20,HPD200中的一种树脂。利用第一大孔树脂柱的水洗液上柱，流速1-6BV/H，水洗洗杂，水洗量1-5BV，温度40℃-50℃,流速1-4BV/H，对水洗液收集起来待用。再用60％--80％乙醇解吸，解吸量1--1.5BV，流速0.8BV/H--1.5BV/H。收集解吸液，对解吸液通过MVR蒸发设备浓缩，干燥得脱苦涩味儿茶素，多酚含量大于70％，儿茶素大于60％，EGC+DL--C+EC≧40％。

第三大孔树脂柱：树脂型号选用HP20,AB-8,D101,XDA-8,LSA-7中的一种。用第二大孔树脂柱的水洗液上柱，流速1-6BV/H，水洗洗杂，水洗量0.5BV-2BV，温度常温，水洗流速1-2BV/H，再用60％--75％的乙醇解吸，解吸流速1-2BV/H，解吸量1BV-2BV，对解吸液通过MVR蒸发设备浓缩，干燥得高咖啡因茶多酚，多酚含量大于35％，咖啡因大于40％。

第四大孔树脂柱，树脂型号选用717，732，LSA-8,D001中的一种。利用第一大孔树脂柱的流出液上柱，流速1BV/H--5BV/H，纯水洗杂，用水量1BV-6BV，流速1BV/H--3BV/H。再用1％--3％的氨水解吸，流速1BV/H--3BV/H，解吸量1BV-2BV。对解吸液浓缩干燥得40％天然茶氨酸。

本发明与现有技术相比，生产中不使用任何有毒有机溶剂，利用大孔树脂吸附，使一次投料得到多个绿茶提取物产品。提高茶叶利用率，使得茶叶中的有效成分得以充分开发利用，大大降低生产成本，最主要的是所开发的几个茶提取物产品是目前市场上需求量都比较大的产品，极大提高了工艺产品的竞争力。

附图说明

图1为一次投料得多个产品的茶多酚生产工艺的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐述。本发明中的技术特征，除有冲突之外，均可进行相互组合，不构成限制。

本发明的一次投料得多个产品的茶多酚生产工艺流程如图1所示。本发明中首先需要将茶叶原料制备为茶水浓缩液。其步骤未：将茶叶原料进行连续逆流提取，得到提取液；再对提取液进行粗滤、精滤、超滤及反渗透浓缩，得到澄清的茶浓缩液。连续逆流提取后得到的茶渣可通过生物发酵制成有机肥料，实现资源化。

本具体实施方式中，具体做法为：将茶叶原料15公斤装入带搅拌的提取罐中，茶叶：纯水＝1：15，提取温度90℃，提取时间60min，用机械过滤，滤去茶渣，再用管式高速离心机离心，转速10000-12000r/min离心过滤，再用切割分子量50000--100000达尔顿的有机管式膜超滤，最后用透过200达尔顿的聚砜卷式纳滤膜进行反渗透浓缩，得到浓缩液固形物含量6％的茶水浓缩液60L。上述参数和实际工艺可视实际情况进行调整。

基于上述得到的茶浓缩液，对其进行后续的产品生产工艺。下面给出几个实施例。

实施例1

第一大孔树脂柱，选用树脂型号ADS-11，取茶水浓缩液20L，以1.2BV/H的流速流过100×1000的第一大孔树脂柱，收集流出液待用。再用120L 50℃的纯水洗杂，流速3BV/H，收集水洗液待用。最后用75％乙醇解吸，解吸量1.5BV，流速1BV/H，排出的解吸液用真空浓缩干燥，得茶多酚产品340克，茶多酚含量99.2％，儿茶素含量80.1％，EGCG含量60.5％，咖啡因含量0.21％，产品得率6.8％。

第二大孔树脂柱：树脂型号LX-8。利用上述第一大孔树脂柱的水洗液上柱，流速1.5BV/H；再用水洗洗杂，水洗量3BV，温度40℃，水洗流速2BV/H，收集水洗液待用。再用80％乙醇解吸，解吸量1.2BV，流速1BV/H，，收集解吸液，真空浓缩干燥得脱苦涩味儿茶素125克，茶多酚含量85.2％，儿茶素含量61.3％，EGC+DL-C+EC＝41.83％，咖啡因2.7％，得率2.5％。

第三大孔树脂柱，树脂型号选用AB-8，利用第二大孔树脂柱的水洗液上住，流速1.5BV/H，水洗洗杂，水洗量0.8BV，常温水洗，水洗流速1BV/H，再用75％乙醇解吸，解吸量1BV，流速1BV/H。收集解吸液，真空浓缩干燥，得高咖啡因茶多酚150克，茶多酚43％，咖啡因51.3％，得率3％。

第四大孔树脂柱：树脂型号选用732树脂，利用第一大孔树脂柱的流出液上柱，流速1.2BV/H，水洗洗杂，常温水洗，水洗量3BV，流速1.5BV/H，再用1.5％的氨水解吸，解吸量2BV，流速1.5BV/H，收集解析液，浓缩，再水转溶，加活性炭脱色，过滤。浓缩干燥的45克茶氨酸，茶氨酸含量41.5％，咖啡因0.8％，产品得率0.9％。

上述四种产品总得率为13.2％。

实施例2

第一大孔树脂柱，选树脂型号ADS-8，取澄清的茶水浓缩液20L，以1.5BV/H的流速经过100×1000的第一大孔树脂柱，收集流出液待用，再用100L 45℃的纯水洗杂，收集水洗液待用，最后用75％的乙醇解吸，解吸量1.5BV，流速1BV/H，收集解吸液，真空浓缩干燥，得产品325克，茶多酚含量99.5％，儿茶素含量81.6％，EGCG含量62.3％，咖啡因含量0.12％，产品得率6.5％。

第二大孔树脂柱：选树脂型号HPD200，利用第一大孔树脂柱的水洗液上柱，流速1.5BV/H，再纯水洗杂，纯水温度40℃，水洗量4BV，流速3BV/H，收集水洗液待用，最后75％乙醇解吸，解吸量1.2BV，流速1BV/H，收集解吸液浓缩干燥得脱苦涩味儿茶素130克，茶多酚含量82.5％，儿茶素含量60.3％，EGC+DL-C+EC＝42.3％，咖啡因3.2％，得率2.6％。

第三大孔树脂柱，选树脂型号HP20，利用第二大孔树脂柱的水洗液上柱，流速2BV/H，用常温水洗杂，水洗量0.8BV，流速1BV/H，再用70％乙醇解吸，解吸量1BV，流速1.0BV/H，收集解吸液，真空浓缩干燥，得140克高咖啡因茶多酚，咖啡因含量48.2％，茶多酚含量45％，得率2.8％。

第四大孔树脂柱：树脂型号选用732树脂，利用第一大孔树脂柱的流出液上柱，流速1.5BV/H，水洗洗杂，常温水洗，水洗量3BV，流速1.5BV/H，再用1.2％的氨水解吸，解吸量2BV，流速1.2BV/H，收集解析液，浓缩，再水转溶，加活性炭脱色，过滤。浓缩干燥的52克茶氨酸，茶氨酸含量40.8％，咖啡因0.9％，产品得率1.04％。

上述四种产品总得率：12.94％。

实施例3

第一大孔树脂柱，选树脂型号SAD-11，取澄清的茶水浓缩液20L，以1.2BV/H的流速经过100×1000的第一大孔树脂柱，收集流出液待用，再用100L 50℃的纯水洗杂，收集水洗液待用，最后用80％的乙醇解吸，解吸量1.5BV，流速1.2BV/H，收集解吸液，真空浓缩干燥，得产品330克，茶多酚含量99.2％，儿茶素含量80.6％，EGCG含量59.8％，咖啡因含量0.58％，产品得率6.6％。

第二大孔树脂柱：选树脂型号SP20，利用第一大孔树脂柱的水洗液上柱，流速1.2BV/H，再纯水洗杂，纯水温度45℃，水洗量3BV，流速3BV/H，收集水洗液待用，最后75％乙醇解吸，解吸量1.5BV，流速1.2BV/H，收集解吸液浓缩干燥得脱苦涩味儿茶素138克，茶多酚含量79.6％，儿茶素含量61.1％，EGC+DL-C+EC＝40.3％，咖啡因2.5％，得率2.76％。

第三大孔树脂柱，选树脂型号XDA-8，利用第二大孔树脂柱的水洗液上柱，流速2BV/H，用常温水洗杂，水洗量1.0BV，流速1BV/H，再用70％乙醇解吸，解吸量1.2BV，流速1.0BV/H，收集解吸液，真空浓缩干燥，得145克高咖啡因茶多酚，咖啡因含量49.8％，茶多酚含量43.2％，得率2.9％。

第四大孔树脂柱：树脂型号选用732树脂，利用第一大孔树脂柱的流出液上柱，流速1.2BV/H，水洗洗杂，常温水洗，水洗量2BV，流速1.2BV/H，再用1.0％的氨水解吸，解吸量2BV，流速1.2BV/H，收集解析液，浓缩，再水转溶，加活性炭脱色，过滤。浓缩干燥的48克茶氨酸，茶氨酸含量43.5％，咖啡因0.6％，产品得率0.96％。

上述四种产品总得率13.22％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一次投料得多个产品的茶多酚生产工艺，其特征在于包括如下步骤：

1）将茶叶原料进行连续逆流提取，得到提取液；再对提取液进行粗滤、精滤、超滤及反渗透浓缩，得到澄清的茶浓缩液；

2）将步骤1）中的茶浓缩液以一定的流速通过第一大孔树脂柱吸附，再经水洗和乙醇洗脱，得到第一种产品：低咖啡因、高纯度的茶多酚；

3）将步骤2）中水洗产生的水洗液以一定流速通过第二大孔树脂柱，再经过水洗和乙醇洗脱，得到第二种产品：低咖啡因的脱苦涩味儿茶素；

4）将步骤3）中水洗产生的水洗液以一定流速通过第三大孔树脂柱，再经过水洗和乙醇洗脱，得到第三种产品：高咖啡因的茶多酚；

5）将步骤2）中第一大孔树脂柱的流出液以一定流速通过第四大孔树脂柱，再用氨水洗脱，经脱色得到第四种产品：茶氨酸；

其中：第一大孔树脂柱树脂柱的树脂型号选用ADS-21、ADS-8、PA、SP-70中的一种树脂；第二大孔树脂柱的树脂型号选用LX-8、HPD200中的一种树脂；第三大孔树脂柱的树脂型号选用HP20、AB-8、D101、XDA-8、LSA-7中的一种；第四大孔树脂柱的树脂型号选用717、732、LSA-8、D001中的一种。

2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于所述的连续逆流提取的提取条件为：茶叶：水=1：（10—15），提取温度80℃—95℃，提取时间40min—60min。

3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于所述的粗滤为机械振动过滤；所述的精滤为碟片高速离心分离或管式高速离心分离；所述的超滤为切割分子量50000—100000道尔顿的有机管式膜或陶瓷管式膜过滤；所述的反渗透浓缩为透过200道尔顿分子量的聚砜卷式纳滤膜，使提取液浓缩到固形物含量达到5%-8%的茶浓缩液。

4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于所述的步骤2）中水洗的温度介于30℃-50℃之间，水洗洗杂量3—6BV。

5.如权利要求4所述的工艺，其特征在于所述的步骤2）中水洗的温度为45℃，水洗洗杂量为6BV。

6.如权利要求1所述的工艺，其特征在于层析后的解吸液均采用MVR蒸发浓缩并干燥后得到不同产品。

7.如权利要求1所述的工艺，其特征在于连续逆流提取后得到的茶渣通过生物发酵制成有机肥料。

8.如权利要求1所述的工艺，其特征在于该工艺中可根据实际生产需要，选择其中的一种或多种产品进行生产。