CN109105586A - 一种制备低氟速溶茶粉的方法 - Google Patents

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刘海峰
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Abstract

本发明属于茶叶深加工领域，具体涉及一种制备低氟速溶茶粉的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、制备茶叶水提物；S2、将S1中制备的茶叶水提物添加至电渗析设备中，通过电渗析作用去除茶叶水提物中的氟离子，获得低氟茶叶水提物；S3、去除S2低氟茶叶水提物中的水分，获得低氟速溶茶粉。本发明的有益效果是：本发明通过电渗析作用运行1min，对质量浓度为1％的茶叶水提物中氟离子的去除率达到35.4％以上，运行15min，对质量浓度为1％的茶叶水提物中氟离子的去除率达到85.5％以上，极大的降低的速溶茶粉中氟离子的含量。

Description

一种制备低氟速溶茶粉的方法
技术领域
本发明属于茶叶深加工领域，具体涉及一种制备低氟速溶茶粉的方法。
背景技术
中国是茶叶大国，并有着闻名世界的六大茶叶，分别为绿茶、红茶、黑茶、黄茶、白茶、乌龙茶，尤其为黑茶是我国边疆少数民族的日常生活必需品，有着“三日无粮，不可一日无茶”的说法，人均年消费量高达5kg。长期大量饮用高氟茶(黑茶)在局部地区已经出现了“氟中毒”现象，影响人民身体的健康状况，限制该地区经济发展。至今，现代医学仍未出现针对“氟中毒”的有效药物，那么如何降低茶中的氟，从源头上降低人体对氟的摄入，提高茶叶的饮用安全，保障人体健康，成为学者需要攻克的难点。
1995年，专家们对甘孜藏族自治州的道孚县藏族、汉族的氟中毒状况进行了调查。调查证实，当地的水源含氟量低。但藏族牧民和僧侣长期大量饮用高氟茶(黑茶)，成人每天摄氟量达12.46mg，青少年为6.56mg。一般认为当人体每日摄入氟超过4.0mg时，就具有“氟中毒”的风险。
茶叶中降氟的措施有改善茶园的栽培环境，低氟品种的培育，改进加工工艺，以及高选择性降氟剂的研发等，如低氟品种的培育，品种的选育周期长，推广的难度较大；如降氟剂的研发，主要是去除氟离子过程有着二次残留等问题；如何选择一种更加高效、绿色环保的技术应用于速溶茶中，去除速溶茶中氟离子显得尤为迫切。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种制备低氟速溶茶粉的方法，通过该方法制备的速溶茶粉中氟含量大大降低。
本发明提供了如下的技术方案：
一种制备低氟速溶茶粉的方法，包括如下步骤：
S1、制备茶叶水提物；
S2、将S1中制备的茶叶水提物添加至电渗析设备中，通过电渗析作用去除茶叶水提物中的氟离子，获得低氟茶叶水提物；
S3、去除S2低氟茶叶水提物中的水分，获得低氟速溶茶粉。
优选的，所述电渗析设备包括淡化室物料罐、浓缩室物料罐、阴阳极室物料罐、循环泵一、循环泵二、循环泵三、直流电源和电渗析单元；
所述电渗析单元包括两侧分别为阳极、阴极的壳体，所述直流电源的正极与阳极相连、负极与阴极相连，所述壳体内从阳极朝着阴极方向依次设置阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜，从而将壳体自阳极至阴极依次分隔成阳极室、淡化室、浓缩室和阴极室，所述浓缩室、淡化室内均设有隔网；
所述循环泵一通过管道将淡化室物料罐、淡化室连接成循环系统一，所述循环泵二通过管道将浓缩室物料罐、浓缩室连接成循环系统二，所述循环泵三通过管道将阴阳极室物料罐、阳极室、阴极室连接成循环系统三，所述阳极室、阴极室相互并联。
优选的，所述阳离子交换膜、阴离子交换膜均为均相离子交换膜，或者半均相离子交换膜，或者异相离子交换膜。
优选的，所述阳离子交换膜为磺酸型阳离子交换膜，所述阴离子交换膜为季铵盐型阴离子交换膜。
优选的，所述S1的具体方法为将茶叶的熟茶粉碎，过60-80目筛子后加入沸水，在无菌、压力为0.2-0.4Mpa、温度为120-140℃的条件下进行加压热浸提20-40min，将得到的浸提产物冷却至20-30℃，过滤去渣，经陶瓷膜过滤得到茶叶水提物。
优选的，所述S2的具体方法为将茶叶水提物添加至淡化室物料罐，将纯水添加至浓缩室物料罐，将电解液添加至阴阳极室物料罐；
通过循环泵一控制循环系统一内液体流速为预设流速一，通过循环泵二控制循环系统二内液体流速为预设流速二，通过循环泵三控制循环系统三内液体流速为预设流速三；
打开直流电源，通过电渗析单元的电渗析作用去除茶叶水提物中的氟离子。
优选的，所述S3的具体方法为在电解析作用完成后，将淡化室内的液体取出，将淡化室内取出的液体、60-100℃的热水按照质量为1:(8-20)混合进行浸提，浸提0.5-3h，浓缩至原体积20％后，进行喷雾干燥，获得低氟速溶茶粉，其中，喷雾干燥的条件为进样速度10mL/min,进风口温度160℃，出风口温度70℃。
优选的，所述电解液选自硫酸钠溶液、氯化铵溶液、硫酸铵溶液中的任意一种。
优选的，所述茶叶水提物的质量浓度为0.05％-5％，所述电解液的质量浓度为0.5-1.5％，所述预设流速一、预设流速二、预设流速三均为10-80L/h，所述直流电源电压为5-80V，所述电渗析作用的时间为1-15min。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过电渗析作用实现了速溶茶粉中过量氟离子的去除，整个过程不添加额外化学试剂，不产生固体废渣，减轻了下游的工艺负担。
2、本发明通过电渗析作用运行1min，对质量浓度为1％的茶叶水提物中氟离子的去除率达到35.4％以上，运行15min，对质量浓度为1％的茶叶水提物中氟离子的去除率达到85.5％以上，极大的降低的速溶茶粉中氟离子的含量。
3、本发明通过电渗析作用处理茶叶水提物能耗较低，方法简单，操作控制容易，不会造成环境污染，是一种适宜推广应用的理想工艺方法。
附图说明
图1是本发明电渗析单元的结构示意图。
附图中标记的含义如下：
10-淡化室物料罐11-循环泵一20-浓缩室物料罐21-循环泵二30-阴阳极室物料罐31-循环泵三40-直流电源50-电渗析单元511-阳极512-阴极52-阳极室53-淡化室54-浓缩室55-阴极室
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做具体说明。
实施例1
一种制备低氟速溶茶粉的方法，包括如下步骤：
S1、将熟茶用粉碎机粉碎，过70目筛子后加入沸水，使用立式压力蒸汽灭菌器在压力为0.3MPa、温度为130℃的条件下进行加压热浸提30min，将得到的浸提产物冷却至25度，过滤去渣，经陶瓷膜过滤去除未溶解的杂质，得到茶叶水提物；
S2、将1L质量浓度为0.1％的茶叶水提物添加至淡化室物料罐10，将1L纯水添加至浓缩室物料罐20，将1L质量浓度为1％硫酸钠溶液添加至阴阳极室物料罐30；
通过循环泵一11控制循环系统一内液体流速为30L/h，通过循环泵二21控制循环系统二内液体流速为30L/h，通过循环泵三31控制循环系统三内液体流速为30L/h；
打开直流电源，通过电渗析单元50的电渗析作用去除茶叶水提物中氟离子，其中，直流电源的电压为20V，电渗析作用的时间为1min；
S3、在电解析作用完成后，将淡化室53内的液体取出，将淡化室53内取出的液体、80℃的热水按照质量为1:10混合进行浸提，浸提1h，浓缩至原体积20％后，通过喷雾干燥机进行喷雾干燥，获得低氟速溶茶粉，其中，喷雾干燥的条件为进样速度10mL/min,进风口温度160℃，出风口温度70℃。
通过氟离子选择电极法对本实施例制备的低氟速溶茶粉中氟离子含量进行测定，其结果表明氟离子的去除率为62.9％。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于“本实施例将1L质量浓度为1％茶叶水提物添加至淡化室物料罐10。
通过氟离子选择电极法对本实施例制备的低氟茶叶水提物中氟离子含量进行测定，其结果表明氟离子的去除率为35.4％
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于“本实施例将1L质量浓度为1％茶叶水提物添加至淡化室物料罐10；电渗析作用的时间为15min”。
通过氟离子选择电极法对本实施例制备的低氟茶叶水提物中氟离子含量进行测定，其结果表明氟离子的去除率为85.5％。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于“本实施例将1L质量浓度为1.5％硫酸钠溶液添加至阴阳极室物料罐30”。
通过氟离子选择电极法对本实施例制备的低氟速溶茶粉中氟离子含量进行测定，其结果表明氟离子的去除率为44.6％。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处在于“直流电源的电压为30V”。
通过氟离子选择电极法对本实施例制备的低氟速溶茶粉中氟离子含量进行测定，其结果表明氟离子的去除率为52.3％。
实施例6
本实施例与实施例1的不同之处在于“通过循环泵一11控制循环系统一内液体流速为50L/h，通过循环泵二21控制循环系统二内液体流速为50L/h，通过循环泵三31控制循环系统三内液体流速为50L/h”。
通过氟离子选择电极法对本实施例制备的低氟速溶茶粉中氟离子含量进行测定，其结果表明氟离子的去除率为70.3％。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种制备低氟速溶茶粉的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制备茶叶水提物；
S2、将S1中制备的茶叶水提物添加至电渗析设备中，通过电渗析作用去除茶叶水提物中的氟离子，获得低氟茶叶水提物；
S3、去除S2低氟茶叶水提物中的水分，获得低氟速溶茶粉。
2.根据权利要求1所述的一种制备低氟速溶茶粉的方法，其特征在于，所述电渗析设备包括淡化室物料罐(10)、浓缩室物料罐(20)、阴阳极室物料罐(30)、循环泵一(11)、循环泵二(21)、循环泵三(31)、直流电源(40)和电渗析单元(50)；
所述电渗析单元(50)包括两侧分别为阳极(511)、阴极(512)的壳体，所述直流电源(40)的正极与阳极(511)相连、负极与阴极(512)相连，所述壳体内从阳极(511)朝着阴极(512)方向依次设置阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜，从而将壳体自阳极(511)至阴极(512)依次分隔成阳极室(52)、淡化室(53)、浓缩室(54)和阴极室(55)，所述浓缩室(54)、淡化室(53)内均设有隔网；
所述循环泵一(11)通过管道将淡化室物料罐(10)、淡化室(53)连接成循环系统一，所述循环泵二(21)通过管道将浓缩室物料罐(20)、浓缩室(54)连接成循环系统二，所述循环泵三(31)通过管道将阴阳极室物料罐(30)、阳极室(52)、阴极室(55)连接成循环系统三，所述阳极室(52)、阴极室(55)相互并联。
3.根据权利要求2所述的一种制备低氟速溶茶粉的设备，其特征在于，所述阳离子交换膜、阴离子交换膜均为均相离子交换膜，或者半均相离子交换膜，或者异相离子交换膜。
4.根据权利要求2或3所述的一种制备低氟速溶茶粉的设备，其特征在于，所述阳离子交换膜为磺酸型阳离子交换膜，所述阴离子交换膜为季铵盐型阴离子交换膜。
5.根据权利要求2所述的一种制备低氟速溶茶粉的方法，其特征在于，所述S1的具体方法为将茶叶的熟茶粉碎，过60-80目筛子后加入沸水，在无菌、压力为0.2-0.4Mpa、温度为120-140℃的条件下进行加压热浸提20-40min，将得到的浸提产物冷却至20-30℃，过滤去渣，经陶瓷膜过滤得到茶叶水提物。
6.根据权利要求2所述的一种制备低氟速溶茶粉的方法，其特征在于，所述S2的具体方法为将茶叶水提物添加至淡化室物料罐(10)，将纯水添加至浓缩室物料罐(20)，将电解液添加至阴阳极室物料罐(30)；
通过循环泵一(11)控制循环系统一内液体流速为预设流速一，通过循环泵二(21)控制循环系统二内液体流速为预设流速二，通过循环泵三(31)控制循环系统三内液体流速为预设流速三；
打开直流电源，通过电渗析单元(50)的电渗析作用去除茶叶水提物中的氟离子。
7.根据权利要求2所述的一种制备低氟速溶茶粉的方法，其特征在于，所述S3的具体方法为在电解析作用完成后，将淡化室(53)内的液体取出，将淡化室(53)内取出的液体、60-100℃的热水按照质量为1:(8-20)混合进行浸提，浸提0.5-3h，浓缩至原体积20％后，进行喷雾干燥，获得低氟速溶茶粉，其中，喷雾干燥的条件为进样速度10mL/min,进风口温度160℃，出风口温度70℃。
8.根据权利要求7所述的一种制备低氟速溶茶粉的方法，其特征在于，所述电解液选自硫酸钠溶液、氯化铵溶液、硫酸铵溶液中的任意一种。
9.根据权利要求8所述的一种制备低氟速溶茶粉的方法，其特征在于，所述茶叶水提物的质量浓度为0.05％-5％，所述电解液的质量浓度为0.5-1.5％，所述预设流速一、预设流速二、预设流速三均为10-80L/h，所述直流电源电压为5-80V，所述电渗析作用的时间为1-15min。
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