CN109527147A - 一种茶叶深加工的膜分离技术 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种茶叶深加工的膜分离技术,其特征在于,所述流程包括如下步骤:原材料处理、茶叶粉碎、茶叶浸提、初步过滤、膜提取(超滤膜精滤处理、浓缩膜浓缩处理)、萃取处理、吸附浓缩干燥处理。本发明的目的是在于提供一种茶叶深加工的膜分离技术,本发明设计的膜分离技术避免了传统蒸发浓缩工艺的能耗高,提高了茶叶深加工的提取效率,另外本发明减少了传统提取工艺中所需的大量试剂,采用膜处理方法,生态环保、能耗小、提取纯度高、工艺简单、生产成本低,分离效率高。
Description
技术领域
本发明涉及膜分离技术领域,具体是一种茶叶深加工的膜分离技术。
背景技术
茶叶深加工主要是指对茶树全部或部分活体、初制加工品进行精细加工,生产出含有茶叶固有特性或功能因子的新型食品、添加剂、日化用品、保健品、医药制品等的过程。
茶叶深加工的最终产品目前市场上主要有茶饮料、速溶茶粉、茶氨酸、茶多酚等。茶氨酸的提取通常采用下属工艺的几步或全过程:原料榨汁或用水、溶剂浸泡、过滤和离心、沉淀、萃取、离子交换等,最后减压蒸馏浓缩与溶剂回收、喷雾或冷冻干燥。这种深加工工艺存在茶液的透明度欠佳、过程变化难以控制、茶叶综合利用率低、产品纯度不高、耗能大、污染重、成本高等缺陷。因此,茶氨酸提取工艺的完善有赖于其他高新技术的应用。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种茶叶深加工的膜分离技术,本发明设计的膜分离技术避免了传统蒸发浓缩工艺的能耗高的缺点,提高了茶叶深加工的提取效率。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种茶叶深加工的膜分离技术,所述流程包括如下步骤:原材料处理、茶叶粉碎、茶叶浸提、初步过滤、膜提取包括超滤膜精滤处理和浓缩膜浓缩处理、萃取处理、吸附浓缩干燥处理。
上述一种茶叶深加工的膜分离技术,具体流程如下:
步骤一:原材料处理。
a、茶叶筛选,利用茶叶筛选设备将茶叶内所含的碎渣和杂质去除。
b、茶叶清洗,在室温为20℃的条件下,用清水对茶叶重复清洗2-3次。
c、茶叶烘干,将清洗后的茶叶放入烘干箱内烘干,烘干箱温度设为35-40℃。
步骤二,茶叶粉碎;
采用超微茶叶粉碎机对茶叶粉碎,获得的茶叶颗粒的平均粒径d≦500目。
步骤三,茶叶浸提;
a、一次浸提,采用茶水质量比1:14对茶叶进行浸取,将茶叶放置在玻璃容器内,加入去离子水后将玻璃容器放入恒温水浴锅内。
b、上述步骤1完成后,采用真空泵对上述溶液进行过滤,获得过滤液。
c、二次浸提,取上述步骤2获得的茶叶残渣进行二次浸提,采用茶水质量比1:10,将茶叶碎渣放置在玻璃容器内,加入去离子水后将玻璃容器放入恒温水浴锅内;将上述步骤3获得的溶液用真空泵进行过滤,获得滤液。
d、将上述步骤3获得的溶液用真空泵进行过滤,获得滤液;
e、将一次浸提获得的滤液与二次浸提获得的滤液混合在一起;
步骤四,初步过滤;
采用过滤器将上述一次浸提和二次浸提获得的混合溶液进行初步过滤,去除混合溶液内含有的茶叶碎渣,获得澄清过滤液。
步骤五,膜提取;
a、超滤膜精滤处理,选取5-10万分子量的超滤膜对上述步骤四获得的过滤液进行精滤处理获得精滤液。
b、浓缩膜浓缩处理,选用截留分子量在100-1000Dal纳滤膜对上述精滤液进行浓缩获得浓缩物,浓缩物中固形物含量≥35%。
步骤六,萃取处理;
将上述步骤五中获得的浓缩液进行提取,选取乙酸乙酯作为提取剂,浓缩液与乙酸乙酯的体积比为1:15,萃取温度设为25-35℃,萃取完成后,用分子量为6-8万的超滤膜对萃取相进行分离,得茶叶中的有效成份溶液。
步骤七,吸附浓缩干燥处理;
采用大孔树脂吸附掉将上述步骤六中所获得有效成份溶液中所含的有机物,吸附过程的温度设置在10-30℃,吸附速率控制在8g/mL-12g/mL,吸附时间在60min-85min;
有效成份溶液经大孔树脂吸附完成后,获得成品溶液用喷雾干燥器将其浓缩获得茶叶有效成份粉末,喷雾干燥机的进口温度设为80℃,料液温度为25℃,料液流量20mL/min。
所述一次浸提时保持水浴锅温度在65-75℃之间,搅拌桨搅拌速度设置在200r/min-350r/min,茶叶浸提时间设有15-20min。
所述二次浸提时水浴锅温度设置在75-80℃之间,搅拌桨搅拌速度设置在350r/min-400r/min,茶叶浸提时间设有15-20min。
所述超滤膜精滤处理时超滤温度设置在20-25℃,超滤时的压力设置在0.1-0.25MPa,膜通量在120-280L/m2·h。
所述浓缩膜浓缩处理过程中,浓缩温度设置在30-35℃,浓缩时的压力设置在0.12-0.2MPa之间,膜通量为150-210L/m2·h。
所述大孔树脂在使用前的预处理流程如下:
a、用0.5BV的乙醇浸泡树脂24h。
b、用2BV的乙醇以2BV/h的速度通过树脂柱,并浸泡5-6h。
c、再用水以2BV/h的流速将树脂柱洗净。
d、用乙醇洗至流出液加水不呈白色浑浊为止。
e、再用2BV的5%的盐酸以4BV/h的速度通过树脂层,并浸泡树脂2-4h,然后用同样流速的水洗至出水PH值为7。
f、再用2BV的2%的氢氧化钠以6BV/h的速度通过树脂层,并浸泡树脂2-4h,然后用同样流速的水洗至出水PH值为7。
本发明的有益效果:
1、本发明设计的膜分离技术避免了传统蒸发浓缩工艺的能耗高的缺点,提高了茶叶深加工效率;
2、本发明设计的膜分离技术无需添加药剂,无污染、无残留,是一种绿色环保技术;
3、本发明设计的膜分离技术在不改变目标产品的色、香、味的前提下,可以提高茶叶中有效成份的提取效果;
4、本发明设计的膜分离技术所用的膜精度高,茶叶中有效成份损失少,茶氨酸的纯度较高;
5、本发明减少了传统提取工艺中所需的大量试剂,采用膜处理方法,生态环保、能耗小、提取纯度高、工艺简单、生产成本低,分离效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
一种茶叶深加工的膜分离技术,包括如下流程:原材料处理、茶叶粉碎、茶叶浸提、初步过滤、膜提取(超滤膜精滤处理、浓缩膜浓缩处理)、萃取处理、吸附浓缩干燥处理。
上述一种茶叶深加工的膜分离技术,具体流程如下:
步骤一:原材料处理;
a、茶叶筛选,利用茶叶筛选设备将茶叶内所含的碎渣和杂质去除;
b、茶叶清洗,在室温为20℃的条件下,用清水对茶叶重复清洗2-3次;
c、将清洗后的茶叶放入烘干箱内烘干,烘干箱温度设为35-40℃。
步骤二,茶叶粉碎;
采用超微茶叶粉碎机对茶叶粉碎,获得的茶叶颗粒的平均粒径d≦500目,小粒径的茶叶有利于茶叶的浸取。
步骤三,茶叶浸提;
a、一次浸提,采用茶水质量比1:14对茶叶进行浸取,将茶叶放置在玻璃容器内,加入去离子水后将玻璃容器放入恒温水浴锅内,保持水浴锅温度在65-75℃之间,浸取过程中采用自动搅拌桨对溶液进行搅拌,搅拌速度设置在200r/min-350r/min,茶叶浸提时间设有15-20min;
b、上述步骤1完成后,采用真空泵对上述溶液进行过滤,获得过滤液;
c、二次浸提,取上述步骤2获得的茶叶残渣进行二次浸提,采用茶水质量比1:10,将茶叶碎渣放置在玻璃容器内,加入去离子水后将玻璃容器放入恒温水浴锅内,保持水浴锅温度在75-80℃之间,浸取过程中采用自动搅拌桨对溶液进行搅拌,搅拌速度设置在350r/min-400r/min,茶叶浸提时间设有15-20min;
d、将上述步骤3获得的溶液用真空泵进行过滤,获得滤液;
e、将一次浸提获得的滤液与二次浸提获得的滤液混合在一起。
步骤四,初步过滤;
采用过滤器将上述一次浸提和二次浸提获得的混合溶液进行初步过滤,去除混合溶液内含有的茶叶碎渣,获得澄清过滤液。
步骤五,膜提取;
a、超滤膜精滤处理,选取5-10万分子量的超滤膜对上述步骤四获得的过滤液进行精滤处理获得精滤液,超滤温度设置在20-25℃,超滤时的压力设置在0.1-0.25MPa,膜通量在120-280L/m2·h;
b、浓缩膜浓缩处理,选用截留分子量在100-1000Dal纳滤膜对上述精滤液进行浓缩获得浓缩物,浓缩物中固形物含量≥35%,浓缩温度设置在30-35℃,浓缩时的压力设置在0.12-0.2之间,膜通量在150-210L/m2·h。
步骤六,萃取处理;
将上述步骤五中获得的浓缩液进行提取,选取乙酸乙酯作为提取剂,浓缩液与乙酸乙酯的体积比为1:15,萃取温度设为25-35℃,萃取完成后,用分子量为6-8万的超滤膜对萃取相进行分离,得茶叶中的有效成份溶液。
步骤七,吸附浓缩干燥处理;
采用大孔树脂吸附掉将上述步骤六中所获得有效成份溶液中所含的有机物,吸附过程的温度设置在10-30℃,吸附速率控制在8g/mL-12g/mL,吸附时间在60min-85min。
大孔树脂在使用前的预处理流程如下:
a、用0.5BV的乙醇浸泡树脂24h;
b、用2BV的乙醇以2BV/h的速度通过树脂柱,并浸泡5-6h;
c、再用水以2BV/h的流速将树脂柱洗净;
d、用乙醇洗至流出液加水不呈白色浑浊为止;
e、再用2BV的5%的盐酸以4BV/h的速度通过树脂层,并浸泡树脂2-4h,然后用同样流速的水洗至出水PH值为7;
f、再用2BV的2%的氢氧化钠以6BV/h的速度通过树脂层,并浸泡树脂2-4h,然后用同样流速的水洗至出水PH值为7。
有效成份溶液经大孔树脂吸附完成后,获得成品溶液用喷雾干燥器将其浓缩干燥成粉末,喷雾干燥机的进口温度设为80℃,料液温度为25℃,料液流量20mL/min。
实施示例:
用传统提取、分离、浓缩干燥的方法获得茶叶有效成份,再按上述步骤提取茶叶中的有效成份,具体是采用不同分子量的超滤膜对茶叶进行精滤。
示例1:
采用传统提取、分离、浓缩干燥的方法获得茶叶有效成份获得茶叶有效成份。
示例2:
按上述所述步骤制取茶叶有效成份,其中超滤膜精滤处理时,选取5万分子量的超滤膜。
示例3:
按上述所述步骤制取茶叶有效成份,其中超滤膜精滤处理时,选取7万分子量的超滤膜。
示例4:
按上述所述步骤制取茶叶有效成份,其中超滤膜精滤处理时,选取10万分子量的超滤膜。
对上述实施例获得的茶叶有效成份,用相应的方法鉴别其中主要的化学成份,检测结果如下表1:
表1各实施例获得的茶叶有效物质中主要化学成份
从表1中数据可知,传统方法获得的茶叶有效物质主要成份的含量明显低于膜分离方法获得的茶叶有效物质主要成份的含量,除了蛋白质和果胶。蛋白质和果胶是引起茶饮料变浑浊的主要物质,对比可知,膜提取方法有效降低了提取物中果胶和蛋白质的含量。除此,随着超滤膜分子量的增多,茶多酚含量和茶氨酸含量明显增多,故此,综合考虑,选择10万分子量的超滤膜为最佳。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (6)
1.一种茶叶深加工的膜分离技术,其特征在于,所述流程包括如下步骤:原材料处理、茶叶粉碎、茶叶浸提、初步过滤、膜提取包括超滤膜精滤处理和浓缩膜浓缩处理、萃取处理、吸附浓缩干燥处理;
上述一种茶叶深加工的膜分离技术,具体流程如下:
步骤一:原材料处理;
a、茶叶筛选,利用茶叶筛选设备将茶叶内所含的碎渣和杂质去除;
b、茶叶清洗,在室温为20℃的条件下,用清水对茶叶重复清洗2-3次;
c、将清洗后的茶叶放入烘干箱内烘干,烘干箱温度设为35-40℃;
步骤二,茶叶粉碎;
采用超微茶叶粉碎机对茶叶粉碎,获得的茶叶颗粒的平均粒径d≦500目;
步骤三,茶叶浸提;
a、一次浸提,采用茶水质量比1:14对茶叶进行浸取,将茶叶放置在玻璃容器内,加入去离子水后将玻璃容器放入恒温水浴锅内;
b、上述步骤1完成后,采用真空泵对上述溶液进行过滤,获得过滤液;
c、二次浸提,取上述步骤2获得的茶叶残渣进行二次浸提,采用茶水质量比1:10,将茶叶碎渣放置在玻璃容器内,加入去离子水后将玻璃容器放入恒温水浴锅内,将上述步骤3获得的溶液用真空泵进行过滤,获得滤液;
d、将上述步骤3获得的溶液用真空泵进行过滤,获得滤液;
e、将一次浸提获得的滤液与二次浸提获得的滤液混合在一起;
步骤四,初步过滤;
采用过滤器将上述一次浸提和二次浸提获得的混合溶液进行初步过滤,去除混合溶液内含有的茶叶碎渣,获得澄清过滤液;
步骤五,膜提取;
a、超滤膜精滤处理,选取5-10万分子量的超滤膜对上述步骤四获得的过滤液进行精滤处理获得精滤液;
b、浓缩膜浓缩处理,选用截留分子量在100-1000Dal纳滤膜对上述精滤液进行浓缩获得浓缩物,浓缩物中固形物含量≥35%;
步骤六,萃取处理;
将上述步骤五中获得的浓缩液进行提取,选取乙酸乙酯作为提取剂,浓缩液与乙酸乙酯的体积比为1:15,萃取温度设为25-35℃,萃取完成后,用分子量为6-8万的超滤膜对萃取相进行分离,得茶叶中的有效成份溶液;
步骤七,吸附浓缩干燥处理;
采用大孔树脂吸附掉上述步骤六中所获得有效成份溶液中所含的有机物,吸附过程的温度设置在10-30℃,吸附速率控制在8g/mL-12g/mL,吸附时间在60min-85min;
有效成份溶液经大孔树脂吸附完成后,获得成品溶液用喷雾干燥器将其浓缩获得茶叶有效成份粉末,喷雾干燥机的进口温度设为80℃,料液温度为25℃,料液流量为20mL/min。
2.根据权利要求1所述的一种茶叶深加工的膜分离技术,其特征在于,所述一次浸提时保持水浴锅温度在65-75℃之间,搅拌桨搅拌速度设置在200r/min-350r/min,茶叶浸提时间设有15-20min。
3.根据权利要求1所述的一种茶叶深加工的膜分离技术,其特征在于,所述二次浸提时水浴锅温度设置在75-80℃之间,搅拌桨搅拌速度设置在350r/min-400r/min,茶叶浸提时间设为15-20min。
4.根据权利要求1所述的一种茶叶深加工的膜分离技术,其特征在于,所述超滤膜精滤处理时超滤温度设置在20-25℃,超滤时的压力设置在0.1-0.25MPa,膜通量为120-280L/m2·h。
5.根据权利要求1所述的一种茶叶深加工的膜分离技术,其特征在于,所述浓缩膜浓缩处理过程中,浓缩温度设置在30-35℃,浓缩时的压力设置在0.12-0.2MPa之间,膜通量在150-210L/m2·h。
6.根据权利要求1所述的一种茶叶深加工的膜分离技术,其特征在于,所述大孔树脂在使用前的预处理流程如下:
a、用0.5BV的乙醇浸泡树脂24h;
b、用2BV的乙醇以2BV/h的速度通过树脂柱,并浸泡5-6h;
c、再用水以2BV/h的流速将树脂柱洗净;
d、用乙醇洗至流出液加水不呈白色浑浊为止;
e、再用2BV的5%的盐酸以4BV/h的速度通过树脂层,并浸泡树脂2-4h,然后用同样流速的水洗至出水PH值为7;
f、再用2BV的2%的氢氧化钠以6BV/h的速度通过树脂层,并浸泡树脂2-4h,然后用同样流速的水洗至出水PH值为7。
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