CN110651863A - 一种低咖啡因速溶茶的制备工艺及生产线 - Google Patents
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Abstract
一种低咖啡因速溶茶的制备工艺及生产线，该制备工艺包括破碎、水提取、过滤、脱咖啡因、超滤、浓缩、喷雾干燥这些步骤。其流程简单，并且脱咖啡因效果显著，能够使得速溶茶产品中的咖啡因含量低于1%，从而减少了过量摄入咖啡因对人体的危害，扩大了速溶茶的适用面，男女老少皆宜。另外，通过对传统的脱咖啡因装置进行改进，使得冷却水能够更为快速地与釜体内的液体进行热交换，从而提高咖啡因吸附剂的放热效率，进而提高咖啡因吸附效果，并且便于运输和后续的维护保养。
Description
技术领域
本发明涉及速溶茶制备技术领域，尤其是指一种低咖啡因速溶茶的制备工艺及生产线。
背景技术
速溶茶是一种能迅速溶解于水的固体饮料茶。以成品茶、半成品茶、茶叶副产品或鲜叶为原料，通过提取、过滤、浓缩、干燥等工艺过程，加工成一种易溶入水而无茶渣的颗粒状、粉状或小片状的新型饮料，具有冲饮携带方便，不含农药残留等优点。
本申请人曾于2019年04月30日申请了中国专利一种速溶茶粉的生产工艺及应用于该工艺的喷雾干燥机出料器（申请号CN201910363003.4），该生产工艺为将铁观音茶叶粉碎后进行提取，得到的提取液经过离心、超滤后得到超滤液，对超滤液进行浓缩、喷雾干燥处理得到速溶茶粉后，进行包装，并通过辐照杀菌法对包装后的速溶茶粉进行杀菌。
该专利虽然能够用于制备速溶茶粉，但是由于茶叶中含有咖啡因，因此采用传统制备工艺制得的速溶茶也含有大量的咖啡因，而高剂量摄入咖啡因会刺激中枢神经、影响睡眠、增加血压、提高类风湿关节炎的患病率、致突变以及引起婴儿早产等。因此为了扩大速溶茶的适用面，使其男女老少皆宜，需要减少速溶茶中咖啡因的含量。
发明内容
本发明提供一种低咖啡因速溶茶的制备工艺及生产线，其主要目的在于克服现有速溶茶中咖啡因含量高的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种低咖啡因速溶茶的制备工艺，包括以下步骤：
1)破碎：通过植物粉碎机对待加工茶叶进行粉碎，以获得碎茶；
2)水提取：将所述碎茶与水按照1:20的比例放入超声波提取机中进行提取，获得提取液；
3)过滤：将所述提取液输送至卸料离心机中进行过滤，获得滤液；
4)脱咖啡因：将所述滤液和咖啡因吸附剂输送至脱咖啡因装置中进行脱咖啡因处理，获得脱咖啡因滤液；
5)超滤：将所述脱咖啡因滤液输送至膜过滤装置中进行膜过滤处理，以获得清液；
6)浓缩：将所述清液输送至膜浓缩装置中进行膜浓缩处理，以获得浓缩液；
7)喷雾干燥：将所述浓缩液输送至喷雾干燥机组中进行干燥处理，以获得低咖啡因速溶茶粉。
进一步的，所述咖啡因吸附剂为大孔树脂。
一种低咖啡因速溶茶的生产线，包括
植物粉碎机，其用于将茶叶粉碎成碎茶；
超声波提取机，其用于混合所述碎茶和水以制得提取液；
卸料离心机，其用于过滤所述提取液以获得滤液；
脱咖啡因装置，其用于对所述滤液进行脱咖啡因处理以制得脱咖啡因滤液；
膜过滤装置，其用于对所述脱咖啡因滤液进行膜过滤以获得清液；
膜浓缩装置，其用于对所述清液进行膜浓缩以获得浓缩液；
喷雾干燥机组，其用于对所述浓缩液进行干燥以获得低咖啡因速溶茶粉。
进一步的，所述超声波提取机为外循环超声波提取机。
进一步的，所述卸料离心机为刮刀卸料离心机。
进一步的，所述脱咖啡因装置包括安装平台、釜体、上壳体、下壳体、盖设于该釜体上侧的釜盖、用于对该釜体内的物料进行搅拌的搅拌机构、锁合组件、冷水机，所述釜盖上设有滤液进料口和吸附剂进料口，所述釜体下侧设有出料口；所述釜体的外侧壁上开设有过水槽、第一环形水槽、第二环形水槽，过水槽由上往下呈一螺旋状，并且该过水槽的上端连通所述第一环形水槽、下端连通所述第二环形水槽；所述下壳体螺纹连接地罩设在所述釜体的外侧壁下部，并向上支撑住该釜体，所述上壳体罩设于所述釜体的外侧壁上部；所述锁合组件能够将所述上壳体压向所述下壳体，并将该上壳体和下壳体锁合固定在所述安装平台上；所述上壳体上设有连通所述第一环形水槽的第一输水口，所述下壳体上设有连通所述第二环形水槽的第二输水口，所述第一输水口与第二输水口分别连通所述冷水机的出水口和进水口，使水能够在该第一环形水槽、过水槽、第二环形水槽内进行流动。
进一步的，所述釜体外侧壁上设有外螺纹，所述下壳体内侧壁上设有与该外螺纹相适配的内螺纹，所述外螺纹与所述过水槽大致形成一双螺旋状。
进一步的，所述上壳体的外侧壁底部设有上环形支架，该上环形支架上开设有上弧形槽，所述下壳体的外侧壁顶部设有下环形支架，该下环形支架上开设有下弧形槽，所述锁合组件包括复数个锁合螺栓，所述安装平台上开设有与所述锁合螺栓相适配的螺孔，所述锁合螺栓的杆部能够穿过上下对应的上弧形槽和下弧形槽并锁合连接在所述螺孔内，且将所述上环形支架和下环形支架夹设于所述安装平台和所述锁合螺栓的头部之间。
进一步的，所述釜体上端设有复数个间隔布置的吊耳，所述釜盖下端开设有复数个插孔，所述釜盖盖设于所述釜体上时，复数个所述吊耳能够一一对应地插入到复数个所述插孔内。
进一步的，所述搅拌机构包括搅拌轴、复数个搅拌叶、装设于所述釜盖上侧的驱动电机，所述搅拌轴连接于所述驱动电机的驱动端，并向下延伸至所述釜体内；复数个所述搅拌叶位于所述釜体内，并间隔装设于所述搅拌轴上。
和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于:
1、本发明工艺操作流程简单，并且脱咖啡因效果显著，能够使得速溶茶产品中的咖啡因含量低于1%，从而减少了过量摄入咖啡因对人体的危害，扩大了速溶茶的适用面，男女老少皆宜。
2、在本发明中，通过对传统的脱咖啡因装置进行改进，具有如下优点：一、过水槽设于釜体外侧壁，使得过水槽内的冷却水能够更为快速地与釜体内的液体进行热交换，从而提高咖啡因吸附剂的放热效率，进而提高咖啡因吸附效果；二、将釜体和壳体分体式设计，有利于厂家的批量化制作，而且分别多个部件之间，单个部件的重量较轻，便于运输；三，釜体和壳体分体式设计可以便于用户后期对过水槽的维护保养，避免过水槽内残留水垢影响热交换。
附图说明
图1为本发明的制备工艺流程图。
图2为本发明中所述脱咖啡因装置的结构示意图。
图3为图2中A的放大示意图。
图4为本发明中所述脱咖啡因装置的俯视图。
图5为本发明中所述釜体的剖视图。
图6为本发明中所述釜体和釜盖的分体示意图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的具体实施方式。
参照图1。一种低咖啡因速溶茶的制备工艺，包括以下步骤：
1)破碎：通过植物粉碎机1对待加工茶叶进行粉碎，以获得碎茶；具体到本实施例中，该茶叶为铁观音茶叶；
2)水提取：将所述碎茶与水按照1:20的比例放入超声波提取机2中进行提取，获得提取液；
3)过滤：将所述提取液输送至卸料离心机3中进行过滤，获得滤液；
4)脱咖啡因：将所述滤液和咖啡因吸附剂输送至脱咖啡因装置4中进行脱咖啡因处理，获得脱咖啡因滤液；其中咖啡因吸附剂为大孔树脂，大孔树脂对咖啡因的吸附为单分子层吸附，其吸附咖啡因是一个放热过程，温度升高其吸附能力会下降；
5)超滤：将所述脱咖啡因滤液输送至膜过滤装置5中进行膜过滤处理，以获得清液；
6)浓缩：将所述清液输送至膜浓缩装置6中进行膜浓缩处理，以获得浓缩液；
7)喷雾干燥：将所述浓缩液输送至喷雾干燥机组7中进行干燥处理，以获得低咖啡因速溶茶粉。
本发明工艺操作流程简单，并且脱咖啡因效果显著，能够使得速溶茶产品中的咖啡因含量低于1%，从而减少了过量摄入咖啡因对人体的危害，扩大了速溶茶的适用面，男女老少皆宜。
参照图1、图2、图3、图4、图5和图6。一种低咖啡因速溶茶的生产线，包括
植物粉碎机1，其用于将茶叶粉碎成碎茶；
超声波提取机2，其用于混合所述碎茶和水以制得提取液；
卸料离心机3，其用于过滤所述提取液以获得滤液；该超声波提取机2的出料端与卸料离心机3的进料端可以通过传输管道进行连通；
脱咖啡因装置4，其用于对所述滤液进行脱咖啡因处理以制得脱咖啡因滤液；脱咖啡因装置4的滤液进料口451与卸料离心机3的出料端可以通过传输管道进行连通；
膜过滤装置5，其用于对所述脱咖啡因滤液进行膜过滤以获得清液；膜过滤装置5的进料端与脱咖啡因装置4的出料口421可以通过传输管道进行连通；
膜浓缩装置6，其用于对所述清液进行膜浓缩以获得浓缩液；膜浓缩装置6的进料端与膜过滤装置5的出料端可以通过传输管道进行连通；
喷雾干燥机组7，其用于对所述浓缩液进行干燥以获得低咖啡因速溶茶粉，喷雾干燥机组7的进料端与膜浓缩装置6的出料端可以通过传输管道进行连通。
其中，超声波提取机为外循环超声波提取机。超声波具有“空化现象”、“机械振动”以及“热效应”等特性，“空化现象”可产生瞬间几千个压力，使提取介质中的微小气泡压缩、爆裂，破碎被提取原料和细胞壁，加速天然药用成份的溶出，“机械振动”和“热效应”进一步强化了溶出成份的扩散，使药用成份在提取介质中快速达到浓度平衡，可大大缩短提取成本，提高产品质量，是当前浸出提取中最具前途的提取技术。外循环超声波提取机是在传统超声提取的基础上研制的一种可用于实际放大生产的超声提取机，其一般由超声釜、提取釜、超声发生器、循环输送泵等组成。
卸料离心机为刮刀卸料离心机。刮刀卸料离心机，能在全速运转下自动实现进料、分离、洗涤、脱水、排液、卸料、洗网等工序。具有结构新颖、运转平稳、自动化程度高、劳动强度低、生产能力大、洗涤效果好、滤饼含湿率低等特点。适合分离含固相物粒度大于0.015mm，浓度范围在25-60%的悬浮液。具体原理为，刮刀卸料离心机主电机带动套装的内外转鼓全速旋转，物料由进料管引入转鼓，在离心力作用下，液相物穿过滤布和内转鼓壁滤孔排出内转鼓，汇集到内外转鼓间的间隙内，穿过到虹吸室的通孔进入虹吸室，再由虹吸装置抽走排出机外。固相物截留在内转鼓形成环形滤饼层。进料达到预定容积后停止进料，进一步分离，此时可进行洗涤。洗涤、分离结束，刮刀自动旋转，将固相物刮下经输料螺旋排出机外，然后自动洗网，开始下一个循环。
参照图2、图3、图4、图5和图6。脱咖啡因装置4包括安装平台41、釜体42、上壳体43、下壳体44、盖设于该釜体42上侧的釜盖45、用于对该釜体42内的物料进行搅拌的搅拌机构46、锁合组件47、冷水机48，釜盖45上设有滤液进料口451和吸附剂进料口452，釜体42下侧设有出料口421；釜体42的外侧壁上开设有过水槽421、第一环形水槽422、第二环形水槽423，过水槽421由上往下呈一螺旋状，并且该过水槽421的上端连通第一环形水槽422、下端连通第二环形水槽423；下壳体44螺纹连接地罩设在釜体42的外侧壁下部，并向上支撑住该釜体42，上壳体43罩设于釜体42的外侧壁上部；锁合组件47能够将上壳体43压向该下壳体44，并将该上壳体43和下壳体44锁合固定在安装平台41上；上壳体43上设有连通第一环形水槽422的第一输水口431，下壳体44上设有连通第二环形水槽423的第二输水口441，第一输水口431与第二输水口441分别连通冷水机48的出水口481和进水口482，使水能够在该第一环形水槽422、过水槽421、第二环形水槽423内进行流动。本发明通过对传统的脱咖啡因装置进行改进，具有如下优点：一、过水槽设于釜体外侧壁，使得过水槽内的冷却水能够更为快速地与釜体内的液体进行热交换，从而提高咖啡因吸附剂的放热效率，进而提高咖啡因吸附效果；二、将釜体和壳体分体式设计，有利于厂家的批量化制作，而且分别多个部件之间，单个部件的重量较轻，便于运输；三，釜体和壳体分体式设计可以便于用户后期对过水槽的维护保养，避免过水槽内残留水垢影响热交换。
具体而言，
参照图2、图3、图4、图5和图6。釜体42外侧壁上设有外螺纹424，下壳体内侧壁上设有与该外螺纹424相适配的内螺纹（图未示出），外螺纹与过水槽大致形成一双螺旋状。下壳体44罩设在釜体42的外侧壁下部时，该下壳体44内侧壁与釜体42外侧壁相贴合，同时，上壳体43罩设于釜体42的外侧壁上部时，上壳体43内侧壁与釜体42外侧壁相贴合，第一输水口431连通冷水机48的进水口482，第二输水口441连通冷水机48的出水口481，从而使冷却水通过第二输水口441后，依次流经第二环形水槽423、过水槽421、第一环形水槽422，再从第一输水口431流回冷水机，从而实现水循环。
第一环形水槽422和第二环形水槽423均水平布置，其目的在于使得即使上壳体43和下壳体44相对釜体42旋转一定角度后，依然能够实现第二环形水槽423的第二输水口441连通，第一环形水槽422与第一输水口431连通。
参照图2、图3、图4、图5和图6。上壳体43的外侧壁底部设有上环形支架432，该上环形支架432上开设有上弧形槽433，下壳体44的外侧壁顶部设有下环形支架442，该下环形支架442上开设有下弧形槽443，锁合组件47包括复数个锁合螺栓471，安装平台41上开设有与锁合螺栓471相适配的螺孔411，锁合螺栓471的杆部4711能够穿过上下对应的上弧形槽433和下弧形槽443并锁合连接在螺孔411内，且将上环形支架432和下环形支架442夹设于安装平台41和锁合螺栓471的头部4712之间。另外，下壳体44顶部可设有弹性密封圈444，使得上壳体43能够通过该弹性密封圈与下壳体44相抵触。
下壳体44内侧壁下部呈一与釜体外侧壁下部相对应的弧面状，并且该呈弧面状的下壳体44内侧壁下部中心处开设有通孔以供出料口421穿过。上壳体43上部内圈侧具有一内凸部434，该内凸部434下侧面设有弹性密封圈，并且该内凸部434向下与釜体上端相抵触。
另外，参照图2、图3、图4、图5和图6。釜体42上端设有复数个间隔布置的吊耳425，釜盖45下端开设有复数个插孔（图未示出），釜盖45盖设于釜体42上时，复数个吊耳425能够一一对应地插入到复数个插孔内，并且釜盖45外周侧能够与内凸部434内周侧相接触。设置吊耳425的目的，一个是提高釜盖45盖设时的稳定性，另一个便于航吊吊取釜体进行拆装等。
参照图2、图3、图4、图5和图6。搅拌机构46包括搅拌轴461、复数个搅拌叶462、装设于釜盖45上侧的驱动电机463，搅拌轴461连接于所述驱动电机463的驱动端，并向下延伸至釜体42内；复数个搅拌叶462位于釜体42内，并间隔装设于搅拌轴461上。
参照图1。膜过滤是一种精密分离技术，可以实现分子级过滤，它是利用膜孔隙的选择透过性进行两相分离的技术。以膜两侧的压力差为推动力，使溶剂、无机离子、小分子等透过膜，而截留微粒及大分子。膜过滤装置5一般由原液储罐（用于容纳脱咖啡因装置传输的脱咖啡因滤液）、袋式过滤器、中间罐、微滤膜组件、滤液储罐（用于容纳过滤后获得的清液）组成。
膜浓缩是一种改革传统工艺实现高效纯化浓缩的技术。它利用有效成分与液体的分子量的不同实现定向的分离，达到浓缩的作用。相对于传统的加热浓缩，具有能耗低，常温下进行，对产品影响小等优点。膜浓缩装置6一般由原液罐（用于容纳膜过滤装置传输的清液）、Ro膜组件、浓缩液储罐（用于容纳浓缩后获得的清液）组成。
喷雾干燥机组7为离心喷雾干燥机，离心喷雾干燥机的工作原理是：空气通过过滤器和加热器，进入离心喷雾干燥器顶部的空气分配器，热空气呈螺旋状均匀进入干燥器。料液由料液槽经过滤器由泵送至干燥器顶部的离心雾化器，使料液喷成极小的雾状液滴，料液和热空气并流接触，水分迅速蒸发，在极短时间内干燥成成品，成品由干燥塔底部和旋风分离器排出，废气由风机排出。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (10)
1.一种低咖啡因速溶茶的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1) 破碎：通过植物粉碎机对待加工茶叶进行粉碎，以获得碎茶；
2) 水提取：将所述碎茶与水按照1:20的比例放入超声波提取机中进行提取，获得提取液；
3) 过滤：将所述提取液输送至卸料离心机中进行过滤，获得滤液；
4) 脱咖啡因：将所述滤液和咖啡因吸附剂输送至脱咖啡因装置中进行脱咖啡因处理，获得脱咖啡因滤液；
5) 超滤：将所述脱咖啡因滤液输送至膜过滤装置中进行膜过滤处理，以获得清液；
6) 浓缩：将所述清液输送至膜浓缩装置中进行膜浓缩处理，以获得浓缩液；
7) 喷雾干燥：将所述浓缩液输送至喷雾干燥机组中进行干燥处理，以获得低咖啡因速溶茶粉。
2.如权利要求1所述一种低咖啡因速溶茶的制备工艺，其特征在于：所述咖啡因吸附剂为大孔树脂。
3.一种低咖啡因速溶茶的生产线，其特征在于：包括
植物粉碎机，其用于将茶叶粉碎成碎茶；
超声波提取机，其用于混合所述碎茶和水以制得提取液；
卸料离心机，其用于过滤所述提取液以获得滤液；
脱咖啡因装置，其用于对所述滤液进行脱咖啡因处理以制得脱咖啡因滤液；
膜过滤装置，其用于对所述脱咖啡因滤液进行膜过滤以获得清液；
膜浓缩装置，其用于对所述清液进行膜浓缩以获得浓缩液；
喷雾干燥机组，其用于对所述浓缩液进行干燥以获得低咖啡因速溶茶粉。
4.如权利要求3所述一种低咖啡因速溶茶的生产线，其特征在于：所述超声波提取机为外循环超声波提取机。
5.如权利要求3所述一种低咖啡因速溶茶的生产线，其特征在于：所述卸料离心机为刮刀卸料离心机。
6.如权利要求3所述一种低咖啡因速溶茶的生产线，其特征在于：所述脱咖啡因装置包括安装平台、釜体、上壳体、下壳体、盖设于该釜体上侧的釜盖、用于对该釜体内的物料进行搅拌的搅拌机构、锁合组件、冷水机，所述釜盖上设有滤液进料口和吸附剂进料口，所述釜体下侧设有出料口；所述釜体的外侧壁上开设有过水槽、第一环形水槽、第二环形水槽，过水槽由上往下呈一螺旋状，并且该过水槽的上端连通所述第一环形水槽、下端连通所述第二环形水槽；所述下壳体螺纹连接地罩设在所述釜体的外侧壁下部，并向上支撑住该釜体，所述上壳体罩设于所述釜体的外侧壁上部；所述锁合组件能够将所述上壳体压向所述下壳体，并将该上壳体和下壳体锁合固定在所述安装平台上；所述上壳体上设有连通所述第一环形水槽的第一输水口，所述下壳体上设有连通所述第二环形水槽的第二输水口，所述第一输水口与第二输水口分别连通所述冷水机的出水口和进水口，使水能够在该第一环形水槽、过水槽、第二环形水槽内进行流动。
7.如权利要求6所述一种低咖啡因速溶茶的生产线，其特征在于：所述釜体外侧壁上设有外螺纹，所述下壳体内侧壁上设有与该外螺纹相适配的内螺纹，所述外螺纹与所述过水槽大致形成一双螺旋状。
8.如权利要求6所述一种低咖啡因速溶茶的生产线，其特征在于：所述上壳体的外侧壁底部设有上环形支架，该上环形支架上开设有上弧形槽，所述下壳体的外侧壁顶部设有下环形支架，该下环形支架上开设有下弧形槽，所述锁合组件包括复数个锁合螺栓，所述安装平台上开设有与所述锁合螺栓相适配的螺孔，所述锁合螺栓的杆部能够穿过上下对应的上弧形槽和下弧形槽并锁合连接在所述螺孔内，且将所述上环形支架和下环形支架夹设于所述安装平台和所述锁合螺栓的头部之间。
9.如权利要求6所述一种低咖啡因速溶茶的生产线，其特征在于：所述釜体上端设有复数个间隔布置的吊耳，所述釜盖下端开设有复数个插孔，所述釜盖盖设于所述釜体上时，复数个所述吊耳能够一一对应地插入到复数个所述插孔内。
10.如权利要求6所述一种低咖啡因速溶茶的生产线，其特征在于：所述搅拌机构包括搅拌轴、复数个搅拌叶、装设于所述釜盖上侧的驱动电机，所述搅拌轴连接于所述驱动电机的驱动端，并向下延伸至所述釜体内；复数个所述搅拌叶位于所述釜体内，并间隔装设于所述搅拌轴上。
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