CN205695392U - 提高茶叶中茶色素成分的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种提高茶叶中茶色素成分的装置，包含一超临界流体容器、一液体罐、一样品槽、一高压喷嘴、二高压计量泵、一预冷器、二预热器、一温度控制器与多个控制阀等，该超临界流体容器、液体罐分别容纳超临界流体、液体溶剂，该样品槽容纳原叶茶，该高压喷嘴设置于样品槽一端并连接超临界流体容器与液体罐，供超临界流体与液体溶剂混合后雾化喷至样品槽内，各该高压计量泵、预冷器、预热器、温度控制器与控制阀用以协助控制超临界流体、液体溶剂的压力、流速及流量，以及该样品槽内的温度等操作条件，获得高含量茶色素茶叶。本实用新型的装置结构简单、制作速度快、效率高、操作简便，可提高茶色素与胺基酸含量，完全保留原叶茶中的成分。
Description
技术领域
本实用新型与茶叶中茶色素成分处理技术有关，更详而言之是指一种提高茶叶中茶色素成分的装置。
背景技术
茶叶中，以儿茶素为主的多酚类化合物在渥堆过程中氧化衍生出的水溶性色素混合物，即茶色素，可分为茶黄素(theaflavins, TFs)、茶红素 (thearubigins, TRs)、茶褐素 (theabrownins, TBs)，其含量依次递增，现有研究发现，茶褐素具有抗氧化、抗肿瘤、降脂减肥、清除自由基、提高免疫力等功效，茶褐素含量与茶的质量呈显著的正相关，加工过程中随着茶渥堆时间的延长会逐渐积累。
现有茶叶中茶色素成分的处理技术，如茶褐素的萃取纯化技术，目前仅停留在溶剂提取、膜分离、超声波和微波辅助提取、管柱层析等阶段，而相关的专利，如中国专利CN1546461A，将茶叶经过壳聚糖絮凝去杂、吸附脱色、阳离子交换树脂吸附、氨水洗脱、减压浓缩、阴离子交换树脂吸附去杂、浓缩、重结晶等许多步骤，而得到茶胺酸，此专利的技术步骤复杂，实施不便。中国专利CN101455257A，是一种利用发酵法制备茶褐素的方法，将茶粉碎、过筛、灭菌、加水加菌发酵，在一定条件下避光培养20天，即可获得茶褐素的发酵茶叶，再经比例浸泡、过滤、滤液加酒精后静置、过滤离心，得到茶褐素粗提物，最后再经浓缩、干燥，即可获得茶褐素，此专利的发酵过程中需加入大量的水，浓缩后仅得到10%左右的茶褐素，效益不佳。中国专利CN102038046B，揭露发酵液的生产方法，将原料茶制备成发酵液或固体发酵物，发酵后制成酵素液，经干燥、粉碎成粉后制成饮料，过程中会产生茶色素，此专利产生的茶褐素含量低。中国专利CN104193844A，提供以绿茶为原料使用霉菌固态发酵制备茶褐素和低分子茶多醣的方法，过程中有接种、固态发酵、浸提、分离纯化和干燥等步骤，过滤液浓缩后，再用超滤膜过滤，最后干燥得到产物，此专利制程十分繁琐、步骤多，操作不易。国际专利WO2001093886
A1，揭露获得茶色素的技术，包含茶红素、茶褐素和儿茶素类，茶叶与乙醇浸泡回流，离心、凝胶过滤，收集洗涤液，即可获得茶色素，此技术使用大量溶剂，费用高且有溶剂残留、对人体不利的问题。
由上可知，现有茶叶中茶色素成分的处理技术，不是多利用溶剂来萃取纯化，萃取后还需去除溶剂的繁琐步骤，以及溶剂残留问题或溶剂有害人体的疑虑，即是利用发酵法得到茶褐素，发酵过程需加入大量的水或热水，易氧化破坏茶色素，也可能会有果胶杂质产生，或者霉菌易生长等问题，存在需要改进的地方。
实用新型内容
本实用新型的主要目的即在于提供一种提高茶叶中茶色素成分的装置，其结构简单、制作速度快、效率高、操作简便，使用原叶茶、不需改变茶叶的型态，可提高茶色素与胺基酸含量，完全保留原叶茶中的成分，且处理过程中隔绝氧气，可以避免茶叶中物质氧化降解，不需多余的去除溶剂、过滤、浓缩、离心等繁琐步骤，可解决现有溶剂残留、有害人体等问题，具有环保概念、实用价值。
为达成前述的目的，本实用新型提供一种提高茶叶中茶色素成分的装置，包含有：
用以容纳并提供超临界流体的一超临界流体容器；
用以容纳并提供液体溶剂的一液体罐；
用以容纳原叶茶的一样品槽，该样品槽内设有一电加热器；
一高压喷嘴，设置于该样品槽的一端并连接超临界流体容器与液体罐；
二高压计量泵，分别连接于该超临界流体容器与样品槽、液体罐与样品槽之间；
一预冷器，连接于该超临界流体容器与一高压计量泵之间；
二预热器，分别连接于该样品槽与二高压计量泵之间；
一温度控制器，连接该样品槽内的电加热器。
其中，该超临界流体容器容纳超临界状态的气体为CO2、N2或CO2与N2混合物。
其中，该液体罐容纳的液体为水、乙醇或水与乙醇的混合物。
其中，该样品槽为不锈钢管柱，该不锈钢管柱的直径为0.13m-0.15m、高度为1.0m。
其中，该样品槽内容纳的原叶茶为乌龙茶、红茶、绿茶、白茶、黑茶或普洱茶。
其中，该高压喷嘴包含一喷嘴本体与一喷嘴头，该喷嘴本体内部贯穿设有一流道，该流道的一端连接液体罐，该喷嘴头设于流道的另一端，该喷嘴本体的一侧并穿设有一入口，该入口连通流道与超临界流体容器。
附图说明
图1为本实用新型一较佳实施例的系统图。
图2(A) 为运用本实用新型一较佳实施例处理与控制组处理后的茶叶胺基酸量比例图。
图2(B) 为运用本实用新型一较佳实施例处理与控制组处理后的茶叶茶色素比例图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
首先，请参阅图1所示，本实用新型一较佳实施例的提高茶叶中茶色素成分的装置10，可提高现有原叶茶（如乌龙茶、红茶、绿茶、白茶、黑茶或普洱茶等）中茶色素成分，包含有一超临界流体容器11、一液体罐12、一样品槽13、一高压喷嘴14、二高压计量泵15、16、一预冷器17、二预热器18、一温度控制器19与多个控制阀。
该超临界流体容器11，为气体（可为CO2、N2或CO2/N2等惰性气体）钢瓶，用以储存并提供超临界气体。
该液体罐12，为可容纳并提供液体溶剂，如水、乙醇或水/乙醇。
该样品槽13，为直径0.13m-0.15m、高度1.0m的304不锈钢管柱，用以容纳原叶茶，其内并设有一电加热器22。
该高压喷嘴14，设置于该样品槽13顶端，由一喷嘴本体24与一喷嘴头26所组成。该喷嘴本体24内部穿设有上下延伸的一流道28，该流道28的顶端连接液体罐12，该喷嘴头26锁置于流道28底端，且该喷嘴本体24一侧更穿设有一入口30连通流道28与超临界流体容器11，超临界流体与液体溶剂可于流道28内混合、充分饱和，而利用该喷嘴头26雾状喷出。
该二高压计量泵15、16，分别连接于该超临界流体容器11、液体罐12与样品槽13之间，用以可将超临界流体、液体溶剂输送至样品槽13。
该预冷器17，连接于该超临界流体容器11与高压计量泵15之间。
各该预热器18，分别连接于该样品槽13与二高压计量泵15、16之间。
该温度控制器19，连接该样品槽13内的电加热器22。
各该控制阀分别包含二单向阀32、34、二进口阀36、38与二出口阀40、42，该二单向阀32、34分别设置于超临界流体容器11、液体罐12与高压喷嘴14之间，用以使超临界流体、液体溶剂仅流向高压喷嘴14，该二进口阀36、38分别设置于各单向阀32、34与高压喷嘴14之间，用以可配合该高压计量泵15控制样品槽13的压力，以及控制混合液流入该高压喷嘴14，该二出口阀40、42分别连接样品槽1的顶端、底端的出口，用以控制该混合槽13内气体、液体的流出。
借此，本实用新型中该提高茶叶中茶色素成分的装置10，可利用少量的液体溶剂与高压超临界气体饱和后，快速增加茶叶中细胞壁释出茶色素与胺基酸等机能性成分，避免因温度提高或溶剂引起改变，或造成机能性成分的破坏，其运作方式及特色、功效如下：
先于该样品槽13内放入5-10
kg原叶茶，再打开该超临界流体容器11，以该高压计量泵15控制超临界流体以流速20-30 L/hr通过进口阀36，再打开该高压计量泵16，控制该液体罐12的液体溶剂以流速10-30 mL/hr通过进口阀38，使超临界流体与液体溶剂可进入流道28内混合后自喷嘴头26高压雾状喷入样品槽13，并以该温度控制器19控制混合槽13的温度，在压力3000-4000psi、温度40-45°C的操作条件下，处理60-120分钟后，即可于该样品槽13内获得高含量茶色素的茶叶样品。
以下，兹比较经本实用新型该装置10处理后与未经处理的原叶茶(控制组)的胺基酸含量和茶色素含量。测定胺基酸含量的方式，茶叶萃取液依国际标准ISO 31031980（E）订制的茶碗制备，分别取3 g本实用新型该装置10处理后之原叶茶与未经处理的原叶茶置于一茶碗中，冲入沸水至满碗，覆上杯盖，以定时器为准，静置-6分后（例：条型茶5分钟），将茶汤倒出，即为茶叶萃取液。将处理后的茶叶萃取液，根据Wang等人(J Sci Food Agric 2011; 91:
2412–2418)方法利用宁海准试验法（ninhydrin assay）测定胺基酸含量，测其570 nm的吸光值，并以Glutamic acid为标准品，即可得到茶叶中胺基酸的含量。
如图2(A)所示，经本实用新型该装置10处理后的茶叶胺基酸含量为4.36%（见如2(A)的右侧图示），而控制组的胺基酸含量为3.21%（见如2(A)的左侧图示），经本实用新型该装置10处理后的茶叶胺基酸明显比控制组增加约36%，显示本实用新型该装置10处理后的茶叶确实具有提高胺基酸总量的效果。
而测定茶色素含量的方式，分别取3 g经本实用新型该装置10处理后的茶叶与未经处理的原叶茶置于茶碗中，冲入沸水至满碗，覆上杯盖，以定时器为准，静置5-6分后，将茶汤倒出，即为茶叶萃取液，取15 mL的萃取液加入50 mL乙酸乙酯震荡5分钟，得水层和乙酸乙酯层，依前述Wang等人(2011)的方法制备溶液A、B、C、D，在380nm下测吸光值。各成分的公式如下：
TRs(茶红素)= 7.06×(2EA+2ED−EC−2EB)/dried weight(%)×100%
TBs(茶褐素)=2EB×7.06/dried
weight(%)×100%
TFs(茶黄素)=EC×2.25/dried
weight(%)×100%
(EA,EB,EC,ED为溶液A,B,C,D的吸光值)
将茶红素、茶褐素、茶黄素相加后，即为总茶色素含量。
如图2(B)所示，经本实用新型该装置10处理后的茶叶茶色素为16.23%（见如2(B)的右侧图示），与控制组的茶色素12.10%比较（见如2(B)的左侧图示），明显可增加了34%，因此，证实本实用新型该装置10可以有效提高原叶茶的茶色素。
由上可知，本实用新型该提高茶叶中茶色素成分的装置10至少有以下特色及功效：
1.本实用新型该装置10使超临界流体与液体溶剂于该高压喷嘴14内混合后雾化喷出，高压情况下可促使茶叶细胞破壁，且超临界流体与液体溶剂的混合液具高渗透力，可提高混合流体与原叶茶的接触效率，深入原叶茶的内部组织，进而提高茶色素溶出的效率，可提高茶色素与胺基酸含量。
2.该装置10使用高压喷雾方式，不需使用激烈的操作温度，可完全保留原叶茶中的成分，相较于目前广泛使用的高压均质破壁方法，其过程会产生大量的热能，提高萃取物的温度，破坏原叶茶中的色素或具生物活性等物质，本实用新型显然功效更佳。
3.该装置10结构简单、制作速度快、效率高、操作简便、不受茶叶的季节影响限制，不需要去除溶剂的困扰，并且使用原叶茶，不需改变茶叶的型态，超临界流体（惰性气体）不会与茶叶产生反应，液体溶剂亦具安全性，处理前后不改变茶叶的化学成分，不须浓缩即可提高茶色素含量20%-30%，比现有茶色素萃取技术未经浓缩含量可高出2-3倍，甚至较浓缩后高。
4.原叶茶于该装置10的样品槽13处理过程中隔绝氧气，可以避免茶叶中物质氧化降解，且该样品槽13内少量的液体易与茶叶分离，不需如现有技术需多余的去除溶剂步骤，也不需过滤、浓缩、离心等繁琐步骤，气体可回收再利用（自出口阀40回收），可解决现有技术萃取后还需去除溶剂，甚至有溶剂残留、有害人体的疑虑，亦可解决现有利用发酵法得到茶褐素其发酵过程中加入大量水或热水会氧化破坏，或造成有果胶杂质产生、霉菌易生长等问题，甚具环保概念。
以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
Claims (6)
1.一种提高茶叶中茶色素成分的装置，其特征在于，包含有：
用以容纳并提供超临界流体的一超临界流体容器；
用以容纳并提供液体溶剂的一液体罐；
用以容纳原叶茶的一样品槽，该样品槽内设有一电加热器；
一高压喷嘴，设置于该样品槽的一端并连接超临界流体容器与液体罐；
二高压计量泵，分别连接于该超临界流体容器与样品槽、液体罐与样品槽之间；
一预冷器，连接于该超临界流体容器与一高压计量泵之间；
二预热器，分别连接于该样品槽与二高压计量泵之间；及
一温度控制器，连接该样品槽内的电加热器。
2.根据权利要求1所述提高茶叶中茶色素成分的装置，其特征在于，其中，该超临界流体容器容纳超临界状态的气体为CO2、N2或CO2与N2混合物。
3.根据权利要求1所述提高茶叶中茶色素成分的装置，其特征在于，其中，该液体罐容纳的液体为水、乙醇或水与乙醇的混合物。
4.根据权利要求1所述提高茶叶中茶色素成分的装置，其特征在于，其中，该样品槽为不锈钢管柱，该不锈钢管柱的直径为0.13m-0.15m、高度为1.0m。
5.根据权利要求1所述提高茶叶中茶色素成分的装置，其特征在于，其中，该样品槽内容纳的原叶茶为乌龙茶、红茶、绿茶、白茶、黑茶或普洱茶。
6.根据权利要求1所述提高茶叶中茶色素成分的装置，其特征在于，其中，该高压喷嘴包含一喷嘴本体与一喷嘴头，该喷嘴本体内部贯穿设有一流道，该流道的一端连接液体罐，该喷嘴头设于流道的另一端，该喷嘴本体的一侧并穿设有一入口，该入口连通流道与超临界流体容器。
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