專利名稱:一種茶葉副產(chǎn)物資源化利用的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種茶葉深加工的方法,尤其是涉及一種茶葉副產(chǎn)物資源化利 用的方法,其為一種采用茶葉副產(chǎn)物提取分離茶多酚的資源化利用和清潔生產(chǎn) 加工的方法。二背景技術(shù):
我國(guó)是世界上第一個(gè)發(fā)現(xiàn)茶樹(shù)和利用茶樹(shù)的國(guó)家,具有悠久的茶史,目前 茶園種植面積和茶葉產(chǎn)量都居世界前列。我國(guó)在生產(chǎn)高檔茶的同時(shí)副產(chǎn)大量的 低檔茶,每年約有10萬(wàn)噸左右的中低檔茶滯銷和積壓;名優(yōu)綠茶制作往往只采 春茶的芽頭,夏秋茶和較為粗老的茶葉得不到充分利用;茶園定期修剪還會(huì)產(chǎn) 生大量的廢棄枝葉,茶葉生產(chǎn)過(guò)程中余下大量茶灰、筋毛、梗樸等副產(chǎn)物,茶 廠對(duì)這些茶葉不好處理,成了茶廠生產(chǎn)中的負(fù)擔(dān)。如果將這些茶葉作為生產(chǎn)茶 系列產(chǎn)品的原料,使它們得到合理的利用和升值,則有望大幅度提高茶葉行業(yè) 總產(chǎn)值,為茶葉的綜合利用提供一條合理的途徑。隨著茶葉天然產(chǎn)物化學(xué)的研究,人們不斷從茶葉中發(fā)現(xiàn)有益于人類的營(yíng)養(yǎng) 成份和藥效成份,尤其是茶多酚類、咖啡堿、茶多糖等生理活性物質(zhì)的存在, 使得茶葉提取物廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域。目前,對(duì)茶葉中有效成
分的研究也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展,現(xiàn)分述如下(1)茶多酚。茶多酚是茶葉中多酚類物質(zhì)的總稱,具有明顯的抗衰老、去 脂減肥、預(yù)防心血管疾病、抑制腫瘤細(xì)胞等藥理功能,是我國(guó)準(zhǔn)許使用的五種 食品抗氧化劑中唯一的天然食品抗氧化劑。目前茶多酚已成為醫(yī)藥、食品界開(kāi) 發(fā)的熱點(diǎn),除了茶多酚片劑、膠囊劑等外,作為食品添加劑在糧油食品、方便 食品、水產(chǎn)品、肉制品、調(diào)味品、糖果、飲料等中均有廣泛的應(yīng)用,有強(qiáng)勁的 市場(chǎng)需求,開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景十分廣闊。茶多酚分離提取方法主要有如下4類:溶劑法、沉淀法、超臨界流體萃取法、 樹(shù)脂吸附法。有機(jī)溶劑萃取法所用溶劑量大,常用溶劑有甲醇、乙醇、丙酮、 乙酸乙酯,在產(chǎn)品純度、安全性等方面不易被食品、醫(yī)藥行業(yè)接受,生產(chǎn)成本高, 有效成分得率低。用金屬離子沉淀法制取茶多酚,雖然咖啡因含量低,但金屬 離子殘留高,影響產(chǎn)品質(zhì)量,而且其排放物對(duì)環(huán)境污染大,偏堿性的沉淀劑易引起茶多酚氧化,影響茶多酚的有效成分。超臨界流體技術(shù)是近20年發(fā)展起來(lái)的 分離方法,它具有對(duì)有機(jī)物溶解度大、傳質(zhì)速率高,操作條件溫和等優(yōu)點(diǎn),但 超臨界流體萃取法高額的成本也成為限制其在中小企業(yè)中應(yīng)用的關(guān)鍵因素。樹(shù) 脂吸附法分離提取茶多酚,工藝簡(jiǎn)單、能耗較低、安全、有利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生 產(chǎn),殘留低,對(duì)環(huán)境無(wú)污染,樹(shù)脂可以再生,成本低,因此成為新的研究熱點(diǎn)。(2)茶多糖.茶多糖是由幾百個(gè)到幾千個(gè)單糖分子組成的高分子化合物,成 品茶中茶多糖含量約在1%左右,隨茶葉原料的粗老程度遞增,所以粗老葉中茶 多糖含量較高。茶多糖具有防輻射、抗凝血及抗血栓作用,還有降血糖、增強(qiáng) 免疫功能等作用,可用于保健食品、食品添加劑和醫(yī)藥中。茶多糖粗品的提取, 通常是將茶葉磨碎后,用熱水浸提、乙醇沉淀的方法。 (3)咖啡因.咖啡因亦稱咖啡堿,味苦、無(wú)臭,具有興奮人體大腦皮層、 增強(qiáng)機(jī)體免疫功能和強(qiáng)心利尿等作用,可用于治療神經(jīng)衰弱及精神憂郁癥等疾病,是重要的醫(yī)藥原料。茶葉中約含2% 4%的咖啡因,是醫(yī)用咖啡因的重要來(lái)源,因此,從茶葉中提取咖啡因技術(shù)的研究一直倍受重視,咖啡因提取純化 方法的研究已取得顯著進(jìn)展,目前主要采用升華法、溶劑法和超臨界流體萃取法等。采用升華法制取的咖啡因結(jié)晶產(chǎn)量高,純度好;采用溶劑法得到的咖啡 因一般純度較低。利用茶葉提取有效成分已經(jīng)展示出了廣闊的發(fā)展前景,但是目前多數(shù)企業(yè) 采用的工藝.中涉及大量的有機(jī)溶劑、重金屬的利用,容易造成有害物質(zhì)的殘留, 而且大多都是以單一提取的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的,提取有效成分后的茶渣沒(méi)有得到充 分利用,反而成為一廢污染環(huán)境。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述背景技術(shù)中的不足之處,提供一種茶葉副產(chǎn)物資源化 利用的方法,其充分利用茶葉副產(chǎn)物作為原料,成本低廉,并解決了廢渣排放 問(wèn)題,綠色無(wú)污染,效率高,適用于工業(yè)化生產(chǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種茶葉副產(chǎn)物資源化利用的方法,其特征在于包括以下操作步驟l)選擇茶葉原料;2)烘焙;3)粉碎;4)提??;5)蒸餾;6)濃縮;7)微波提 ??;8)超濾;9)加入填料、成型包裝;IO)樹(shù)脂吸附;ll)洗脫;12)膜濃縮;13)干燥。上述操作步驟包括 1) 茶葉原料低檔滯銷茶、粗老茶葉、修剪茶梗葉、碎茶末等。2) 烘焙,105。C, 2-3h。3) 粉碎,約80-120目。4) 提取,將茶葉粉末加水(料液比l: 8 — 1: 12)在室溫下攪拌,充分溶脹 茶葉細(xì)胞。5) 蒸餾,在溫度6(TC-65"C下減壓蒸餾,茶葉香氣成分和一部分水進(jìn)入香氣 回收裝置,形成初級(jí)茶葉香精。6) 濃縮,將香氣回收裝置收集的初級(jí)茶葉香精經(jīng)過(guò)反滲透膜濃縮設(shè)備在 1-1.5Mpa、室溫下分別產(chǎn)出濃縮后香精和濾出水,濃縮倍數(shù)可根據(jù)調(diào)整濃縮香 精回流比進(jìn)行控制,通過(guò)無(wú)菌或非無(wú)菌罐裝成為成品;濾出水可以循環(huán)到前段 工藝使用或者罐裝成相應(yīng)包裝直接飲用。7) 微波提取,將步驟(5)中提取香精后的提取液加水至料液比為1: 10, 微波功率800-1000w,浸提時(shí)間20-40min,使茶葉中的有效成分溶出。8) 超濾,在壓力0. 1-0. 5Mpa,溫度4(TC下,采用孔徑0. Olum的超濾膜, 將不溶性固體成分和極大分子物質(zhì)過(guò)濾出來(lái)。9) 加入填料、成型包裝。在濾渣中加入滑石粉、粘結(jié)劑,攪拌均勻,加入 適量的水,攪拌成團(tuán)狀,入設(shè)定的造型模具,壓制成型、繪色,外觀修整,得 到造型各異的具有工藝價(jià)值或?qū)嵱脙r(jià)值的空氣凈化吸味產(chǎn)品(如筆筒、筆架、 印臺(tái)、煙灰缸、假山、燈罩等);或加入甘油、羧甲基纖維素納等輔料制成茶素 面膜產(chǎn)品。10) 樹(shù)脂吸附,將包括茶多酚在內(nèi)的物質(zhì)吸附在樹(shù)脂Y700上,樹(shù)脂不能吸
附的部分隨溶劑流出。11) 洗脫,先用溫度0°C-15。C的水將Y700樹(shù)脂上吸附的咖啡堿洗脫下來(lái), 再用溫度60°C-95。C的水將樹(shù)脂上吸附的茶多酚洗脫下來(lái)。12) 膜濃縮,用反滲透膜濃縮,濃縮壓力1.5-3 Mpa,溫度4(TC以下,將收 集到的流出液中的水分分離出來(lái),分離出的水可以循環(huán)到前段工藝使用。13) 干燥,濃縮液采用噴霧干燥設(shè)備進(jìn)行干燥,即得最終產(chǎn)品。 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下(1) 整個(gè)工藝路線采用水作為唯一的提取和洗脫的介質(zhì),并得到了理想的 產(chǎn)品特性參數(shù),這是本工藝最具特色的亮點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了綠色無(wú)污染、簡(jiǎn)短的工藝 流程,該技術(shù)屬國(guó)際國(guó)內(nèi)首創(chuàng);(2) 由于水相對(duì)于其他有機(jī)溶劑價(jià)格更為低廉,這就從很大程度上降低了 本工藝路線的運(yùn)行成本。另外,通過(guò)膜濃縮設(shè)備將水回收利用,也大大節(jié)約了 水資源;(3) 系統(tǒng)地研究和篩選了滿足加工工藝目的和適合加工工藝要求的膜、樹(shù) 脂設(shè)備及工藝,有效實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程物料消耗及能耗的大幅度降低,該技術(shù)屬 國(guó)內(nèi)首創(chuàng);(4) 本發(fā)明首創(chuàng)性地增加了香精和空氣凈化吸味產(chǎn)品、茶素面膜這三種產(chǎn) 品的產(chǎn)出,進(jìn)一步擴(kuò)大了產(chǎn)品的延伸范圍,既節(jié)約了環(huán)境投入,又增加了收益, 從根本上實(shí)現(xiàn)全面的清潔生產(chǎn),資源利用率接近100%。該工藝屬于國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。(5) 利用該發(fā)明工藝及技術(shù),茶多酚產(chǎn)業(yè)可節(jié)省環(huán)保投資數(shù)億元,每年可 節(jié)省環(huán)保設(shè)施運(yùn)行費(fèi)用上億元。四
圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。五具體實(shí)施例方式本發(fā)明將茶葉所有成分依照物料特性進(jìn)行分步分離和提取從而實(shí)現(xiàn)完全的 資源化利用,茶葉資源化利用涉及到的關(guān)鍵分離工藝及技術(shù)包括微波提取茶 葉有效成分的技術(shù)、膜分離有效成分的技術(shù)、反滲透膜濃縮料液技術(shù)、樹(shù)脂吸 附和水洗脫的工藝技術(shù)、香精的回收和膜濃縮技術(shù)、吸味產(chǎn)品和茶素面膜生產(chǎn) 加工技術(shù)。參見(jiàn)圖l,本發(fā)明的工藝步驟為1) 茶葉原料低檔滯銷茶、粗老茶葉、修剪茶梗葉、碎茶末等。2) 烘焙,105°C, 2-3h。3) 粉碎,約80-120目。4) 提取,將茶葉粉末加水(料液比l: 8 — 1: 12)在室溫下攪拌,充分溶脹茶葉細(xì)胞。5) 蒸餾,在溫度6(TC-65"C下減壓蒸餾,茶葉香氣成分和一部分水進(jìn)入香氣 回收裝置,形成初級(jí)茶葉香精。6) 濃縮,將香氣回收裝置收集的初級(jí)茶葉香精經(jīng)過(guò)反滲透膜濃縮設(shè)備在 l-1.5Mpa、室溫下分別產(chǎn)出濃縮后香精和濾出水,濃縮倍數(shù)可根據(jù)調(diào)整濃縮香 精回流比進(jìn)行控制,通過(guò)無(wú)菌或非無(wú)菌罐裝成為成品;濾出水可以循環(huán)到前段 工藝使用或者罐裝成相應(yīng)包裝直接飲用。 7) 微波提取,將步驟(5)中提取香精后的提取液加水至料液比為1: 10,微波功率800-1000w,浸提時(shí)間20-40min,使茶葉中的有效成分溶出。8) 超濾,在壓力0. 1-0. 5Mpa,溫度40。C下,采用孔徑0. Olrnn的超濾膜, 將不溶性固體成分和極大分子物質(zhì)過(guò)濾出來(lái)。9) 加入填料、成型包裝。在濾渣中加入滑石粉、粘結(jié)劑,攪拌均勻,加入 適量的水,攪拌成團(tuán)狀,入設(shè)定的造型模具,壓制成型、繪色,外觀修整,得 到造型各異的具有工藝價(jià)值或?qū)嵱脙r(jià)值的空氣凈化吸味產(chǎn)品(如筆筒、筆架、 印臺(tái)、煙灰缸、假山、燈罩等);或加入甘油、羧甲基纖維素納等輔料制成茶素 面膜產(chǎn)品。10) 樹(shù)脂吸附,將包括茶多酚在內(nèi)的物質(zhì)吸附在樹(shù)脂Y700上,樹(shù)脂不能吸 附的部分隨溶劑流出。11) 洗脫,先用溫度0°C-15。C的水將Y700樹(shù)脂上吸附的咖啡堿洗脫下來(lái), 再用溫度6(TC-95"C的水將樹(shù)脂上吸附的茶多酚洗脫下來(lái)。12) 膜濃縮,用反滲透膜濃縮,濃縮壓力1. 5-3 Mpa,溫度4(TC以下,將收 集到的流出液中的水分分離出來(lái),分離出的水可以循環(huán)到前段工藝使用。13) 干燥,濃縮液采用噴霧干燥設(shè)備進(jìn)行干燥,即得最終產(chǎn)品。 實(shí)施例1) 茶葉原料低檔滯銷茶、粗老茶葉、修剪茶梗葉、碎茶末等。2) 烘焙,105°C, 2-3h。3) 粉碎,約80-120目。
4) 提取,將茶葉粉末加水(料液比l: 10)在室溫下攪拌,充分溶脹茶葉細(xì)胞。5) 蒸餾,在溫度65'C下減壓蒸餾,茶葉香氣成分和一部分水進(jìn)入香氣回收裝置,形成初級(jí)茶葉香精。6) 濃縮,將香氣回收裝置收集的初級(jí)茶葉香精經(jīng)過(guò)反滲透膜濃縮設(shè)備在 1.2Mpa、室溫下分別產(chǎn)出濃縮后香精和濾出水,濃縮倍數(shù)可根據(jù)調(diào)整濃縮香精 回流比進(jìn)行控制,通過(guò)無(wú)菌或非無(wú)菌罐裝成為成品;濾出水可以循環(huán)到前段工 藝使用或者罐裝成相應(yīng)包裝直接飲用。7) 微波提取,將步驟(5)中提取香精后的提取液加水至料液比為1: 10, 微波功率800-1000w,浸提時(shí)間30min,使茶葉中的有效成分溶出。8) 超濾,在壓力0.3Mpa,溫度4(TC下,采用孔徑0. Olum的超濾膜,將不 溶性固體成分和極大分子物質(zhì)過(guò)濾出來(lái)。9) 加入填料、成型包裝。在濾渣中加入滑石粉、粘結(jié)劑,攪拌均勻,加入 適量的水,攪拌成團(tuán)狀,入設(shè)定的造型模具,壓制成型、繪色,外觀修整,得 到造型各異的具有工藝價(jià)值或?qū)嵱脙r(jià)值的空氣凈化吸味產(chǎn)品(如筆筒、筆架、 印臺(tái)、煙灰缸、假山、燈罩等);或加入甘油、羧甲基纖維素納等輔料制成茶素 面膜產(chǎn)品。10) 樹(shù)脂吸附,將包括茶多酚在內(nèi)的物質(zhì)吸附在樹(shù)脂Y700上,樹(shù)脂不能吸 附的部分隨溶劑流出。11) 洗脫,先用溫度15。C的水將Y700樹(shù)脂上吸附的咖啡堿洗脫下來(lái),再用 溫度75。C的水將樹(shù)脂上吸附的茶多酚洗脫下來(lái)。12) 膜濃縮,用反滲透膜濃縮,濃縮壓力3Mpa,溫度38。C,將收集到的流 出液中的水分分離出來(lái),分離出的水可以循環(huán)到前段工藝使用。13) 干燥,濃縮液采用噴霧干燥設(shè)備進(jìn)行干燥,即得最終產(chǎn)品。 產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)如下(1) 茶多酚回收率在50%以上(2) 茶多酚產(chǎn)品純度大于80%,產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到QB2154-1995的要求(3) 茶多糖回收率在60%以上(4) 咖啡堿回收率在60%以上(5) 香精回收率在60%以上(6) 環(huán)境保護(hù)符合國(guó)家相關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)本發(fā)明本著以始端綜合開(kāi)發(fā)模式代替末端被動(dòng)反應(yīng)模式的宗旨,提出了充 分利用資源,以精加工代替粗加工,以多元產(chǎn)品代替單一產(chǎn)品的技術(shù)路線。首 先,本發(fā)明采用的原料可為原被工廠廢棄的茶葉副產(chǎn)物部分(低檔滯銷茶、碎 末茶、粗老茶葉、茶修剪梗葉),力求充分利用資源,提高茶樹(shù)整體經(jīng)濟(jì)效益。 第二,將原料用于適當(dāng)提取后,通過(guò)蒸餾實(shí)現(xiàn)茶葉香氣成分的收集,得到天然 茶葉香精產(chǎn)品。第三,采用高效短時(shí)的微波提取技術(shù)提取茶葉有效成分, 一方 面提高了提取效率,另外一方面也避免了有效成分在長(zhǎng)時(shí)高溫下的氧化、異構(gòu) 等化學(xué)變化。第四,應(yīng)用超濾、大孔樹(shù)脂吸附法等先進(jìn)的工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)固形物、 大分子物質(zhì)、小分子物質(zhì)的分離,分步分離茶多糖、茶多酚和咖啡堿。采用本 生產(chǎn)工藝得到的茶渣,仍然是綠色環(huán)保的產(chǎn)品,添加適當(dāng)?shù)奶盍虾笥米骷彝ァ?辦公室等場(chǎng)所的吸味劑或茶素面膜基料,沒(méi)有任何的安全隱患,且由于是廢棄 物的二次研發(fā)生產(chǎn),成本極其低廉, 一方面解決了廢渣排放問(wèn)題,同時(shí)也可以 實(shí)現(xiàn)一定的經(jīng)濟(jì)效益。整個(gè)加工工藝設(shè)計(jì)嚴(yán)密、規(guī)劃合理、綠色無(wú)污染,達(dá)到 了整體資源利用,而且效率高,適用于工業(yè)化生產(chǎn)。尤其值得一提的是,通過(guò)對(duì)物料中各成分的特性、樹(shù)脂的特性、水的特性 以及這三者之間相互影響和制約的理論分析,創(chuàng)造性地提出了以不同溫度的水 作為提取和洗脫的介質(zhì),篩選出了一種可以僅采用水就可以脫除咖啡堿的樹(shù)脂。 在此基礎(chǔ)上,通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究得到了確切的工藝參數(shù)和穩(wěn)定理想的產(chǎn)品特 性參數(shù)。僅采用水作為唯一的提取分離介質(zhì),是本發(fā)明的核心關(guān)鍵技術(shù),它意 味著無(wú)須任何溶劑回收和污水處理,意味著更短的工藝路線、更為經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn) 成本和更加環(huán)保的生產(chǎn)理念,實(shí)現(xiàn)了茶葉深加工領(lǐng)域里的一項(xiàng)變革性突破,同 時(shí)也為其他行業(yè)產(chǎn)品的分離提取提供了更為廣闊的思路。
權(quán)利要求
1、一種茶葉副產(chǎn)物資源化利用的方法,其特征在于包括以下操作步驟1)茶葉原料低檔滯銷茶、粗老茶葉、修剪茶梗葉、碎茶末等;2)烘焙,105℃,2-3h;3)粉碎,約80-120目;4)提取,將茶葉粉末加水,料液比1∶8-1∶12,在室溫下攪拌,充分溶脹茶葉細(xì)胞;5)蒸餾,在溫度60℃-65℃下減壓蒸餾,茶葉香氣成分和一部分水進(jìn)入香氣回收裝置,形成初級(jí)茶葉香精;6)濃縮,將香氣回收裝置收集的初級(jí)茶葉香精經(jīng)過(guò)反滲透膜濃縮設(shè)備在1-1.5Mpa、室溫下分別產(chǎn)出濃縮后香精和濾出水,濃縮倍數(shù)可根據(jù)調(diào)整濃縮香精回流比進(jìn)行控制,通過(guò)無(wú)菌或非無(wú)菌罐裝成為成品;濾出水可以循環(huán)到前段工藝使用或者罐裝成相應(yīng)包裝直接飲用;7)微波提取,將步驟(5)中提取香精后的提取液加水至料液比為1∶10,微波功率800-1000w,浸提時(shí)間20-40min,使茶葉中的有效成分溶出;8)超濾,在壓力0.1-0.5Mpa,溫度40℃下,采用孔徑0.01um的超濾膜,將不溶性固體成分和極大分子物質(zhì)過(guò)濾出來(lái);9)加入填料、成型包裝。在濾渣中按常規(guī)公知量加入滑石粉、粘結(jié)劑,攪拌均勻,加入適量的水,攪拌成團(tuán)狀,入設(shè)定的造型模具,壓制成型、繪色,外觀修整,得到造型各異的具有工藝價(jià)值或?qū)嵱脙r(jià)值的空氣凈化吸味產(chǎn)品;或加入甘油、羧甲基纖維素納等輔料制成茶素面膜產(chǎn)品;10)樹(shù)脂吸附,將包括茶多酚在內(nèi)的物質(zhì)吸附在樹(shù)脂Y700上,樹(shù)脂不能吸附的部分隨溶劑流出;11)洗脫,先用溫度0℃-15℃的水將Y700樹(shù)脂上吸附的咖啡堿洗脫下來(lái),再用溫度60℃-95℃的水將樹(shù)脂上吸附的茶多酚洗脫下來(lái);12)膜濃縮,用反滲透膜濃縮,濃縮壓力1.5-3Mpa,溫度40℃以下,將收集到的流出液中的水分分離出來(lái),分離出的水可以循環(huán)到前段工藝使用。13)干燥,濃縮液采用噴霧干燥設(shè)備進(jìn)行干燥,即得最終產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種茶葉副產(chǎn)物資源化利用的方法,其充分利用茶葉副產(chǎn)物作為原料,成本極其低廉,并解決了廢渣排放問(wèn)題,綠色無(wú)污染,效率高,適用于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明包括以下操作步驟1)選擇茶葉原料;2)烘焙;3)粉碎;4)提??;5)蒸餾;6)濃縮;7)微波提??;8)超濾;9)加入填料、成型包裝;10)樹(shù)脂吸附;11)洗脫;12)膜濃縮;13)干燥。
文檔編號(hào)A23F3/18GK101113147SQ20071001813
公開(kāi)日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者周張章, 莊金侍, 江 朱 申請(qǐng)人:江 朱