CN105712897B - 一种茶多酚提取循环利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种茶多酚提取循环利用方法,包括连续逆流提取:经过采摘、筛选预处理的茶叶原料由投料装置投入提取槽,在刮板及螺旋的机械力推动下沿槽移动,与溶剂充分接触提取后,在出料段挤水后被排出;提取溶剂进入提取槽后,在重力作用下从高向低流动,茶叶提取液从溢流口排出,即儿茶素渣;采用分子量3500Da的超滤膜、反渗透膜来分离并收集儿茶素渣中的茶氨酸;将步骤分离的茶氨酸再通过超滤、脱色预处理后,选定吸附工艺条件为pH 3.4、液浓度3.0mg/ml、流速每小时1.7柱床体积,以pH 11.3的氨水洗脱后,得到茶氨酸;将分离的茶氨酸后的儿茶素渣经超临界CO2萃取得到咖啡碱、茶多酚,经冷冻干燥后得到产品。该方法得到的茶多酚纯度高,产率高,可循环提取。

Description

一种茶多酚提取循环利用方法
技术领域
本发明涉及茶多酚提取循环利用方法。
背景技术
提取茶多酚有效成分得率低,浪费大,成本高;不能合理利用茶渣,使茶氨酸废弃;脱洗咖啡因时无吸附力;营养成分流失。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种茶多酚提取循环利用方法,包括以下步骤:
(1)连续逆流提取:经过采摘、筛选预处理的茶叶原料由投料装置投入提取槽,在刮板及螺旋的机械力推动下沿槽移动,与溶剂充分接触提取后,在出料段挤水后被排出;提取溶剂进入提取槽后,在重力作用下从高向低流动,茶叶提取液从溢流口排出,即儿茶素渣。(2)茶渣分离茶基酸,采用分子量3500Da的超滤膜、反渗透膜来分离并收集儿茶素渣中的茶氨酸。。采用分子量3500Da的超滤膜、反渗透膜来分离并收集儿茶素渣中的茶氨酸,综合得率达54.05%,产品纯度达10%,茶渣生物值可达55%,是有机肥的主要原料,这样提高了茶叶深度开发利用的综合效益,进一步降低了生产成本。
(3)离子交换柱工艺:离子交换法提取茶氨酸;将步骤(2)分离的茶氨酸再通过超滤、脱色预处理后,选定吸附工艺条件为pH 3.4、液浓度3.0mg/ml、流速每小时1.7柱床体积,以pH 11.3的氨水洗脱后,得到茶氨酸。得到茶氨酸含量为58%,茶氨酸回收率为82%,在获得效益的同时,也减少了废水污染
(4)超临界CO2萃取工艺:将步骤(2)分离的茶氨酸后的儿茶素渣经超临界CO2萃取得到咖啡碱、茶多酚,经冷冻干燥后得到产品。
步骤(1)中的溶剂为水、乙醇、丙酮中的任意一种,优选为水。
步骤(1)中,茶叶原料与溶剂两者做逆向萃取,茶叶原料与溶剂的接触面始终处于高浓度差状态下,经过多级渗溶提取后,茶叶料渣被排出,而提取液则由茶叶有效成分逐级渗入而变成高浓度提取液,并从相反的方向流出。
茶叶原料与溶剂的接触面的质量浓度差为20%-30%,提取液则由茶叶有效成分逐级渗入而变成高浓度提取液,其高浓度提取液的质量浓度为70%-80%。
步骤(4)所述的超临界提取还可以为藻类提取,即,将步骤(2)分离的茶氨酸后的儿茶素渣置于藻类中,黑暗中,搅拌10-12h后,用乙醇溶液梯度洗脱,回收乙醇流化床喷雾干燥后即可得到茶多酚。
所述的藻类为小球藻、微绿球藻、纤细裸藻、极大螺旋藻中的任意一种。所述的儿茶素渣与藻类的质量比为10-15:1-3。
藻类具有较强的吸附性能,本发明利用藻类将儿茶素渣中的茶多酚在黑暗(光照会影响小球藻的生长)条件下进行吸附,待吸附完成后,再在乙醇溶液中洗脱吸附有茶多酚的藻类,使茶多酚更加纯净。
本发明中,连续逆流提取,该工艺应用于茶叶深加工过程中,茶叶和热水在提取装置内同时作相反方向的连续逆流运动,在逆流过程中实现茶汁或提取物的连续化提取作业,茶叶内含物浸出率高。与国内目前普遍采用的间歇性提取工艺相比,连续逆流提取具有提取液浓度高、有效成分提取率高的优点,能提高茶叶原料利用率。
该工艺实现连续化全封闭作业、动态逆流提取,起到节省人力、减少溶剂用量、降低生产成本、提高生产效率的作用。由投料装置、输送链轮组件、传动带、刮板、溶剂进口、提取液出口、排渣口等组成。首先,经过预处理的茶叶原料由投料装置投入提取槽,在刮板及螺旋的机械力推动下沿槽移动,与水等溶剂充分接触提取后,在出料段挤水后被排出;水等提取溶剂进入提取槽后,在重力作用下从高向低流动,茶叶提取液从溢流口排出。茶叶原料与水等提取溶剂,两者作逆向运动,接触界面始终处于高浓度差状态下,经过多级渗溶提取后,茶叶料渣被排出,而提取液则由于茶叶有效成分的逐级渗入而变成高浓度提取液,从相反的方向流出,从而实现茶叶中有效成分的最大限度的提取。
超临界CO2萃取工艺中,CO2是非极性分子,咖啡碱也是非极性分子,而儿茶素是极性分子,所以咖啡碱易被超临界CO2萃取,而茶多酚在超临界CO2中溶解率极低,因而可用于萃取咖啡碱、纯化茶多酚。超临界流体是处于临界温度、临界压力以上,介于气体和液体之间的流体。超临界流体萃取,就是把作为溶剂的某一临界流体(比如CO2)跟固体或液体混合物接触,利用他们“异常”的相平衡和传递特性,提取出目标物,然后采用减压或升温的方法,降低萃取相的密度(溶解力),再使溶剂与萃取物分开,利用不同条件下各组分相平衡状态的差异来分离。与其他萃取方法相比,超临界流体萃取具有萃取速度快、消耗能量少、溶剂消耗量少、没有残留等优点。在热敏性化合物的萃取中,能使被萃取物质不因氧化、分解、逸散而变质。可作为超临界流体的物质有很多,其中以CO2性能较好,1)价廉、易制成高纯气体。2)临界温度低,便于操作,适合热敏性物质提取3)无毒、无味、不残留、不易燃、不污染环境。4)化学惰性,避免茶多酚氧化。
本发明还可利用木质纤维素吸附柱分离。木质素与纤维素、半纤维素是植物纤维的主要成分。采用木屑等废料,经过酸碱的处理加工而成的材料中,木质素与纤维素同时存在,称为木质纤维素。该材料对溶液中多酚类有很好的吸附效果,但对咖啡碱却无吸附能力。将茶多酚溶液经木质纤维素柱除去咖啡碱,用乙醇溶液梯度洗脱,回收乙醇,流化床喷雾干燥后得到茶多酚含量>98%、儿茶素总量60-95%、EGCG含量60%-90%、咖啡碱含量0.5%-1%。得率10%-11%。
真空冷冻干燥,真空冷冻升华干燥,又称分子干燥。应用于具有高附加值的茶叶提取物的加工,其工作原理是将茶叶提取液现在-35℃冻结,使水分变为固态冰,然后在较高的真空度下,将冰直接升华为气态形式而除去,使物料脱水干燥。低温、真空的干燥过程,最大限度的保持了被干燥物的色、香、味、形,并保护所含的营养成分。
连续逆流提取具有提取液浓度高、有效成分提取率高;
采用分子量3500Da的超滤膜、反渗透膜来分离提高了茶叶深度开发利用的综合效益,进一步降低了生产成本;
离子交换法提取茶氨酸,得到茶氨酸含量为58%,茶氨酸回收率为82%,在获得效益的同时,也减少了废水污染;
超临界流体萃取具有萃取速度快、消耗能量少、溶剂消耗量少、没有残留。
具体实施方式
实施例1
一种茶多酚提取循环利用方法,包括以下步骤:
(1)连续逆流提取:经过采摘、筛选预处理的茶叶原料由投料装置投入提取槽,在刮板及螺旋的机械力推动下沿槽移动,与水充分接触提取后,在出料段挤水后被排出;提取溶剂进入提取槽后,在重力作用下从高向低流动,茶叶提取液从溢流口排出,即儿茶素渣;
茶叶原料与溶剂两者做逆向萃取,茶叶原料与溶剂的接触面始终处于高浓度差状态下,经过多级渗溶提取后,茶叶料渣被排出,而提取液则由茶叶有效成分逐级渗入而变成高浓度提取液,并从相反的方向流出。茶叶原料与溶剂的接触面的质量浓度差为25%,提取液则由茶叶有效成分逐级渗入而变成高浓度提取液,其高浓度提取液的质量浓度为74%。(2)茶渣分离茶基酸,采用分子量3500Da的超滤膜、反渗透膜来分离并收集儿茶素渣中的茶氨酸;
(3)离子交换柱工艺:离子交换法提取茶氨酸;
将步骤(2)分离的茶氨酸再通过超滤、脱色预处理后,选定吸附工艺条件为pH3.4、液浓度3.0mg/ml、流速每小时1.7柱床体积,以pH 11.3的氨水洗脱后,得到茶氨酸;
(4)超临界CO2萃取工艺:将步骤(2)分离的茶氨酸后的儿茶素渣经超临界CO2萃取得到咖啡碱、茶多酚,经冷冻干燥后得到产品。
得到的茶氨酸含量为58%,茶氨酸回收率为82%,茶多酚含量>99%,儿茶素总量为81%,EGCG含量为79.3%,咖啡碱含量为0.74%。
实施例2
一种茶多酚提取循环利用方法,包括以下步骤:
(1)连续逆流提取:经过采摘、筛选预处理的茶叶原料由投料装置投入提取槽,在刮板及螺旋的机械力推动下沿槽移动,与水充分接触提取后,在出料段挤水后被排出;提取溶剂进入提取槽后,在重力作用下从高向低流动,茶叶提取液从溢流口排出,即儿茶素渣;茶叶原料与溶剂两者做逆向萃取,茶叶原料与溶剂的接触面始终处于高浓度差状态下,经过多级渗溶提取后,茶叶料渣被排出,而提取液则由茶叶有效成分逐级渗入而变成高浓度提取液,并从相反的方向流出,茶叶原料与溶剂的接触面的质量浓度差为22%,提取液则由茶叶有效成分逐级渗入而变成高浓度提取液,其高浓度提取液的质量浓度为80%。(2)茶渣分离茶基酸,采用分子量3500Da的超滤膜、反渗透膜来分离并收集儿茶素渣中的茶氨酸;
(3)离子交换柱工艺:离子交换法提取茶氨酸;
将步骤(2)分离的茶氨酸再通过超滤、脱色预处理后,选定吸附工艺条件为pH3.4、液浓度3.0mg/ml、流速每小时1.7柱床体积,以pH 11.3的氨水洗脱后,得到茶氨酸;
(4)将步骤(2)分离的茶氨酸后的儿茶素渣置于小球藻中(所述的儿茶素渣与藻类的质量比为10:1)黑暗中,搅拌10-12h后,用乙醇溶液梯度洗脱,回收乙醇流化床喷雾干燥后即可得到茶多酚。
得到的茶氨酸含量为58%,茶氨酸回收率为82%,茶多酚含量>99%,儿茶素总量为96%,EGCG含量为85%,咖啡碱含量为0.88%。
实施例3
步骤通实施例2,进小球藻替换为微绿球藻,儿茶素渣与藻类的质量比为12:1.6。得到的茶氨酸含量为58%,茶氨酸回收率为82%,茶多酚含量>99%,儿茶素总量为94.5%,EGCG含量为83.2%,咖啡碱含量为0.7%。
实施例4
步骤通实施例2,进小球藻替换为纤细裸藻,儿茶素渣与藻类的质量比为13:2.2。得到的茶氨酸含量为58%,茶氨酸回收率为82%,茶多酚含量>99%,儿茶素总量为91.9%,EGCG含量为86.7%,咖啡碱含量为0.65%。
实施例4
步骤通实施例2,进小球藻替换为极大螺旋藻,儿茶素渣与藻类的质量比为14:3。得到的茶氨酸含量为58%,茶氨酸回收率为82%,茶多酚含量>99%,儿茶素总量为95.5%,EGCG含量为82.6%,咖啡碱含量为0.72%。

Claims (5)

1.一种茶多酚提取循环利用方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)连续逆流提取:经过采摘、筛选预处理的茶叶原料由投料装置投入提取槽,在刮板及螺旋的机械力推动下沿槽移动,与溶剂充分接触提取后,在出料段挤水后被排出;提取溶剂进入提取槽后,在重力作用下从高向低流动,茶叶提取液从溢流口排出,即儿茶素渣;
(2)茶渣分离茶基酸,采用分子量 3500Da 的超滤膜、反渗透膜来分离并收集儿茶素渣中的茶氨酸;
(3)离子交换柱工艺:离子交换法提取茶氨酸;将步骤(2)分离的茶氨酸再通过超滤、脱色预处理后,选定吸附工艺条件为 pH 3.4、液浓度3.0mg/ml、流速每小时 1.7 柱床体积,以 pH 11.3 的氨水洗脱后,得到茶氨酸;
(4)藻类提取工艺:将步骤(2)分离的茶氨酸后的儿茶素渣置于藻类中,黑暗中,搅拌10-12h 后,用乙醇溶液梯度洗脱,回收乙醇流化床喷雾干燥后即可得到茶多酚,所述的藻类为小球藻、微绿球藻、纤细裸藻、极大螺旋藻中的任意一种,所述的儿茶素渣与藻类的质量比为 10-15:1-3。
2. 权利要求 1 所述的茶多酚提取循环利用方法,其特征在于,步骤(1)中的溶剂为水、乙醇、丙酮中的任意一种。
3. 权利要求 1 所述的茶多酚提取循环利用方法,其特征在于,步骤(1)中的溶剂为水。
4. 权利要求 1 所述的茶多酚提取循环利用方法,其特征在于,步骤(1)中,茶叶原料与溶剂两者做逆向萃取,茶叶原料与溶剂的接触面始终处于高浓度差状态下,经过多级渗溶提取后,茶叶料渣被排出,而提取液则由茶叶有效成分逐级渗入而变成高浓度提取液,并从相反的方向流出。
5. 权利要求 1 所述的茶多酚提取循环利用方法,其特征在于,茶叶原料与溶剂的接触面的质量浓度差为 20%-30%,提取液则由茶叶有效成分逐级渗入而变成高浓度提取液,其高浓度提取液的质量浓度为 70%-80%。
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