專利名稱：一種茶葉副產物資源化利用的方法
技術領域：
本發明涉及一種茶葉深加工的方法，尤其是涉及一種茶葉副產物資源化利 用的方法，其為一種采用茶葉副產物提取分離茶多酚的資源化利用和清潔生產 加工的方法。二背景技術：
我國是世界上第一個發現茶樹和利用茶樹的國家，具有悠久的茶史，目前 茶園種植面積和茶葉產量都居世界前列。我國在生產高檔茶的同時副產大量的 低檔茶，每年約有10萬噸左右的中低檔茶滯銷和積壓；名優綠茶制作往往只采 春茶的芽頭，夏秋茶和較為粗老的茶葉得不到充分利用；茶園定期修剪還會產 生大量的廢棄枝葉，茶葉生產過程中余下大量茶灰、筋毛、梗樸等副產物，茶 廠對這些茶葉不好處理，成了茶廠生產中的負擔。如果將這些茶葉作為生產茶 系列產品的原料，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 總產值，為茶葉的綜合利用提供一條合理的途徑。隨著茶葉天然產物化學的研究，人們不斷從茶葉中發現有益于人類的營養 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的存在， 使得茶葉提取物廣泛應用于食品、醫藥、化工等領域。目前，對茶葉中有效成
分的研究也取得了長足的進展，現分述如下(1)茶多酚。茶多酚是茶葉中多酚類物質的總稱，具有明顯的抗衰老、去 脂減肥、預防心血管疾病、抑制腫瘤細胞等藥理功能，是我國準許使用的五種 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藥、食品界開 發的熱點，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、水產品、肉制品、調味品、糖果、飲料等中均有廣泛的應用，有強勁的 市場需求，開發和應用前景十分廣闊。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、 樹脂吸附法。有機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，在產品純度、安全性等方面不易被食品、醫藥行業接受,生產成本高， 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，影響產品質量，而且其排放物對環境污染大，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。超臨界流體技術是近20年發展起來的 分離方法，它具有對有機物溶解度大、傳質速率高，操作條件溫和等優點，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中應用的關鍵因素。樹 脂吸附法分離提取茶多酚，工藝簡單、能耗較低、安全、有利于實現大規模生 產，殘留低，對環境無污染，樹脂可以再生，成本低，因此成為新的研究熱點。(2)茶多糖.茶多糖是由幾百個到幾千個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 免疫功能等作用，可用于保健食品、食品添加劑和醫藥中。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、無臭，具有興奮人體大腦皮層、 增強機體免疫功能和強心利尿等作用，可用于治療神經衰弱及精神憂郁癥等疾病，是重要的醫藥原料。茶葉中約含2% 4%的咖啡因，是醫用咖啡因的重要來源，因此，從茶葉中提取咖啡因技術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晶產量高，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展示出了廣闊的發展前景，但是目前多數企業 采用的工藝.中涉及大量的有機溶劑、重金屬的利用，容易造成有害物質的殘留， 而且大多都是以單一提取的方式來實現的，提取有效成分后的茶渣沒有得到充 分利用，反而成為一廢污染環境。
發明內容
本發明為了解決上述背景技術中的不足之處，提供一種茶葉副產物資源化 利用的方法，其充分利用茶葉副產物作為原料，成本低廉，并解決了廢渣排放 問題，綠色無污染，效率高，適用于工業化生產。為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種茶葉副產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)提取；5)蒸餾；6)濃縮；7)微波提 取；8)超濾;9)加入填料、成型包裝；IO)樹脂吸附;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入香氣 回收裝置，形成初級茶葉香精。6) 濃縮，將香氣回收裝置收集的初級茶葉香精經過反滲透膜濃縮設備在 1-1.5Mpa、室溫下分別產出濃縮后香精和濾出水，濃縮倍數可根據調整濃縮香 精回流比進行控制，通過無菌或非無菌罐裝成為成品；濾出水可以循環到前段 工藝使用或者罐裝成相應包裝直接飲用。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過濾出來。9) 加入填料、成型包裝。在濾渣中加入滑石粉、粘結劑，攪拌均勻，加入 適量的水，攪拌成團狀，入設定的造型模具，壓制成型、繪色，外觀修整，得 到造型各異的具有工藝價值或實用價值的空氣凈化吸味產品(如筆筒、筆架、 印臺、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 面膜產品。10) 樹脂吸附，將包括茶多酚在內的物質吸附在樹脂Y700上，樹脂不能吸
附的部分隨溶劑流出。11) 洗脫，先用溫度0°C-15。C的水將Y700樹脂上吸附的咖啡堿洗脫下來， 再用溫度60°C-95。C的水將樹脂上吸附的茶多酚洗脫下來。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，分離出的水可以循環到前段工藝使用。13) 干燥，濃縮液采用噴霧干燥設備進行干燥，即得最終產品。 與現有技術相比，本發明具有的優點和效果如下(1) 整個工藝路線采用水作為唯一的提取和洗脫的介質，并得到了理想的 產品特性參數，這是本工藝最具特色的亮點，實現了綠色無污染、簡短的工藝 流程，該技術屬國際國內首創；(2) 由于水相對于其他有機溶劑價格更為低廉，這就從很大程度上降低了 本工藝路線的運行成本。另外，通過膜濃縮設備將水回收利用，也大大節約了 水資源；(3) 系統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 脂設備及工藝，有效實現了生產過程物料消耗及能耗的大幅度降低，該技術屬 國內首創；(4) 本發明首創性地增加了香精和空氣凈化吸味產品、茶素面膜這三種產 品的產出，進一步擴大了產品的延伸范圍，既節約了環境投入，又增加了收益， 從根本上實現全面的清潔生產，資源利用率接近100%。該工藝屬于國內首創。(5) 利用該發明工藝及技術，茶多酚產業可節省環保投資數億元，每年可 節省環保設施運行費用上億元。四

圖1為本發明的工藝流程圖。五具體實施例方式本發明將茶葉所有成分依照物料特性進行分步分離和提取從而實現完全的 資源化利用，茶葉資源化利用涉及到的關鍵分離工藝及技術包括微波提取茶 葉有效成分的技術、膜分離有效成分的技術、反滲透膜濃縮料液技術、樹脂吸 附和水洗脫的工藝技術、香精的回收和膜濃縮技術、吸味產品和茶素面膜生產 加工技術。參見圖l，本發明的工藝步驟為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入香氣 回收裝置，形成初級茶葉香精。6) 濃縮，將香氣回收裝置收集的初級茶葉香精經過反滲透膜濃縮設備在 l-1.5Mpa、室溫下分別產出濃縮后香精和濾出水，濃縮倍數可根據調整濃縮香 精回流比進行控制，通過無菌或非無菌罐裝成為成品；濾出水可以循環到前段 工藝使用或者罐裝成相應包裝直接飲用。 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過濾出來。9) 加入填料、成型包裝。在濾渣中加入滑石粉、粘結劑，攪拌均勻，加入 適量的水，攪拌成團狀，入設定的造型模具，壓制成型、繪色，外觀修整，得 到造型各異的具有工藝價值或實用價值的空氣凈化吸味產品(如筆筒、筆架、 印臺、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 面膜產品。10) 樹脂吸附，將包括茶多酚在內的物質吸附在樹脂Y700上，樹脂不能吸 附的部分隨溶劑流出。11) 洗脫，先用溫度0°C-15。C的水將Y700樹脂上吸附的咖啡堿洗脫下來， 再用溫度6(TC-95"C的水將樹脂上吸附的茶多酚洗脫下來。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，分離出的水可以循環到前段工藝使用。13) 干燥，濃縮液采用噴霧干燥設備進行干燥，即得最終產品。 實施例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入香氣回收裝置，形成初級茶葉香精。6) 濃縮，將香氣回收裝置收集的初級茶葉香精經過反滲透膜濃縮設備在 1.2Mpa、室溫下分別產出濃縮后香精和濾出水，濃縮倍數可根據調整濃縮香精 回流比進行控制，通過無菌或非無菌罐裝成為成品；濾出水可以循環到前段工 藝使用或者罐裝成相應包裝直接飲用。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過濾出來。9) 加入填料、成型包裝。在濾渣中加入滑石粉、粘結劑，攪拌均勻，加入 適量的水，攪拌成團狀，入設定的造型模具，壓制成型、繪色，外觀修整，得 到造型各異的具有工藝價值或實用價值的空氣凈化吸味產品(如筆筒、筆架、 印臺、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 面膜產品。10) 樹脂吸附，將包括茶多酚在內的物質吸附在樹脂Y700上，樹脂不能吸 附的部分隨溶劑流出。11) 洗脫，先用溫度15。C的水將Y700樹脂上吸附的咖啡堿洗脫下來，再用 溫度75。C的水將樹脂上吸附的茶多酚洗脫下來。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，分離出的水可以循環到前段工藝使用。13) 干燥，濃縮液采用噴霧干燥設備進行干燥，即得最終產品。 產品主要技術指標如下(1) 茶多酚回收率在50%以上(2) 茶多酚產品純度大于80%，產品質量達到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) 環境保護符合國家相關環境標準本發明本著以始端綜合開發模式代替末端被動反應模式的宗旨，提出了充 分利用資源，以精加工代替粗加工，以多元產品代替單一產品的技術路線。首 先，本發明采用的原料可為原被工廠廢棄的茶葉副產物部分(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，提高茶樹整體經濟效益。 第二，將原料用于適當提取后，通過蒸餾實現茶葉香氣成分的收集，得到天然 茶葉香精產品。第三，采用高效短時的微波提取技術提取茶葉有效成分， 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時高溫下的氧化、異構 等化學變化。第四，應用超濾、大孔樹脂吸附法等先進的工藝技術實現固形物、 大分子物質、小分子物質的分離，分步分離茶多糖、茶多酚和咖啡堿。采用本 生產工藝得到的茶渣，仍然是綠色環保的產品，添加適當的填料后用作家庭、 辦公室等場所的吸味劑或茶素面膜基料，沒有任何的安全隱患，且由于是廢棄 物的二次研發生產，成本極其低廉， 一方面解決了廢渣排放問題，同時也可以 實現一定的經濟效益。整個加工工藝設計嚴密、規劃合理、綠色無污染，達到 了整體資源利用，而且效率高，適用于工業化生產。尤其值得一提的是，通過對物料中各成分的特性、樹脂的特性、水的特性 以及這三者之間相互影響和制約的理論分析，創造性地提出了以不同溫度的水 作為提取和洗脫的介質，篩選出了一種可以僅采用水就可以脫除咖啡堿的樹脂。 在此基礎上，通過大量的實驗研究得到了確切的工藝參數和穩定理想的產品特 性參數。僅采用水作為唯一的提取分離介質，是本發明的核心關鍵技術，它意 味著無須任何溶劑回收和污水處理，意味著更短的工藝路線、更為經濟的生產 成本和更加環保的生產理念，實現了茶葉深加工領域里的一項變革性突破，同 時也為其他行業產品的分離提取提供了更為廣闊的思路。
權利要求
1、一種茶葉副產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入香氣回收裝置，形成初級茶葉香精；6)濃縮，將香氣回收裝置收集的初級茶葉香精經過反滲透膜濃縮設備在1-1.5Mpa、室溫下分別產出濃縮后香精和濾出水，濃縮倍數可根據調整濃縮香精回流比進行控制，通過無菌或非無菌罐裝成為成品；濾出水可以循環到前段工藝使用或者罐裝成相應包裝直接飲用；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過濾出來；9)加入填料、成型包裝。在濾渣中按常規公知量加入滑石粉、粘結劑，攪拌均勻，加入適量的水，攪拌成團狀，入設定的造型模具，壓制成型、繪色，外觀修整，得到造型各異的具有工藝價值或實用價值的空氣凈化吸味產品；或加入甘油、羧甲基纖維素納等輔料制成茶素面膜產品；10)樹脂吸附，將包括茶多酚在內的物質吸附在樹脂Y700上，樹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樹脂上吸附的咖啡堿洗脫下來，再用溫度60℃-95℃的水將樹脂上吸附的茶多酚洗脫下來；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，分離出的水可以循環到前段工藝使用。13)干燥，濃縮液采用噴霧干燥設備進行干燥，即得最終產品。
全文摘要
本發明涉及一種茶葉副產物資源化利用的方法，其充分利用茶葉副產物作為原料，成本極其低廉，并解決了廢渣排放問題，綠色無污染，效率高，適用于工業化生產。本發明包括以下操作步驟1)選擇茶葉原料；2)烘焙；3)粉碎；4)提取；5)蒸餾；6)濃縮；7)微波提取；8)超濾；9)加入填料、成型包裝；10)樹脂吸附；11)洗脫；12)膜濃縮；13)干燥。
文檔編號A23F3/18GK101113147SQ20071001813
公開日2008年1月30日 申請日期2007年6月26日 優先權日2007年6月26日
發明者周張章, 莊金侍, 江 朱 申請人:江 朱