CN106417840A - 茶叶天然活性物和脱咖茶的绿色制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种茶叶天然活性物和脱咖茶的绿色制备方法。主要包括如下步骤：将粉碎的茶叶末或低档茶在复配夹带剂中浸泡后，在设定的超临界CO₂状态下进入萃取，茶叶的可溶性成分被CO₂选择性溶解并携带进入分离釜；从第一个分离釜的底部收得茶叶浸膏，从萃取釜内得到脱咖茶。然后采用分子蒸馏技术精制茶叶浸膏，回收高品质的茶叶精油和咖啡因等天然活性物。本发明以质量百分含量为2～80％亲水性离子液体和0～100％乙醇水溶液复配作为超临界CO₂萃取的夹带剂，该工艺夹带剂极性可精准调控，可从茶叶中高选择性脱除咖啡因，同时还能保留茶叶里大量的儿茶素。

Description

茶叶天然活性物和脱咖茶的绿色制备方法

技术领域

本发明涉及采用超临界CO₂萃取技术从茶叶中高选择性脱除天然活性成分领域，特别用亲水性离子液体和乙醇水溶液复配超临界夹带剂。

背景技术

我国产茶大国，茶末和低档茶是在制作茶叶过程中产生的副产品。这些副产品中保健和药效功能的天然活性物含量并不低，若能从中提取的天然活性物用于各种保健品或日化产品，则可增加茶叶产业经济效益。此外，因茶叶中含有的咖啡因对大脑有兴奋作用，对心脏有一定的刺激性，低咖啡因茶深受一些特殊人群如老年人、孕妇、儿童、心脏病人及神经衰弱患者欢迎，国际市场脱咖啡因茶需求量快速上升。

传统溶剂浸提法使用了易燃易爆的有机溶剂、安全性低、且存在溶剂残留物。近年很多新的萃取技术不断涌现，例如超临界流体萃取、半仿生提取法、固相微萃取和微波萃取技术等。提取茶叶天然活性物和制备脱咖茶均能采用超临界CO₂萃取技术，它的操作条件温和、对环境友好，被誉为现代绿色加工技术。

在国外，韩国的金万柱等人以水为夹带剂，利用超临界CO₂萃取技术从茶叶中选择性脱除咖啡因。德国有一种提取茶叶中咖啡因的二步法工艺，即先用干燥的超临界二氧化碳除去茶叶中的芳香物质，然后用潮湿的超临界CO₂提取茶叶中的咖啡因。在国内，初期超临界CO₂萃取茶叶中咖啡因的工艺基本上套用国外咖啡豆脱除咖啡因的生产方法，侧重于咖啡因单种成分的提取，造成许多有效成分的损失。鉴于此，王振馄开发的超临界多元流体加工茶叶的方法及产品，此工艺的技术特征表现在膨化茶叶后分别选择性地脱除茶叶中的芳香精油、咖啡因及茶多酚等技术。岳鹏翔等人发现超临界CO₂萃取技术能有效脱除茶叶中大部分的咖啡碱，较佳的茶叶含水量为40％左右。孙传经等人研究超临界CO₂反向提取茶中儿茶素的可行性，取得了较为完整的生产工艺参数及技术。

发明内容

目前，采用超临界CO₂萃取工艺从茶叶中选择性脱除咖啡因，咖啡因的脱除率低于70％，茶多酚的损失率5％以上。本发明所要解决的技术问题是改善超临界CO₂萃取工艺夹带剂极性精准可调范围，从茶叶中高选择性脱除咖啡因，同时保留茶叶里大量的儿茶素，得到高品质脱咖茶。另外，集成分子蒸馏技术从茶叶浸膏中回收芳香精油和咖啡因等天然活性物。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：以粉碎的茶叶末或低档茶为原料，以亲水性离子液体和乙醇水溶液复配为夹带剂，采用超临界CO₂萃取技术提取茶叶浸膏，同时制备脱咖茶。然后将茶叶浸膏融化，集成分子蒸馏技术从茶叶浸膏中回收芳香精油和咖啡因等天然活性物。

具体步骤如下：

(1)粉碎的茶叶在复配夹带剂中浸泡茶叶1～24h后，放入超临界CO₂设备的萃取釜中；

(2)食品级CO₂经冷却系统后，由高压泵加压，在设定的超临界状态下和夹带剂一起进入所述萃取釜中；

(3)茶叶可溶性成分被CO₂溶解并携带依次进入分离釜，通过调节分离釜的压力和温度，使CO₂与其所携带的组分分离；

(4)从第一个分离釜的底部收集茶叶浸膏，从萃取釜内得到脱咖茶叶。

进一步地，本发明所述萃取釜中设定的超临界状态工艺参数为：萃取压力15～40MPa，萃取温度30～60℃，萃取时间0.5～5小时，所述茶叶的粒度≥40目，二氧化碳流量10～60L/h。

进一步地，本发明夹带剂为质量百分含量2～80％亲水性离子液体和0～100％乙醇水溶液复配溶剂，离子液体阳离子为烷基咪唑阳离子，阴离子为烷基磷酸酯阴离子或烷基四氟硼酸阴离子，在第二个分离釜的底部回收复配夹带剂；

进一步地，本发明所述分离釜有两个，在第一个分离釜中，压力8～9MPa，分离温度为30～55℃；在第二个分离釜中，压力4～6MPa，分离温度为30～50℃。

进一步地，本发明所述分子蒸馏精制茶叶浸膏的工艺参数为：蒸发温度60～150℃、冷凝温度为0～25℃，体系绝对压力0.1～5Pa，刮膜转速100～300r/min，进料速率为50～350mL/h。

与现有技术相比，本发明的优点是：(1)采用了亲水性离子液体和乙醇水溶液复配超临界流体CO₂的夹带剂，具有极性可精准控制，实现高选择性脱除咖啡因，同时还能保留茶叶里大量的儿茶素，得到脱咖茶；(2)集成超临界CO₂萃取和短程分子蒸馏技术，具有操作温度低、不需添加化学成分，回收的茶叶精油香味自然浓郁。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

实施例1

以粉碎的茶叶末或低档茶为原料，茶叶的粉碎粒度为40目，称量500g茶叶，在复配夹带剂中浸泡2h后，装入超临界CO₂设备的萃取釜中。食品级CO₂从钢瓶出发，经过冷却系统后由高压泵加压，再在设定的超临界状态下进入萃取釜中进行超临界CO₂萃取。萃取釜中设定的超临界状态工艺参数为：夹带剂为质量百分含量5％的1，3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐、10％乙醇、85％水组成复配溶剂，萃取压力20Mpa，萃取温度40℃，萃取时间3小时，二氧化碳流量30L/h。萃取釜内的茶叶中的可溶性成分被所述CO₂溶解、并由CO₂携带依次进入第一个分离釜和第二个分离釜，通过调节两个分离釜的压力和分离温度到所需值，使CO₂与其所携带的组分分离。其中，在第一个分离釜中，压力为9MPa，分离温度为40℃；在第二个分离釜中，压力为4MPa，分离温度为35℃。从第一个分离釜的底部，收得茶叶浸膏。萃取结束后，以国标法分析茶叶中咖啡因和茶多酚含量。计算的咖啡因脱除率为67.3％，茶多酚损失率4.9％。

分子蒸馏设备加热板的蒸发温度85℃、冷凝温度达到3℃，体系绝对压力1Pa，刮膜转速为150r/min、进料速率为100mL/h。从分子蒸馏设备的两个出料口分别得到重组分和轻组分，轻组分为颜色较淡的茶叶精油，香味自然浓郁。

实施例2

本实施例的工艺步骤与实施例1的相同，其中，所用茶叶的碎粒度为60目，在复配夹带剂中浸泡2h。萃取釜中设定的超临界状态工艺参数为：夹带剂为质量百分含量10％的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、20％乙醇、70％水组成复配溶剂，萃取压力30Mpa、萃取温度45℃、萃取时间2小时、二氧化碳流量35L/h。在第一个分离釜中：压力8MPa，分离温度40℃；在第二个分离釜中：压力6MPa，分离温度35℃。计算咖啡因的脱除率为71.8％，茶多酚的损失率3.6％。

蒸馏柱加热板的蒸发温度110℃、冷凝温度10℃，体系绝对压力0.1Pa，刮膜的转速200r/min、进料速率为200mL/h，得到颜色较深的茶叶精油，香味自然浓郁。

实施例3

本实施例的工艺步骤与实施例1的相同，其中，所用茶叶的碎粒度为40目，在复配夹带剂中浸泡3h；萃取釜中设定的超临界状态工艺参数为：夹带剂为质量百分含量5％的1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐、5％乙醇、90％水组成复配溶剂，萃取压力30MPa，萃取温度50℃，萃取时间2小时，二氧化碳流量40L/h。在第一个分离釜中：压力9MPa，分离温度40℃；在第二个分离釜中，压力6MPa，分离温度35℃。萃取结束时，计算咖啡因的脱除率为80.5％，茶多酚的损失率3.1％。

分子蒸馏柱的加热板蒸发温度100℃、冷凝温度达到5℃，体系绝对压力0.5Pa，刮膜的转速200r/min，进料速率为150mL/h，得到颜色较深的茶叶精油，香味自然浓郁。

除上述实施例外，本发明还可有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种茶叶天然活性物和脱咖茶的制备方法，其特征是包括如下步骤：

(1)将粉碎的茶叶末或低档茶在复配夹带剂中浸泡1～24h后，放入超临界CO₂设备的萃取釜分离；

(2)萃取釜内茶叶的可溶性成分被CO₂选择性溶解并携带进入分离釜，通过调节分离釜的压力和温度，使CO₂与其所携带的组分分离；

(3)从第一个分离釜的底部收集茶叶浸膏，从萃取釜内得到脱咖茶叶；

(4)然后用分子蒸馏精制茶叶浸膏，分离茶精油和咖啡因等天然活性物。

2.根据权利要求1所述，其特征是：超临界CO₂萃取工艺的夹带剂为质量百分含量2～80％亲水性离子液体和0～100％乙醇水溶液复配溶剂，离子液体阳离子为烷基咪唑阳离子，阴离子为烷基磷酸酯阴离子或烷基四氟硼酸阴离子，在第二个分离釜的底部回收复配夹带剂。

3.根据权利要求1或2所述，其特征是：萃取前先用复配夹带剂浸泡茶叶1～24h。

4.根据权利要求1所述，其特征是所述超临界萃取工艺参数为：萃取压力15～40MPa，萃取温度30～60℃，萃取时间0.5～5小时，所述茶叶的粒度≥40目，二氧化碳流量10～60L/h。

5.根据权利要求1所述，其特征是：原料为茶叶末或低档茶，茶叶种类为绿茶、红茶、黑茶、乌龙茶等。