膜技术在茶叶深加工应用：澄清、分离、浓缩

膜技术在茶叶深加工应用：澄清、分离、浓缩 　　茶叶深加工主要包含：茶多酚、速溶茶、茶饮料、绿茶食品、茶饮品、茶叶中其他功能性有效成分的提取及茶叶下脚料的综合利用 　　概述 　　茶叶深加工主要是指对茶树全部或部分活体、初制品加工品进行精细加工，生产出含有茶叶固有特性或功能因子的新型食品、饮料、添加剂、日用品、保健品、天然药物等的过程。当前，茶叶深加工通常是根据终产品的不同而采用下述工艺过程： 　　鲜叶榨汁或用水、溶剂浸提干茶（取其可溶性成分）→过滤与离心（去其悬浮颗粒与杂质）→沉淀、萃取、离子交换、吸附、层析等（取其功能成分）→减压蒸馏、浓缩与回收→喷雾干燥或冷冻干燥。 　　存在的缺陷： 　　* 过滤、离心的工效不高，加工出的茶液透明度欠佳，速溶茶、茶提取物的冷溶性较差。 　　* 热敏性物质的损失与变化难以控制。 　　* 沉淀剂或溶剂萃取对目标物的选择性欠佳，产品得率较低，并且沉淀剂与溶剂的回收较为困难。 　　* 在提取功能性成分中，只取其一而废其它，茶叶利用不完全，产品纯度也不高。 　　* 耗能大，污染重，成本高。 　　因此，茶叶深加工领域中有赖于其它高新技术的应用。 　　膜技术经过多年的发展，已在食品、生物医药、环保、化工等领域得到较为广泛的应用。膜技术应用于茶叶深加工，不向分离体系添加化学成分，不改变目标产品的色、香、味，因而具有潜在的应用价值。当前，在茶叶深加工中膜技术应用较多的是微滤、超滤、纳滤、反渗透等，主要是根据分离体系中杂质颗粒的特性、有效成分的分子（或离子）大小、形状、电荷等特性和膜的分子筛效应与电荷效应而达到澄清、除菌、分离纯化、浓缩等效果。 　　膜技术在茶叶深加工中的应用特点是： 　　* 膜法澄清技术是替代传统澄清技术的有效措施 　　* 膜法除菌加工茶饮料 　　* 膜分离是富集茶叶功能成分以及制备特种茶叶提取物的有效途径 　　* 膜法浓缩是实现高效提制茶叶功能成分的保证 　　茶多酚的提取 　　1.茶多酚总述; 　　茶多酚是茶叶中酚类及其衍生物的总称，因此常称为多酚类。其主要成分是黄烷醇类、羟基-4-黄烷醇类、花色甘类、黄酮醇类和黄酮类。这些化合物都具有2- 苯基苯并吡喃的基本结构，故统称为类黄酮物质。茶叶中绿原酸、鸡鈉酸、咖啡酸等酚酸类化合物也是茶多酚的组分之一。在茶多酚各组分之一黄烷醇类为主，黄烷醇类优异儿茶素类物质为主。儿茶素类含量约占茶多酚总量的70%左右，包括4 种形式的儿茶素:没食子儿茶素没食子酸酯( EGCG) 、没食子儿茶素( EGC) 、儿茶素没食子酸酯( ECG) 、儿茶素( EC)。    它们在B 环和C 环上的酸性羟基具有很强的供氢能力,能中断自动氧化成氢过氧化物的连锁反应,从而阻断氧化过程。 　　茶多酚纯品为白色无定形粉末,易溶于热水、乙醇、乙酸乙酯,微溶于油脂。难溶于苯、氯仿、石油醚。略有吸湿性。耐热性及耐酸性好,在pH = 2～7 范围内均十分稳定。在碱性介质中不稳定,易氧化褐变。 　　2. 茶多酚的传统提取方法 　　目前从茶叶中制备茶多酚常用的方法主要分三类：溶剂提取法，离子沉淀法和柱分离制备法。 　　2.1溶剂提取法 　　溶剂提取法是用极性溶剂从茶叶中浸取，然后把浸取液进行液-液萃取分离，最后浓缩并得到产品。目前工业化生产茶多酚主要采用此法。产品收率为5% ～10%，产品的纯度约为80％～98%，咖啡因4%～7%。所用有机溶剂如：丙酮、乙醚、甲醇、己烷以及三氯甲烷等。该方法使用多种有机溶剂，生产成本高，有些有毒物质的有机浴剂使产品和操作不尽安全，且易造成环境污染。 　　2.2离子沉淀法 　　离子沉淀法是利用金属能够沉淀茶多酚，而使其与咖啡碱分离，如铜盐、铅盐或三氯化铝。该方法使用了对人体有毒的重金属作沉淀剂，影响制品安全。 　　2.3柱分离制备法 　　柱分离制备法有凝胶柱，吸附柱和离子交换柱。近年来注重提高纯度的研究，为此以层析柱分离的研究较多，此项技术的关键是柱填充料和淋洗研究表明，采用柱分离制备法茶多酚得率在4%-8%之间，纯度可达98.1%，如用凝胶柱分离可高度脱咖啡碱，其残留量仅为0.1%。但柱填充料如吸附型树脂，亲脂凝胶等非常昂贵，且淋洗时要用多种，大量有机溶剂，显然对工业化生产茶多酚是不合宜的。 　　3. 新技术——膜法提取技术 　　提取茶多酚时用短时间加热提取法：茶汁中加入0.01%左右果胶酶，在50℃下保温4小时，以分解果胶酶，从而可提高超滤时的透过速度。再用截留相对分子质量40000~50000的超滤（UF）膜进行分离，约12%茶多酚被截留，而咖啡碱不为膜所截留。透过液再用反渗透（RO）膜进行浓缩。茶多酚的平均截留率约为87%，比用蒸馏法的得率高18%以上。浓缩液再进行干燥后可得茶多酚产品。 · 行业聚焦： 双锥回转真空干燥机是集干燥和混合于一体的新型干燥机。将冷凝器，真空泵与干燥机配套，组成真空干燥装置。( 如不需回收容剂，冷凝器可不用)本机设计先进，内部结构简单，清扫容易，物料能全部排出，操作简便。能降低劳动强度改善工作环境。同时因容器本身回转时物料亦转动且器壁上不积料，故传热系数较高，干燥速率大、不仅节约能源，而且物料干燥均匀充分，质量好。常州干燥生产的双锥回转真空干燥机主要应用于制药、化工、食品、染料等行业物料的干燥。 　　双锥回转真空干燥机振动部分的重心的位置有很重要的意义.设计时应当使振动部分的国外发达国家在八十年代时已开始进行工业化微波真空干燥设备开发，并在实际应用中取得良好的效果。法国国际微波公司用微波真空干燥设备加工无籽葡萄干，将传统工艺65℃、24小时热风烘干变为50℃、5小时微波真空干燥，产品质量和产量都大大提高。鹏洲微波设备有限公司在国内率先开始研发微波真空设备，通过几年的努力，完成工业化10KW微波真空干燥设备研制。为制药工程、生物工程、化工工程、材料工程以及农副产品深加工提供了一种新型、高效的干燥设备。 　　如下是微波真空干燥设备的几大优点： 　　1、高效常规的真空干燥设备都采用蒸汽进行加热，需要从里到外进行加热，加热速度虽然中国制药设备产品经多年的发展，其应用也已经相当成熟，但制药企业的设备管理与采购人员对制药设备材料选择概念仍处于模糊状态，特别是对金属材料的选择更为扑朔迷离。认为选了316L材质便是符合了GMP，这个错误的观念在中国乃至国外相关人士有一定的的沉淀。虽然，笔者撰写过此类文章，人们对此有所改观，但仍有部分业内人士仍沉溺于此，这是对GMP的一种曲解，其也与GMP内含所相悖的。 　　1、GMP对制药设备材料的要求 　　(1)GMP(98版)1第32条认为：“与药品直接接触的设备表面应光洁、平整、易清洗或消毒、耐腐蚀，不与药品发生化学变化或吸附药品。”第34条认为：“……储罐和输送管道所用 　　传导干燥法通过金属等蜀面间接传递干燥所需要的热量。干燥速率比直接干燥法低。恒速干燥期间产品温度与加热源的温度没有关系，大体与装置内气体压力的饱和温度相同。为了提高干燥速率和防止干燥不均，通常用机械搅拌或使容器本身旋转，以增加或不断更新物料的传热面，因此有必要深入研究传热机构的附着问题。干燥装置本身价格昂贵，但其特点是集尘系统的负荷小，热效率高，溶剂容易回收，总的费用比直接干燥法便宜得多。 　　(1)带式干燥机 　　带式干燥机由若干个独立的单元段组成。每个单元段包括循环风机、加热装置、单独或公用的新鲜空气抽入系统和尾气排出系统。对干燥燥设备的能量利用率取决于干燥介质的初始和最终温度、环境温度及湿含量、供给和损失的热量，以及废气的循环等因素。提供给干燥设备的热量主要包括水分蒸发所需要的热量、物料升温所需要的热量及热损失三部分。评价干燥设备时，干燥设备的能量利用率是评价干燥设备的重要依据。 　　第二，干燥设备的应用行业很多，各行业都有其特殊性，对干燥设备的材质、结构及加工质量都有具体要求。因此，要求制造企业提供加工质量较高的干燥设备，以满足各行业对干燥设备的要求。加工质量是评价干燥设备的重要依据。 　　因此，评价干燥设备技术性与经济性的标准也基本在如上所述之中，当然，更多的标准，还需要在实践中去摸索。

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