一种利用超临界二氧化碳萃取和多层膜分离制备速溶茶的方法

摘要

本发明公开了一种利用超临界二氧化碳萃取和多层膜分离制备速溶茶的方法。本发明所述方法是将茶叶经常规处理后，经超临界二氧化碳萃取和超滤膜、纳滤膜过滤后，得到茶有益组分，干燥后得到速溶茶。本发明上述方法可以去除茶叶中的有害病菌，无益成分和农药残留，显著降低铅等重金属的含量，提高了茶叶产品的质量以及卫生指标。

说明书

技术领域

    本发明涉及速溶茶制备工艺领域，具体涉及一种利用超临界二氧化碳萃取和多层膜分离制备速溶茶的方法。

背景技术

食品工业用速溶茶标准中指明，速溶茶分为纯速溶茶，调制速溶茶。纯速溶茶是指将茶叶或茶鲜叶用水提取，或将茶鲜叶榨汁，经加工制成的，除可在生产过程中加入抗氧化剂，稳定剂之外，不添加其他任何添加剂，具有原茶特有风味而没有茶渣的粉末状／片状或颗粒状固体。

申请号为201010199935.9的中国发明专利申请公开了一种速溶茶的制备方法，包括提取、浓缩和干燥三个步骤。其中，采用水为溶剂萃取茶叶中的可溶物质，得到提取液，再将提取液浓缩得到浓缩液，最后将浓缩液冷冻升华干燥，得到速溶茶。

该方法是以水为溶剂的常规方法。采用水作为溶剂，茶叶有益组分提取效率很低，在该方法中，提出采用沸水作为溶剂，其目的在于加强提取率，但这样容易造成有益组分，特别是芳香物质的挥发和破坏，且也不能充分提高提取的效率，不能解决“高效率、充分提取茶叶中的有益组分，并确保其完整性”的技术难点。

由于水作为溶剂提取率低，因此，在实际生产中，为提高茶叶有益组分的提取率，通常不使用水作为溶剂，而选择其它溶解度更强的溶剂，或使用更先进的微波辐照等提取工艺。

超临界二氧化碳萃取技术作为新兴的高效方法，在现有提取工艺中提取效率最高，而且可以实现自动化生产。但也存在不足，即二氧化碳作为溶剂存在很强的选择性。因此，当前在速溶茶的制取中，超临界二氧化碳萃取技术虽然已经有一些应用，但主要应用于制备有选择性组分的特殊速溶茶。

二氧化碳作为溶剂具有的选择性在于：易溶解分子量小的非极性化合物，如碳氢化合物、醚类、酮类、酯类和芳香族等化合物，也可部分溶解极性小的化合物，如脂肪酸、生物碱等，但难溶极性物质，如糖类、氨基酸和多酚类等。而对于速溶茶来说，多酚类也就是茶多酚，正是最重要的有益组分。

实践表明，在不使用夹带剂，常规参数下，茶多酚在超临界二氧化碳中的溶解度较低，其质量分率只有约                                               。

在选择合适的温度和压力，并使用适当的夹带剂的情况下，可大大提高茶多酚在二氧化碳中的溶解度，从而达到萃取茶多酚的目的。但同时却会降低其它有益组分，例如咖啡因的含量。

例如，申请号为200410013248.8的中国发明专利申请公开了高纯茶多酚提取方法，该方法是用超微细茶粉为原料，直接进行超临界二氧化碳萃取方法提取茶多酚。

在该方法中，虽然萃取了其中某种有益组分，例如茶多酚，却舍弃了茶叶中其余的有益组分，因此，这些方法并不适宜于制取常规，可直接饮用的速溶茶，不能解决“高效率、充分提取茶叶中的有益组分，并确保其完整性”的技术难点。

另一方面，也有通过采用常规方法萃取后，利用膜分离技术制取速溶茶的方法。

例如，申请号为201010542626.7的中国发明专利申请公开了一种高茶多酚速溶茶的加工技术，主要是采用茶叶为原料进行提取、渣液分离、离心。膜过滤、膜分离、浓缩，最后进行喷雾干燥或冷冻干燥等步骤，对经过膜过滤处理后的澄清茶提取液先进行膜分离，分别收集膜分离的截留液和透过液，然后对分离的截留液和透过液分别进行浓缩、干燥，制得完全溶解于水且速溶绿茶粉中茶多酚含量大于75%的速溶绿茶。

在该方法中，膜分离技术将茶提取液分为两部分，其中一部分为高茶多酚的速溶茶，另一部分为低茶多酚的速溶茶。通过该方法，尽管可以基本满足“充分提取茶叶中的有益组分，并确保其完整性”的目的，但却存在提取效率不高，而且不能除去萃取物中的无益物质，例如蛋白，以及有效降低有害物质，例如农药残留。

由此可见，现有技术不能提供一种同时满足以下要求的方法：

1. 茶叶有益组分提取效率高，且可自动化生产；

2. 充分提取茶叶中各类有益组分，不损失芳香物质，从而获得有益组分完整的高品质速溶茶；

3. 能充分去除茶组分中的无益杂质，例如胶体、淀粉、纤维、蛋白等；同时可以有效降低农药残留，重金属等。

发明内容

本发明的目的在于根据现有的速溶茶制备工艺中存在上述不足，提供一种可机械化、自动化制备高品质速溶茶的方法。使用本发明方法制得的速溶茶颗粒均匀，细小，有益组分完整，溶于水后颜色透亮无杂质，还能有效去除胶体、淀粉、纤维、蛋白等杂质，显著降低农药残留、重金属和有害病菌的含量。

本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：

一种利用超临界二氧化碳萃取和多层膜分离制备速溶茶的方法，包括如下步骤：

（1）选取茶叶，粉碎；

（2）超临界二氧化碳萃取茶浓缩液，得到组分完整的富集物后，加入水形成茶浓缩液； 

（3）通过超滤膜去除大分子杂质；

（4）通过纳滤膜分离提取茶叶中的有益组分；

（5）干燥上述有益组分，得到速溶茶。

作为一种优选方案，上述方法中，步骤（2）中所述超临界二氧化碳萃取的温度为30℃，压力为30MPa。选择低温30℃是为了保护茶叶中的芳香类物质，选择30MPa高压力是为了加快并加强萃取效率。

更进一步地，所述超临界二氧化碳萃取时，还使用了乙醇作为夹带剂，这样可以加强茶多酚的溶解度。

作为一种最优选方案，所述二氧化碳还经水湿化处理，这样可以充分萃取茶叶中的各种组分。

作为一种优选方案，上述方法中，步骤（3）中所述超滤膜容许5万~10万分子量的分子透过，这样可以有效去除茶提取液中的大分子杂质，如胶体、淀粉、纤维、蛋白等。

作为一种优选方案，上述方法中，步骤（4）中所述纳滤膜容许300~1000分子量的分子透过，这样可以将有益组分如茶多酚富集物、茶碱富集物、茶多糖富集物等分离出来。

作为一种优选方案，上述方法中，步骤（5）中所述干燥的方法为冷冻干燥。干燥的方法，如喷雾干燥，会挥发了大量的芳香物质，造成速溶茶无茶香，而且，如果温度较高的话，会损害茶的品质；冷冻干燥的好处在于，过程都在低温环境下完成，不但能够很好佑护茶香气，而且制得的速溶茶品质较高，不会发生变化。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

    （1）本发明采用超临界二氧化碳作为萃取方法，可大大提高萃取效率，同时安全可靠；

（2）本发明采用低温、高压的二氧化碳萃取，还通过使用夹带剂，可以克服二氧化碳有选择性溶解的问题，在有效保护芳香物质的同时，全面高效地萃取了茶叶中的各种组分；

（3）本发明还结合膜分离技术，通过超滤膜筛选有效去除萃取物中的无益杂质；通过纳滤膜分离提取萃取物中的有益组分，从而得到高品质速溶茶；

（4）本发明舍弃了纳滤膜分离提取后的残余物，可以有效降低农药残留和重金属含量。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。

实施例1  浓香型铁观音速溶茶的制备

浓香型铁观音是乌龙茶中的一种，主要产自安溪。茶叶应按独特的传统加工工艺制作而成，具有铁观音品质特征。浓香型铁观音感官指标分为五级。

1、选浓香型铁观音特级茶叶1KG作为标本，采用超临界二氧化碳，在30℃温度，30MPa的压力下，加入适量乙醇作为夹带剂，二氧化碳湿化处理，经充分萃取，得到萃取物。

2、加水，采用5万分子量的超滤膜进行超滤，除去大分子杂质，得到茶浓缩液。大多数病菌的分子量在5万以上，所以超滤过程可去除病菌。

3、选用500分子量的纳滤膜进行分离，提取到完整有益组分富集物。

4、干燥有益组分富集物，得到速溶茶385克，得率38.5%。

5、舍弃提取残余液。由于水的分子量是18，重金属如砷、铅等分子量均小于500，农药残留的分子量也基本小于500，因此能有效降低重金属含量和农药残留量。

经本工艺得到的速溶茶，香气清纯平正，音韵稍明，汤色金黄，清澈，质量得到明显提高。

1KG茶叶可得速溶茶385克，得率38.5%，效率较高。

超滤膜的过滤和提取残余液的舍弃，能有效去除胶体、淀粉、纤维、蛋白等杂质，显著降低农药残留、重金属和有害病菌的含量。

 

实施例2

感官评价结果

随机挑选100人，饮用本专利申请方法制得的清香型速溶绿茶，计算平均数后，得出下表1：

实施例3

本专利申请方法制得的速溶普洱茶理化指标如表2所示：

表2

实施例4

本专利申请方法制得的红茶速溶茶的微生物指标如表3所示：

表3

项  目指  标菌落总数，cfu/g≤100大肠菌群，MPN/100g≤6霉菌，cfu/g≤10致病菌（沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌）不得检出