專利名稱：用茶樹(shù)生葉制取低咖啡因速溶茶粉和天然咖啡因粗品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輕工業(yè)、化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及茶葉的加工技術(shù)，具體為一種用茶樹(shù)生葉直接制取低咖啡因速溶茶粉和天然咖啡因粗品的方法。
背景技術(shù)：
茶葉具有抗氧化、抗癌、抗輻射、降低膽固醇、防止動(dòng)脈硬化等多種功能，是最受消費(fèi)者喜歡的飲料之一。但由于茶葉中同時(shí)含有興奮大腦和刺激心臟的生物堿——咖啡因，對(duì)于部分神經(jīng)衰弱者以及孕婦、兒童和心臟功能衰弱的人群，長(zhǎng)期飲用咖啡因含量高的茶葉后，會(huì)導(dǎo)致身體不適或其它副作用。低咖啡因茶葉是既可滿足這些消費(fèi)群體對(duì)飲茶的需求、又可以避免普通茶葉高含量咖啡因?qū)λ麄兊牟焕绊懙漠a(chǎn)品，具有良好的市場(chǎng)前景。
作為飲料用的茶葉產(chǎn)品有兩種類型，一種是茶樹(shù)生葉經(jīng)過(guò)殺青、揉捻、干燥等加工工序獲得的干燥茶葉，即常見(jiàn)的茶葉；飲用時(shí)用熱水沖泡，飲其汁水，棄其渣。另一種是將干燥的茶葉經(jīng)過(guò)熱水提取獲得汁水，經(jīng)過(guò)濃縮、噴霧干燥或冷凍干燥，獲得粉狀的茶葉提取物，即速溶茶粉；飲用時(shí)用熱水或冷水溶解即可。由于速溶茶沒(méi)有茶渣，可以全部飲用，方便衛(wèi)生，非常適合辦公場(chǎng)所和餐館、會(huì)議等其它公共場(chǎng)所使用，更適合西方國(guó)家人民的生活方式。很被國(guó)內(nèi)國(guó)外市場(chǎng)看好。
現(xiàn)有的低咖啡因速溶茶粉制取主要有兩種方法，一是選用CO2超臨界技術(shù)等脫去咖啡因的茶葉為原料，經(jīng)提取、濃縮、噴霧干燥或冷凍干燥后獲得；二是用普通茶葉提取后，用二氯甲烷或三氯甲烷等有機(jī)溶劑除去咖啡因，經(jīng)濃縮、噴霧干燥或冷凍干燥后獲得。該兩種方法中，前者無(wú)有機(jī)溶劑殘留，產(chǎn)品質(zhì)量好，但成本高；后者存在嚴(yán)重的有機(jī)溶劑殘留，食品衛(wèi)生質(zhì)量無(wú)保證。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種直接利用茶樹(shù)生葉為原料，經(jīng)過(guò)蒸汽殺青、趁熱置于100℃熱水中處理脫去咖啡因，然后切碎、提取、濃縮、噴霧干燥或冷凍干燥制取低咖啡因速溶茶粉的方法，同時(shí)利用處理茶葉后并含有較高咖啡因濃度的廢水經(jīng)過(guò)過(guò)濾、濃縮和噴霧干燥，獲得天然咖啡因粗品。
本發(fā)明為達(dá)到以上目的，是通過(guò)這樣的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的用茶樹(shù)生葉制取低咖啡因速溶茶粉和天然咖啡因粗品的方法包括以下步驟(1)使用夾層提取罐，裝入純凈水，通入蒸汽將水加熱至100℃；
(2)將茶樹(shù)生葉經(jīng)＞125℃蒸汽殺青；(3)按每升100℃純凈水加入殺青后的熱茶葉0.05～0.2千克計(jì)加入熱茶葉，并連續(xù)通入蒸汽使水溫保持100℃處理1～15分鐘；(4)取出提取罐中的茶葉并用自來(lái)水沖洗；(5)重復(fù)步驟(2)～(4)，直至提取罐熱水中的咖啡因濃度達(dá)到5克/升以上；(6)放出含5克/升以上咖啡因的熱水，經(jīng)雙聯(lián)過(guò)濾器過(guò)濾，濾液即為咖啡因提取液；(7)將步驟(4)沖洗后的茶葉切至粒徑＜5毫米的碎片；(8)按每升純凈水加入0.1～0.5千克茶葉碎片計(jì)，將上述茶葉碎片用85～100℃純凈水提取20～50分鐘，經(jīng)雙聯(lián)過(guò)濾器過(guò)濾后，棄茶葉渣，收集濾液即為低咖啡因茶葉提取液；(9)將上述低咖啡因茶葉提取液經(jīng)硅藻土過(guò)濾或0.25微米的醋酸纖維膜過(guò)濾后，用反滲透濃縮至濃度為每升含固型物100～150千克，再減壓濃縮至濃度每升含固型物250～500千克，獲低咖啡因茶葉濃縮液；(10)將低咖啡因茶葉濃縮液噴霧干燥或冷凍干燥，獲低咖啡因速溶茶粉。
(11)將步驟(6)所獲咖啡因提取液按步驟(9)、(10)的方法濃縮、干燥成固體天然咖啡因粗品。
上述發(fā)明方案可以歸納為以下工藝流程1)、脫除茶樹(shù)生葉的咖啡因在夾層提取罐內(nèi)加入經(jīng)反滲透處理的純凈水，通入蒸汽將水加熱至100℃。為了保持水溫及保證脫除咖啡因效果，首先將茶樹(shù)生葉經(jīng)＞125℃蒸汽殺青，將殺青后的熱茶葉與水按1∶5～1∶20千克/升的重量體積比加入茶葉，并連續(xù)通入蒸汽使水溫保持100℃處理1-15min。處理完成，將茶葉取出并用自來(lái)水沖洗。在提取罐熱水中繼續(xù)加入茶樹(shù)殺青葉重復(fù)上述過(guò)程，直至熱水的咖啡因濃度達(dá)到5克/升以上后，將含咖啡因的熱水放出并通過(guò)雙聯(lián)過(guò)濾器過(guò)濾，泵入干凈的貯藏罐，即為咖啡因提取液。然后對(duì)提取罐重新注入純凈水并加熱至100℃，繼續(xù)處理其它茶樹(shù)殺青葉；2)、茶葉切碎用茶葉揉切機(jī)或具有同等切碎效果的設(shè)備將上述脫除咖啡因并沖洗干凈的茶葉切碎(大?。?mm)，便于提取茶葉中兒茶素類等有效成分制取低咖啡因速溶茶；3)、茶葉提取將上述切碎的茶葉，用85℃以上純凈水按茶葉與水1∶2～1∶10千克/升的重量體積比提取20-50min，獲得的提取液即為低咖啡因茶葉提取液，放出并通過(guò)雙聯(lián)過(guò)濾器過(guò)濾后泵入另一個(gè)干凈的貯藏罐，棄取茶葉渣；換入新的85℃以上純凈水繼續(xù)提取新的脫除咖啡因茶葉；4)、過(guò)濾和濃縮將上述獲得的低咖啡因茶葉提取液，經(jīng)過(guò)硅藻土過(guò)濾和0.25μm的醋酸纖維膜等膜過(guò)濾，用反滲透濃縮至提取物濃度10-15％(w/v)，再減壓濃縮至25-50％(w/v)，得到低咖啡因茶葉濃縮液；5)、干燥將上述低咖啡因茶葉濃縮液經(jīng)過(guò)噴霧干燥或冷凍干燥，即可得到低咖啡因速溶茶粉。
6)、制取天然咖啡因粗品將上述步驟1)獲得的含咖啡因的廢液，按照上述步驟4)和步驟5)操作進(jìn)行過(guò)濾和濃縮、干燥，即可得到天然咖啡因粗品。
本發(fā)明的制取低咖啡因速溶茶粉和天然咖啡因粗品的方法，直接利用茶樹(shù)生葉為原料加工，減少了以往以干燥茶葉為原料加工速溶茶技術(shù)中的茶葉初制過(guò)程，降低生產(chǎn)能耗；由于溫度對(duì)提取效果有重要影響，本發(fā)明在熱水處理脫除咖啡因之前先用＞125℃的蒸汽殺青，有利于保持水溫并提高脫咖啡因效果，整個(gè)脫咖啡因過(guò)程不使用有機(jī)溶劑和其它化學(xué)物質(zhì)，提高了低咖啡因速溶茶產(chǎn)品的質(zhì)量安全性；同時(shí)，將熱水脫除茶樹(shù)生葉咖啡因后含有高濃度咖啡因的廢水回收，并加工成天然咖啡因粗品，既充分利用茶葉資源，又解決了熱水脫除咖啡因工藝產(chǎn)生的廢水排放問(wèn)題，減少環(huán)境污染，能適應(yīng)大規(guī)模使用。利用本發(fā)明技術(shù)制取的低咖啡因速溶茶粉，其兒茶素類總含量達(dá)到259g/kg以上，咖啡因含量14.2g/kg以下。利用本發(fā)明的方法，得到的副產(chǎn)物——咖啡因粗品，咖啡因含量350g/kg以上。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1、用茶樹(shù)生葉直接制取低咖啡因速溶茶粉和天然咖啡因粗品的方法，工藝流程如下1)、脫除茶樹(shù)生葉咖啡因在夾層提取罐內(nèi)加入經(jīng)反滲透處理的純凈水0.5m3，通入蒸汽將水加熱至100℃。將茶樹(shù)生葉經(jīng)過(guò)130℃蒸汽殺青17秒，按每升水中加入0.125千克茶葉計(jì)，將茶樹(shù)殺青葉放入吊籃(每次40kg/次)并放入提取罐沉入熱水中，在連續(xù)通入蒸汽使水溫保持100℃條件下處理8～12min。將茶葉取出并用自來(lái)水沖洗。連續(xù)提取20次共處理茶樹(shù)生葉800kg，其中每次取出茶葉后，加入適當(dāng)量的純凈水，使提取罐水位保持不變。處理結(jié)束時(shí)，提取罐中水經(jīng)雙聯(lián)過(guò)濾器過(guò)濾，存放于貯藏罐，數(shù)量為為485L，經(jīng)HPLC測(cè)定，其咖啡因濃度為9.8g/L。
2)、茶葉切碎用茶葉揉切機(jī)將上述脫除咖啡因并沖洗干凈的茶葉切碎成粒徑＜5mm的碎片。
3)、茶葉提取將上述茶葉碎片(每次100kg)，按每升水5千克茶葉碎片計(jì)加入100℃的純凈水，提取50min，將獲得的低咖啡因茶葉提取液放出，并通過(guò)雙聯(lián)過(guò)濾器過(guò)濾后泵入干凈的貯藏罐，棄取茶葉渣；換入新的純凈水并加熱，提取其余茶葉，共提取8次，獲得低咖啡因茶葉提取液3600L。
4)、過(guò)濾和濃縮將上述獲得的茶葉提取液，經(jīng)過(guò)硅藻土過(guò)濾和0.25μm的醋酸纖維膜等膜過(guò)濾，用反滲透方法濃縮至濃度13.6％(w/v)，再減壓濃縮至29.6％(w/v)，共獲得203L低咖啡因茶葉濃縮液。
5)、干燥將上述低咖啡因茶葉濃縮液經(jīng)過(guò)噴霧干燥，得到低咖啡因速溶茶粉60.4kg，折合每100kg茶樹(shù)生葉獲得低咖啡因速溶茶粉7.6kg。質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1，咖啡因含量為9.32g/kg，兒茶素類總含量261.58g/kg。
6)對(duì)比試驗(yàn)為了比較本發(fā)明方法的脫咖啡因效果，將經(jīng)過(guò)130℃蒸汽殺青后的茶葉(200kg)直接進(jìn)入工藝2)、3)、4)和5)，得到速溶茶粉16.5kg，折合每100kg茶樹(shù)生葉獲得速溶茶粉8.2kg。質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1，咖啡因含量為63.39g/kg，兒茶素類總含量279.10g/kg。
按照表1的結(jié)果計(jì)算，本發(fā)明獲得的低咖啡因速溶茶粉咖啡因含量為產(chǎn)品干重的0.932％(w/w)(對(duì)照為6.393％，w/w)，兒茶素類總量26.158％(w/w)(對(duì)照為27.910％，w/w)，咖啡因脫除效果達(dá)到85％以上，兒茶素類保留量93％以上。
表1 實(shí)施例1獲得的低咖啡因速溶茶粉成分含量(g/kg)

7)、天然咖啡因粗品制備將上述工藝1)獲得的含咖啡因?yàn)V液廢水，按照上述工藝4)和5)操作進(jìn)行過(guò)濾和濃縮、干燥，得到天然咖啡因粗品9.3kg，其成分含量見(jiàn)表2，咖啡因含量達(dá)到干重的40.116％。
表2 實(shí)施例1獲得的天然咖啡因粗品的成分含量(g/kg)

實(shí)施例2、用茶樹(shù)生葉直接制取低咖啡因速溶茶粉和天然咖啡因粗品的方法，依次進(jìn)行以下工藝流程1)、脫除茶樹(shù)生葉咖啡因在夾層提取罐內(nèi)加入經(jīng)反滲透處理的純凈水0.5m3，通入蒸汽將水加熱至100℃，將經(jīng)過(guò)135℃蒸汽殺青15秒的茶樹(shù)生葉按每升水中加入0.2千克的比例，使用吊籃(每次25kg/次)放入提取罐沉入熱水中，在100℃條件下處理1～5min。將茶葉取出并用自來(lái)水沖洗。連續(xù)提取30次共處理茶樹(shù)生葉750kg，其中每次取出茶葉后，加入適當(dāng)量的純凈水，使提取罐水位保持不變。處理結(jié)束時(shí)，提取罐中的廢水經(jīng)雙聯(lián)過(guò)濾器過(guò)濾，存放于貯藏罐，經(jīng)HPLC測(cè)定，其咖啡因濃度為6.4g/L，容量為480L。
2)、茶葉切碎按實(shí)施例1方法操作。
3)、茶葉提取將上述切碎的茶葉片(每次250kg)，按每升水2千克的比例放入100℃純凈水，提取50min，收集獲得的低咖啡因茶葉提取液，并通過(guò)雙聯(lián)過(guò)濾器過(guò)濾后泵入另一個(gè)干凈的貯藏罐，棄取茶葉渣；換入新的純凈水并加熱，提取其余殺青葉，共提取共3次，獲得茶葉提取液1256L。
4)、過(guò)濾和濃縮將上述獲得的茶葉提取液，經(jīng)過(guò)硅藻土過(guò)濾和0.25μm的醋酸纖維膜等膜過(guò)濾，用反滲透濃縮至濃度10.6％(w/v)，再減壓濃縮至25.3％(w/v)，共獲得217L低咖啡因茶葉濃縮液。
5)、干燥將上述低咖啡因茶葉濃縮液經(jīng)過(guò)噴霧干燥，得到低咖啡因速溶茶粉53.1kg，折合每100kg茶樹(shù)生葉獲得低咖啡因速溶茶粉7.1kg。質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3，咖啡因含量為14.14g/kg，兒茶素類總含量259.16g/kg。
表3 實(shí)施例2獲得的低咖啡因速溶茶粉成分含量(g/kg)

6)、天然咖啡因粗品制備方法同實(shí)施例1，得到天然咖啡因粗品4.6kg，其成分含量見(jiàn)表4，咖啡因含量為35.116％(w/v)。
表4 實(shí)施例2獲得的天然咖啡因粗品的成分含量(g/kg)

實(shí)施例3、用茶樹(shù)生葉直接制取低咖啡因速溶茶粉和天然咖啡因粗品的方法，依次進(jìn)行以下步驟1)、脫除茶樹(shù)生葉咖啡因在夾層提取罐內(nèi)加入經(jīng)反滲透處理的純凈水0.5m3，通入蒸汽將水加熱至100℃，將經(jīng)過(guò)130℃蒸汽殺青17秒后的茶葉按每升水0.05千克茶葉的比例(每次100kg/次)乘于吊籃并放入提取罐沉入熱水中，在100℃條件下處理10～15min。將茶葉取出并用自來(lái)水沖洗。連續(xù)處理5批殺青葉共500kg。其它操作同實(shí)施例1。處理完畢，共獲得491L含咖啡因?yàn)V液，其咖啡因濃度為6.1g/L。
2)、茶葉切碎操作同實(shí)施例1步驟2)；3)、茶葉提取將上述切碎的茶葉片(每次50kg)，按每升水10千克的比例，用85℃純凈水提取20min，放出低咖啡因茶葉提取液，通過(guò)雙聯(lián)過(guò)濾器過(guò)濾后泵入另一個(gè)干凈的貯藏罐，棄取茶葉渣；換入新的純凈水加熱至100℃，提取其余殺青葉，共提取10批，獲得茶葉提取液4250L。
4)、過(guò)濾和濃縮將上述獲得的茶葉提取液，經(jīng)過(guò)硅藻土過(guò)濾和0.25μm的醋酸纖維膜等膜過(guò)濾，用反滲透濃縮至濃度14.8％(w/v)，再減壓濃縮至49.8％(w/v)，共獲得82L低咖啡因茶葉濃縮液。
5)、干燥將上述低咖啡因茶葉濃縮液經(jīng)過(guò)冷凍干燥，得到低咖啡因速溶茶粉39.6kg，折合每100kg茶樹(shù)生葉獲得低咖啡因速溶茶粉7.9kg。質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5，咖啡因含量為9.10g/kg，兒茶素類總含量270.82g/kg。
表5 實(shí)施例3獲得的低咖啡因速溶茶粉成分含量(g/kg)

6)、天然咖啡因粗品制備方法同實(shí)施例1流程7)，得到天然咖啡因粗品6.5kg，其成分含量見(jiàn)表6，咖啡因含量為451.25％(w/w)。
表6 實(shí)施例3獲得的天然咖啡因粗品的成分含量(g/kg)

最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.用茶樹(shù)生葉制取低咖啡因速溶茶粉和天然咖啡因粗品的方法，其特征在于以下步驟(1)使用夾層提取罐，裝入純凈水，通入蒸汽將水加熱至100℃；(2)將茶樹(shù)生葉經(jīng)＞125℃蒸汽殺青；(3)按每升100℃純凈水加入殺青后的熱茶葉0.05～0.2千克計(jì)加入熱茶葉，并連續(xù)通入蒸汽使水溫保持100℃處理1～15分鐘；(4)取出提取罐中的茶葉并用自來(lái)水沖洗；(5)重復(fù)步驟(2)～(4)，直至提取罐熱水中的咖啡因濃度達(dá)到5克/升以上；(6)放出含5克/升以上咖啡因的熱水，經(jīng)雙聯(lián)過(guò)濾器過(guò)濾，濾液即為咖啡因提取液；(7)將步驟(4)沖洗后的茶葉切至粒徑＜5毫米的碎片；(8)按每升純凈水加入0.1～0.5千克茶葉碎片計(jì)，將上述茶葉碎片用85～100℃純凈水提取20～50分鐘，經(jīng)雙聯(lián)過(guò)濾器過(guò)濾后，棄茶葉渣，收集濾液即為低咖啡因茶葉提取液；(9)將上述低咖啡因茶葉提取液經(jīng)硅藻土過(guò)濾或0.25微米的醋酸纖維膜過(guò)濾后，用反滲透濃縮至濃度為每升含固型物100～150千克，再減壓濃縮至每升含固型物250～500千克，獲低咖啡因茶葉濃縮液；(10)將低咖啡因茶葉濃縮液噴霧干燥或冷凍干燥，獲低咖啡因速溶茶粉。
2.按權(quán)利要求1所述用茶樹(shù)生葉制取低咖啡因速溶茶粉和天然咖啡因粗品的方法，其特征在于將步驟(6)所獲咖啡因提取液按步驟(9)、(10)的方法濃縮、干燥成固體天然咖啡因粗品。
全文摘要
用茶樹(shù)生葉制取低咖啡因速溶茶粉和天然咖啡因粗品的方法，直接利用茶樹(shù)生葉為原料，經(jīng)過(guò)＞125℃蒸汽殺青、趁熱置于100℃熱水中處理脫去咖啡因，切碎、提取、濃縮、噴霧干燥或冷凍干燥制取低咖啡因速溶茶粉，同時(shí)利用處理茶葉后含有較高咖啡因濃度的廢水經(jīng)過(guò)過(guò)濾、濃縮和噴霧干燥，獲得天然咖啡因粗品。脫咖啡因過(guò)程不使用有機(jī)溶劑和其它化學(xué)物質(zhì)，充分利用了茶葉資源，解決了熱水脫除咖啡因工藝產(chǎn)生的廢水排放問(wèn)題，減少環(huán)境污染，適應(yīng)大規(guī)模使用。利用本發(fā)明技術(shù)制取的低咖啡因速溶茶粉，其兒茶素類總含量達(dá)到259g/kg以上，咖啡因含量14.2g/kg以下。利用本發(fā)明的方法，得到的副產(chǎn)物——咖啡因粗品，咖啡因含量350g/kg以上。
文檔編號(hào)A23F3/00GK1911061SQ20061005318
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月29日
發(fā)明者梁月榮, 董俊杰, 林晨, 杜穎穎, 陸建良 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)