一种茶叶下脚料的深加工工艺以及应用于该工艺中的超声波提取机的制作方法

本发明涉及茶叶深加工领域，尤其是指一种茶叶下脚料的深加工工艺以及应用于该工艺中的超声波提取机。

背景技术：

在茶叶生产过程中，会产生大量废弃的茶叶下脚料，使得茶叶的利用率低，现有部分技术利用茶叶下脚料提取茶叶中的活性物质，例如茶多酚、氧化还原酶、水解酶等，其中茶多酚作为一种天然的抗氧化剂，被广泛运用于食品、医学等多个领域，因此对茶叶下脚料进行茶多酚的提取具有重大意义。

中国专利文献公开了一种金花茶叶活性物质的提取方法（公开号cn107912567a），该发明属于茶叶深加工技术领域，具体地说是一种金花茶叶活性物质的提取方法。提取方法步骤包括：(1)制粉：采集新鲜的金花茶叶，用清水洗干净，沥干，放入反应釜中，通入液氮，加超高压进行浸渍处理，然后进行研磨粉碎得到金花茶叶粉末；(2)往金花茶叶粉末中加入磁化水，调节温度为60~80℃，然后进行高速剪切，加入酶分子印迹微球吸附多酚氧化酶和过氧化氢酶，滤除不溶物，获取金花茶叶有效成分溶液；(3)将得到的活性物质进行纯化，在获取的金花茶叶有效成分溶液中加入0.05%浓度的表面活性剂，再加入0.2~0.5%的葡萄糖酸-δ-内酯，0.4~0.6%的edta二钠，然后过滤，即得金花茶叶活性物质。

该专利文献虽然公开了一种结合超高压处理技术进行金花茶活性物质提取的方法，但其产生的有益效果不同于本发明，且其主要提取手段为通过分子印迹法进行活性物质的提取。

技术实现要素：

本发明提供一种结合超高压处理技术进行金花茶活性物质提取的方法，其主要目的在于克服现有的茶多酚提取技术中活性茶多酚提取率低、工艺复杂、易使茶多酚失活以及现有的超声波提取机无内置过滤装置，茶渣无法完全排出超声波提取机的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种茶叶下脚料的深加工工艺，包括以下步骤：

（1）粉碎：将茶叶下脚料去除茶梗，粉碎备用；

（2）一次提取：利用超声波法提取得到提取液ⅰ，将步骤（1）中粉碎后的茶叶下脚料与水按比例混合，置入超声波提取机中进行一次提取，提取条件为固体-液体比例1：20、超声时间13min、超声功率24%~25%；

（3）粗滤：提取液ⅰ在超声提取机中进行固液分离，分离后得到滤液ⅰ和滤渣；

（4）二次提取：将步骤（3）中的滤渣利用超高压提取法进行二次提取；将所述滤渣与水按照固体-液体比例1：20混合，倒入超高压冷等静压机的容器中进行超高压提取，提取条件为提取压力300~350mpa、提取时间6~10min，温度20~25℃，得到提取液ⅱ；

（5）粗滤：提取液ⅱ进入下卸料离心机进行固液分离，分离后得到滤液ⅱ；

（6）混合：将步骤（3）所得滤液ⅰ和步骤（5）所得滤液ⅱ混合，得到混合液；

（7）膜过滤：混合液经过膜过滤，得到滤液ⅲ；

（8）分离提纯：步骤（5）所得滤液ⅲ经过柱层析装置进行茶多酚的分离提取，得到洗脱液；

（9）干燥：对步骤（8）的洗脱液进行喷雾干燥，最终得到茶多酚粉末，即抗氧化剂成品。

进一步的，所述超高压冷等静压机为食品型冷等静压机，其型号为hpp200-380。

进一步的，所述步骤（5）中下卸料离心机为lgz1250型。

进一步的，所述步骤（5）中下卸料离心机的具体使用参数为进料时间15min、进料次数1次、分离时间8min、洗涤时间3min、洗涤次数2次、脱水时间8min。

进一步的，所述步骤（8）中选用pa型大孔吸附树脂进行茶多酚的分离提纯，分离参数为上样流速1.8~2bv/h、采用80%的乙醇洗脱并收集3bv的洗脱液。

一种应用于茶叶下脚料深加工工艺的超声波提取机，包括超声波发生机构、筒体、进料管、排液口，所述超声波发生机构装设于所述筒体外侧顶部，并延伸至内侧，所述进料管装设于所述筒体顶部，并延伸至所述筒体内，所述排液口开设于所述筒体底部，其与一排液管连通，所述排液管上装设有阀门，还包括过滤板，所述筒体内壁有一绕筒体内壁布设的凹型轨道，所述过滤板可活动地嵌设于所述凹型轨道内，所述筒体侧壁有一开口，且所述过滤板的抽拉侧嵌设于所述开口内，使所述过滤板能够通过该开口抽拉至所述筒体外侧，所述过滤板的抽拉侧装设有密封机构，使该密封机构能够将所述开口与所述过滤板间的间隙密封，所述筒体顶部还开设有一通气口，所述通气口与一通气管连通。

进一步的，所述密封机构包括密封圈、密封扣、紧固板，所述紧固板通过一螺杆将所述密封圈夹设于所述紧固板与所述过滤板抽拉侧之间。

进一步的，所述过滤板包括支撑框和过滤布，所述支撑框呈长方形结构，所述过滤布的四周嵌设于所述支撑框内，其能够完全覆盖所述支撑框内侧，所述支撑框两侧有与所述凹型轨道相匹配的长方体凸起，所述长方体凸起和所述凹型轨道皆与所述过滤板抽拉方向平行。

进一步的，所述筒体底部外侧轮廓呈长方形，且该筒体底部为一弧形结构。

进一步的，所述过滤板的抽拉侧内有一环形凹槽，所述螺杆上有环形凸台，所述螺杆通过所述环形凸台嵌设于所述环形凹槽内。

和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于:

1、本发明结构简单、实用性强，通过对茶叶下脚料进行两次提取，使茶叶下脚料中的茶多酚能够最大程度溶于溶剂中；一次提取采用超声波法，利用超声波将茶叶下脚料的细胞壁破碎，使溶质更容易从细胞内流出；对一次过滤后的滤渣进行二次提取，采用超高压处理技术，细胞壁已被破碎后的茶叶下脚料在超高压作用下，溶质能够快速溶解于溶剂中，并在卸压后流出细胞，使茶叶下脚料中的活性物质能够被最大程度地提取。

2、在本发明中，采用食品型冷等静压机对茶叶进行超高压提取，其压力范围更适用于茶叶中有效成分的提取。

3、在本发明中，采用下卸料离心机，使该速溶茶粉生产工艺实现自动化，下卸料离心机能够自动进料、自动过滤并进行自动卸料，且其能够对提取液进行初步过滤。

4、在本发明中，选用pa型大孔吸附树脂进行茶多酚的分离提纯，通过80%乙醇进行洗脱，能够得到高纯度的茶多酚，且该法对茶多酚的提取率高，采用大孔树脂，其成本低、无毒、环保、工艺简单、能耗低。

5、在本发明中，通过设置内置过滤板的超声波提取机，使茶渣能够在超声完成时直接进行粗滤；由于本生产工艺中，茶叶下脚料需在粉碎后进行提取，在完成超声波提取时，茶渣可通过过滤板与滤液分离，在完成卸料后，将过滤板从超声波提取机侧面取出，将茶渣从过滤板上卸下，在进行处理后可进入二次提取的工序，该超声波提取机能够提高生产效率，减少生产线投入成本，经济效益高且其结构简单，操作便捷。

6、在本发明中，设置密封机构，通过密封圈、密封扣、紧固板能够使过滤板抽拉侧与开口间的间隙密封，使筒体在密封状态下进行超声工作，防止物料泄漏。

7、在本发明中，设置过滤板，将过滤布的四周嵌设于支撑框内，使茶渣混合液在卸料时，能够直接进行茶渣的粗滤，茶叶下脚料被粉碎后的形成的茶渣在卸料时无法通过过滤布，在完成卸料后，将过滤板抽拉出筒体，取出滞留于过滤布上的茶渣进行二次提取。

8、在本发明中，筒体底部设置为弧形结构，在卸料时，滤液将沿弧形结构往下流动，能够减少滤液在筒体内的残留。

9、在本发明中，设置环形凹槽和环形凸台，使螺杆能够沿过滤板抽拉的方向活动，过滤板在抽拉的过程中，在环形凸台和环形凹槽的相互作用下，过滤板能够被抽拉至筒体外，同时能够确保密封圈始终被夹设于紧固板和过滤板的抽拉侧之间。

附图说明

图1为本发明中所述超声波提取机的剖视图。

图2为图1中a部分的放大图。

图3为本发明中所述过滤板的结构示意图。

图4为本发明中所述超声波提取机的俯视图。

图5为本发明中所述凹型轨道的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例1：

一种茶叶下脚料的深加工工艺，包括以下步骤：

（1）粉碎：将茶叶下脚料去除茶梗，粉碎备用；

（2）一次提取：利用超声波法提取得到提取液ⅰ，将步骤（1）中粉碎后的茶叶下脚料与水按比例混合，置入超声波提取机中进行一次提取，提取条件为固体-液体比例1：20、超声时间13min、超声功率24%~25%；

（3）粗滤：提取液ⅰ在超声波提取机中静置3min后，开始卸料，即可将固液分离，得到滤液ⅰ和滤渣；

（4）二次提取：将步骤（3）中的滤渣利用超高压提取法进行二次提取；将滤渣与水按照固体-液体比例1：20混合，倒入超高压冷等静压机的容器中进行超高压提取，提取条件为提取压力300mpa、提取时间10min，温度20~25℃，得到提取液ⅱ；

（5）粗滤：提取液ⅱ进入下卸料离心机进行固液分离，分离参数为进料时间15min、进料次数1次、分离时间8min、洗涤时间3min、洗涤次数2次、脱水时间8min，分离后得到滤液ⅱ；

（6）混合：将步骤（3）所得滤液ⅰ和步骤（5）所得滤液ⅱ混合，得到混合液；

（7）膜过滤：混合液经过膜过滤，得到滤液ⅲ；

（8）分离提纯：步骤（5）所得滤液ⅲ经过柱层析装置进行茶多酚的分离提取，填料为pa型大孔吸附树脂，上样流速1.8~2bv/h、采用80%的乙醇洗脱并收集3bv的洗脱液；

（9）干燥：对步骤（8）的洗脱液进行喷雾干燥，最终得到茶多酚粉末，即抗氧化剂成品。

实施例2：

一种茶叶下脚料的深加工工艺，包括以下步骤：

（1）粉碎：将茶叶下脚料去除茶梗，粉碎备用；

（2）一次提取：利用超声波法提取得到提取液ⅰ，将步骤（1）中粉碎后的茶叶下脚料与水按比例混合，置入超声波提取机中进行一次提取，提取条件为固体-液体比例1：20、超声时间13min、超声功率24%~25%；

（3）粗滤：提取液ⅰ在超声波提取机中静置3min后，开始卸料，即可将固液分离，得到滤液ⅰ和滤渣；

（4）二次提取：将步骤（3）中的滤渣利用超高压提取法进行二次提取；将滤渣与水按照固体-液体比例1：20混合，倒入超高压冷等静压机的容器中进行超高压提取，提取条件为提取压力320mpa、提取时间8min，温度20~25℃，得到提取液ⅱ；

（5）粗滤：提取液ⅱ进入下卸料离心机进行固液分离，分离参数为进料时间15min、进料次数1次、分离时间8min、洗涤时间3min、洗涤次数2次、脱水时间8min，分离后得到滤液ⅱ；

（6）混合：将步骤（3）所得滤液ⅰ和步骤（5）所得滤液ⅱ混合，得到混合液；

（7）膜过滤：混合液经过膜过滤，得到滤液ⅲ；

（8）分离提纯：步骤（5）所得滤液ⅲ经过柱层析装置进行茶多酚的分离提取，填料为pa型大孔吸附树脂，上样流速1.8~2bv/h、采用80%的乙醇洗脱并收集3bv的洗脱液；

（9）干燥：对步骤（8）的洗脱液进行喷雾干燥，最终得到茶多酚粉末，即抗氧化剂成品。

实施例2：

一种茶叶下脚料的深加工工艺，包括以下步骤：

（1）粉碎：将茶叶下脚料去除茶梗，粉碎备用；

（2）一次提取：利用超声波法提取得到提取液ⅰ，将步骤（1）中粉碎后的茶叶下脚料与水按比例混合，置入超声波提取机中进行一次提取，提取条件为固体-液体比例1：20、超声时间13min、超声功率24%~25%；

（3）粗滤：提取液ⅰ在超声波提取机中静置3min后，开始卸料，即可将固液分离，得到滤液ⅰ和滤渣；

（4）二次提取：将步骤（3）中的滤渣利用超高压提取法进行二次提取；将滤渣与水按照固体-液体比例1：20混合，倒入超高压冷等静压机的容器中进行超高压提取，提取条件为提取压力350mpa、提取时间10min，温度20~25℃，得到提取液ⅱ；

（5）粗滤：提取液ⅱ进入下卸料离心机进行固液分离，分离参数为进料时间15min、进料次数1次、分离时间8min、洗涤时间3min、洗涤次数2次、脱水时间8min，分离后得到滤液ⅱ；

（6）混合：将步骤（3）所得滤液ⅰ和步骤（5）所得滤液ⅱ混合，得到混合液；

（7）膜过滤：混合液经过膜过滤，得到滤液ⅲ；

（8）分离提纯：步骤（5）所得滤液ⅲ经过柱层析装置进行茶多酚的分离提取，填料为pa型大孔吸附树脂，上样流速1.8~2bv/h、采用80%的乙醇洗脱并收集3bv的洗脱液；

（9）干燥：对步骤（8）的洗脱液进行喷雾干燥，最终得到茶多酚粉末，即抗氧化剂成品。

参照图1、图2、图3、图4和图5。一种应用于茶叶下脚料深加工工艺的超声波提取机，包括超声波发生机构1、筒体2、进料管3、排液口4，超声波发生机构1装设于筒体2外侧顶部，并延伸至内侧，进料管3装设于筒体2顶部，并延伸至筒体2内，排液口4开设于筒体2底部，其与一排液管41连通，排液管41上装设有阀门42，还包括过滤板5，筒体内壁有一绕筒体内壁布设的凹型轨道6，过滤板5可活动地嵌设于凹型轨道6内，筒体2侧壁有一开口21，且过滤板5的抽拉侧嵌设于开口21内，使过滤板5能够通过该开口21抽拉至筒体2外侧，过滤板5的抽拉侧装设有密封机构7，使该密封机构7能够将开口21与过滤板5间的间隙密封，筒体2顶部还开设有一通气口22，通气口22与一通气管23连通。

参照图1。超声波发生机构1包括超声波发生器11和声波管12，声波管12上端与超声波发生器11连接，其下端穿过筒体2顶部延伸至筒体2内。。声波管用于传递超声波发生装置所产生的超声波。

参照图2和图4。密封机构7包括密封圈71、密封扣72、紧固板73，紧固板73通过一螺杆74将密封圈71夹设于紧固板73与过滤板5抽拉侧之间。

参照图1和图3。过滤板5包括支撑框51和过滤布52，支撑框51呈长方形结构，过滤布52的四周嵌设于支撑框51内，其能够完全覆盖支撑框51内侧，支撑框51两侧有与凹型轨道6相匹配的长方体凸起511，长方体凸起511和凹型轨道6皆与过滤板5抽拉方向平行。

参照图1。筒体底部24外侧轮廓呈长方形，且该筒体底部24为一弧形结构。筒体底部设置为弧形结构，在卸料时，滤液将沿弧形结构往下流动，能够减少滤液在筒体内的残留。

参照图2。过滤板5的抽拉侧内有一环形凹槽53，螺杆74上有环形凸台741，螺杆74通过环形凸台741嵌设于环形凹槽53内。设置环形凹槽和环形凸台，使螺杆能够沿过滤板抽拉的方向活动，过滤板在抽拉的过程中，在环形凸台和环形凹槽的相互作用下，过滤板能够被抽拉至筒体外，同时能够确保密封圈始终被夹设于紧固板和过滤板的抽拉侧之间；且密封圈和紧固板在锁合状态下，密封圈将被紧固板和过滤板夹紧，此时螺杆会被朝筒体内的方向推，设置环形凹槽，能够给螺杆留有足够的活动空间。

参照图1、图2、图3、图4和图5。本发明中超声波提取机的具体实施方式为：

1、将茶渣和水形成的混合液通过进料管进入筒体内，且混合液高度应达到声波管长度2/3的位置；

2、设置提取时间和超声功率，开始超声波提取；

3、提取完成后，静置3min，使混合液中悬浮的茶渣下沉至过滤板上；

4、将排液管上的阀门开启，开始卸料，此时混合液将进行固液分离，滤液通过排液管排出；

5、排液完成后，取出过滤板，将过滤板上的茶渣卸下，进行二次提取。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。