一种亚临界流体脱除茶叶中咖啡因的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于茶叶处理领域，具体涉及一种亚临界流体脱除茶叶中咖啡因的方法。
【背景技术】
[0002] 茶叶中含有茶多酚、茶色素、茶蛋白、茶多糖、矿物质等多种营养成分及药效成分， 经现代科学证实，茶具有抗肿瘤、抗突变、抗衰老、抗疲劳、抗辐射、抗龋齿、消除重金属毒 害、代谢调节和生理调节、美容、抑制有害微生物、增强记忆及改善大脑功能等医疗或保健 功能。但是茶叶中也含有I. 2%-5. 9%的咖啡因等生物碱成分，而咖啡因高剂量或长期摄入 会对人体造成损害。咖啡因可产生刺激中枢神经、影响睡眠、增加血压、提高类风湿关节炎 的患病率、致突变以及引起婴儿早产等副作用。随着生活水平的提高，人们越来越追求健康 的生活方式，因此，为了顺应消费者对于健康的诉求，一些茶叶生产国和消费国，纷纷着手 研制低咖啡因或者脱咖啡因茶饮料。保持了茶叶风味和营养物质的脱咖啡因茶，不仅在亚 洲国家具有巨大的市场，在欧洲、北美等地的需求量和消费量也在迅速增长。
[0003] 现有技术中，大多采用加热升华，有机溶剂萃取、热水浸提及超临界二氧化碳萃取 的方法对茶叶中的咖啡因进行脱除。
[0004] 加热升华脱除咖啡因，例如，中国专利文献CN1097757A公开了一种从茶叶中提取 天然生物碱一咖啡因的制备方法，先用酒精回流浸提茶叶，再除去浸提液中部分脂溶性物 质，采用生、熟石灰作为鞣质等杂质的掩蔽剂，进一步升华，对咖啡因进行提取。但是，上述 加热升华脱除咖啡因的方法需要长时间的高温处理，对茶叶的损耗较大，会造成茶叶的香 味成分的严重流失，茶叶品质下降。
[0005] 采用有机溶剂脱除咖啡因的方法，容易造成溶剂残留，影响茶叶品质，不符合目前 消费者对于食品安全的期望。
[0006] 采用热水浸提的方法，将茶叶鲜叶进行浸提，然后经脱水、揉捻、干燥制成低咖啡 因茶叶，在浸提过程中会将茶叶中其他一些易溶于水的成分(如茶多酚、氨基酸等浸出），对 成品茶的风味有较大影响，且此法仅适用于绿茶脱咖啡因茶的生产，其他茶类不适合采用 热水浸提法，适用范围较小。
[0007] 超临界萃取法，作为一种新型无毒萃取技术已被广泛的应用于多种食品药品的萃 取领域，目前，也有多项超临界二氧化碳技术用于脱除茶叶中的咖啡因的相关专利。但是由 于超临界流体溶剂萃取咖啡因所需时间较长，并且需采用高压设备，因此，所需投资的设备 成本大,运行成本高,能耗也高,无法形成工业化大规模生产。
[0008] 中国专利文献CN10270135A中，也公开了一种脱除咖啡因的方法，以茶叶提取物 为原料，将茶叶提取物溶于乙酸乙酯或水中，采用固体酸阳离子交换树脂等交换柱进行连 续吸附，再脱除咖啡因获得流出液。上述方法只适用于对茶叶提取物的处理，且固体酸柱处 理量低，处理溶剂用量大，而且树脂需要不断再生，树脂寿命短，需要不断更换树脂，实际上 并不经济实用。
【发明内容】
[0009] 为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的脱除茶叶中咖啡因的方法， 或使处理后的茶叶品质下降、或生产成本过高的问题，从而提供了一种脱除咖啡因效果好、 设备成本低、处理后不会影响茶叶品质的亚临界流体脱除茶叶中咖啡因的方法。
[0010] 为解决上述技术问题，本发明的亚临界流体脱除茶叶中咖啡因的方法，包括以下 步骤，
[0011] 1)将茶叶浸泡于亚临界流体中，保持温度15-60°c，压力0.4-4MPa下，萃取 30-270min，得到萃取混合物；
[0012] 2)将步骤1)中得到的所述萃取混合物中的所述亚临界流体以及溶于所述亚临界 流体中的咖啡因提取物移除，即可得到脱除咖啡因茶叶。
[0013] 其中，所述亚临界流体是指某些化合物在温度高于其沸点但低于临界温度，且压 力低于其临界压力的条件下，以流体形式存在的该物质。本发明中，所述亚临界流体包括但 不限于丙烷、丁烷、异丁烷、二氯二氟甲烷、一氯三氟甲烷、二氯氟甲烷、三氯氟甲烷、1，2-二 氯四氟乙烷、1，1，1，2-四氟乙烷、二甲醚、乙醚中的一种或多种。
[0014] 优选的，所述亚临界流体为丁烷、二甲醚或两者的混合物。
[0015] 所述亚临界流体与所述茶叶的重量比为（0. 2-2) :1。
[0016] 在对所述茶叶进行萃取前，先对所述茶叶进行预处理：取助剂与所述茶叶混合，所 述助剂与所述茶叶的重量比为（5-75) : 100。
[0017] 所述助剂为水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、脂肪酸甲酯、四氢呋喃、己烷中的一种或多 种。需要说明的是，本发明的方法也可对未经上述预处理的茶叶进行咖啡因的脱除。
[0018] 进一步的，所述亚临界流体脱除茶叶中咖啡因的方法，还包括步骤3):控制温度为 30-60°C，真空度-0. 08~-0. 04MPa，使所述亚临界流体气化，与所述咖啡因提取物分离。
[0019] 需要说明的是，步骤2)中，将所述萃取混合物中的所述亚临界流体以及溶于所述 亚临界流体中的咖啡因提取物移除的方式可选用本领域的常规分离方法，本发明提供一种 具体的操作方式，所述步骤2)具体为：将步骤1)中得到的所述萃取混合物中的所述亚临界 流体以及溶于所述亚临界流体中的咖啡因提取物通过压力差压入分离釜中，萃取釜中留存 脱除咖啡因的茶叶及少量亚临界流体。同样的，步骤3)的具体操作方式也不唯一，本发明 提供一种具体的操作方式，所述步骤3)具体为：关闭萃取釜与分离釜之间的阀门，控制分 离釜温度为30-60°C，真空度-0. 08~-0. 04MPa，使所述亚临界流体气化，与所述咖啡因提 取物分离，咖啡因提取物在分离釜中沉淀富集。
[0020] 所述亚临界流体脱除茶叶中咖啡因的方法，还包括步骤4):收集并冷却步骤3)中 得到的气态的所述亚临界流体，将冷凝后液态的所述亚临界流体循环使用。
[0021] 将步骤2)中得到所述脱除咖啡因茶叶采用步骤1)和步骤2)处理若干次，优选为 1-5 次。
[0022] 所述亚临界流体脱除茶叶中咖啡因的方法，还包括步骤5):待萃取完毕后，萃取 釜抽真空至-〇. 〇4MPa，脱除剩余的亚临界流体冷凝至储罐中待用，即可得到脱除咖啡因茶 叶。
[0023] 所述茶叶为红茶、绿茶、乌龙茶中的一种。
[0024] 本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0025] (1)本发明的亚临界流体脱除茶叶中咖啡因的方法，采用亚临界流体对茶叶中的 咖啡因进行脱除，脱除效果好，经多次实验表明，其脱除率可达95%以上，同时，在萃取过程 中，温度较低，保证提取过程中茶叶的粗蛋白等生物活性物质不会因高温而被破坏，对茶叶 损耗较小；亚临界流体在常温下即可以完全挥发，产品中溶剂残留量低；萃取、分离过程所 需的压力都较低、所用试剂又可循环使用，设备及生产成本较低。另外，本发明的方法，在实 现良好的咖啡因脱除效果的同时，更可使脱除咖啡因的茶叶中的粗纤维、粗蛋白、多糖、矿 物质等成分保持基本不变，较好的保留了茶叶的香味成分，保证了茶叶的品质。
[0026] (2)本发明的亚临界流体脱除茶叶中咖啡因的方法，可脱除红茶、绿茶、乌龙茶中 的咖啡因，可广泛的应用于茶叶中咖啡因的脱除处理。
【具体实施方式】
[0027] 实施例1
[0028] 本实施例的亚临界流体脱除茶叶中咖啡因的方法中，采用的亚临界流体为丙烷， 处理的茶叶为绿茶，具体包括以下步骤：
[0029] 1)将上述茶叶浸泡于所述亚临界流体中，所述亚临界流体与所述茶叶的重量比为 0. 2:1 ;保持温度60°C，压力4MPa下，萃取270min，得到萃取混合物；
[0030] 2)将步骤1)中得到的所述萃取混合物中的所述亚临界流体以及溶于所述亚临界 流体中的咖啡因提取物通过压力差压入分离釜中，萃取釜中留存脱除咖啡因的茶叶及少量 亚临界流体。
[0031] 3)关闭萃取釜与分离釜之间的阀门，控制温度为60°C，真空度-0. 04MPa，使所述 亚临界流体气化，与所述咖啡因提取物分离。
[0032] 4)收集并冷却步骤3)中得到的气态的所述亚临界流体，将冷凝后液态的所述亚临 界流体循环使用。
[0033] 将步骤2)中得到所述脱除咖啡因茶叶采用步骤1)和步骤2)处理1次。
[0034] 5)将步骤1)中萃取釜抽真空至-0. 04MPa，脱除剩余的亚临界流体冷凝至储罐中 待用，即可得到脱除咖啡因茶叶。
[0035] 实施例2
[0036] 本实施例的亚临界流体脱除茶叶中咖啡因的方法中，采用的亚临界流体为 1，1，1，2-四氟乙烷，处理的茶叶为红茶，具体包括以下步骤：
[0037] 1)将上述茶叶浸泡于所述亚临界流体中，所述亚临界流体与所述茶叶的重量比为 1:1 ;保持温度40°C，压力I. 2MPa下，萃取30min，得到萃取混合物；
[0038] 2)将步骤1)中得到的所述萃取混合物中的所述亚临界流体以及溶于所述亚临界 流体中的咖啡因提取物通过压力差压入分离釜中，萃取釜中留存脱除咖啡因的茶叶及少量 亚临界流体。
[0039] 3)关闭萃取釜与分离釜之间的阀门，控制温度为30°C，真空度-0. 08MPa，使所述 亚临界流体气化，与所述咖啡因提取物分离。
[0040] 4)收集并冷却步骤3)中得到的气态的所述亚临界流体，将冷凝后液态的所述亚临 界流体循环使用。
[0041]将步骤2)中得到所述脱除咖啡因茶叶采用步骤1)和步骤2)处理5次。
[0042] 5)将步骤1)中萃取釜抽真空至-0. 04MPa，脱除剩余的亚临界流体冷凝至储罐中 待用，即可得到脱除咖啡因茶叶。
[0043] 实施例3
[0044] 本实施例的亚临界流体脱除茶叶中咖啡因的方法中，采用的亚临界流体为丁烷， 处理的茶叶为乌龙茶，具体包括以下步骤：
[0045] 1)将上述茶叶浸泡于所述亚临界流体中，所述亚临界流体与所述茶叶的重量比为 2:1 ;保持温度15°C，压力0. 4MPa下，萃取30min，得到萃取混合物；
[0046] 2)将步骤1)中得到的所述萃取混合物中的所述亚临界流体以及溶于所述亚临界 流体中的咖啡因提取物通过压力差压入分离釜中，萃取釜中留存脱除咖啡因的茶叶及少量 亚临界流体。
[0047] 3)关闭萃取釜与分离釜之间的阀门，控制温度为45°C，真空度-0. 04MPa，使所述 亚临界流体气化，与所述咖啡因提取物分离。
[0048] 4)收集并冷却步骤3)中得到的气态的所述亚临界流体，将冷凝后液态的所述