專利名稱：一種茶渣的資源化利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種茶渣的利用方法，具體涉及采用陶瓷濾膜與有機(jī)/無機(jī)復(fù)合滲透 汽化膜組合工藝實(shí)現(xiàn)茶渣殘余有機(jī)芳香物質(zhì)提取、茶粉利用并實(shí)現(xiàn)水循環(huán)利用的速溶茶粉 制備所產(chǎn)生的茶渣的資源化利用方法，屬于植物提取與加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
茶葉全身都是寶。茶能清熱解毒，有提高人體免疫力之功效。現(xiàn)代生物化學(xué)和醫(yī)學(xué) 研究證明，在茶葉的化學(xué)成分中，有機(jī)化合物約有450種以上，無機(jī)礦物營(yíng)養(yǎng)元素不少于15 種，由此可見，茶葉對(duì)人體既有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，又有藥理作用，與人們的身體健康息息相關(guān)。綠茶 還具有防齲齒、殺菌、抗病毒、抗過敏、防輻射、保護(hù)肝臟、抗氣喘、消臭解毒等功效。按科研 部門取樣分析和企業(yè)測(cè)算，提取茶粉后的茶渣中含有的各種對(duì)人體有效成分仍保持在25% 以上。目前茶渣的處理方法大多是自然堆放、填埋被丟棄、或作為飼料及飼料添加劑。然而 大量的茶渣經(jīng)過日曬雨淋，大量的茶葉廢水流向周圍的農(nóng)田和河流，會(huì)產(chǎn)生臭氣，嚴(yán)重污染 了周圍的生態(tài)環(huán)境。芳香物質(zhì)是決定茶飲料品質(zhì)的重要因素之一。芳香物質(zhì)是指茶葉中含有的醇類、 酚類、醛類、酮類、酸類、酯類、含氮化合物等多類芳香物質(zhì)，它們共同影響著茶香，進(jìn)而影響 著茶飲料的口感。研究發(fā)現(xiàn)，茶葉中含有較多的營(yíng)養(yǎng)成分和藥用成分，而傳統(tǒng)的泡茶飲用的 方法，使飲用者吸收的營(yíng)養(yǎng)成分和藥用成分僅占茶葉的一部分，因此在廢棄的茶渣中，仍然 殘留較多的芳香物質(zhì)成分。經(jīng)過提取的茶渣仍殘留1% 2%的茶多酚，0. 1% 0. 3%的咖啡 堿，17% 19%的粗蛋白，16% 18%的粗纖維，其殘留的氨基酸中，賴氨酸和蛋氨酸的組份 含量則分別為1. 5% 2%和0. 5% 0. 7%，因此茶渣有較高的潛在利用價(jià)值?，F(xiàn)有技術(shù)對(duì)茶渣的利用方法主要是從茶渣中提取含量較多、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的單組分 物質(zhì)的方法，例如堿法提取蛋白、乙醇熱提法提取黃酮、溶劑萃取法和離子沉淀法相結(jié)合提 取茶多酚等。上述提取過程中，由于使用熱法或溶劑萃取，會(huì)造成芳香物質(zhì)成分的大量流 失；大量使用萃取劑，成本也較高；加之后續(xù)的產(chǎn)品分離能耗較高。雖然陶瓷膜過濾技術(shù)已應(yīng)用于茶渣浸提液中的蛋白質(zhì)、多糖、果膠、微生物等大分 子物質(zhì)的分離，然后對(duì)滲透液等進(jìn)行醇沉、萃取、離心分離等工藝后，分離出活性成分。然 而，陶瓷膜工藝雖然縮短了傳統(tǒng)工藝流程，但是后續(xù)步驟和傳統(tǒng)工藝一樣，并且最后提取的 仍是單一物質(zhì)，大部分活性物質(zhì)仍舊流失；濃縮后的料液沒有給出有效的處理方法；整個(gè) 過程的容積使用量仍然很大，污染也相對(duì)嚴(yán)重。因此，實(shí)現(xiàn)茶渣的清潔資源化利用，既可以 解決其環(huán)境問題，又可以增加經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中茶渣的利用方法中萃取劑使用量大，能耗 高，環(huán)境污染嚴(yán)重，以及利用效率低，利用度不高等技術(shù)問題，提供一種茶渣的資源再利用 的方法。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種茶渣的利用方法，其具體步驟如下
a)將茶渣放入水中進(jìn)行浸提；
b)浸提液泵入陶瓷膜分離器進(jìn)行過濾，得到的滲透液送入有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜過濾器， 收集后得到茶葉芳香物質(zhì)；有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜的截留液返回步驟a)作為浸提用水使用；
c)將陶瓷膜過濾后濃縮得到的浸提液送到板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離；
d)將板框過濾的濾餅通過氣流式噴霧器干燥、粉碎后制得超細(xì)顆粒狀的茶粉；板框過 濾的液體則返回步驟a)作為浸提用水使用。其中，所述的茶渣是指茶飲料生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢棄物；如有大顆粒的茶渣，則通 過沉降或粗過濾除去，并在步驟a)之前進(jìn)行機(jī)械粉碎制成粉末狀。其中，所述的步驟a)的浸提條件為溫度50 100°C，浸提時(shí)間15 100分鐘。其中，步驟b)所述的陶瓷膜分離器的膜孔徑為0. 01 1 μ m ；陶瓷材料為氧化鋁、 氧化鋯或氧化鈦中的一種或者幾種。其中，所述的步驟b)的陶瓷膜過濾條件為溫度10 70°C，壓力0.5 4X105Pa， 膜面流速1 5 m/s。其中，所述步驟b)的有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜過濾條件為溫度5 60°C，壓力60 8000 Pa。其中，所述步驟b)的有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜是指在陶瓷撐體上復(fù)合有機(jī)膜層制備而 成；其中，陶瓷材料為氧化鋁、氧化鋯或氧化鈦中的一種或者幾種；有機(jī)材料為聚二甲基硅 氧烷(PDMS)、聚甲基辛基硅氧烷(POMS)、聚醚共聚乙酰胺(ΡΕΒΑ)、乙酸甲酯、或甲基叔丁基 醚(MTBE)。本發(fā)明的有益效果在于
1、采用陶瓷膜分離和有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜分離組合工藝進(jìn)行茶渣的資源化回收利用， 既可以回收茶渣中殘余的有機(jī)活性成分，也可以將截留的固體物質(zhì)加工成超細(xì)茶粉，極大 的增加了茶渣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；
2、與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑萃取、離心分離、蒸發(fā)溶劑等方法相比，本發(fā)明的組合工藝不需要 添加任何藥劑，既降低了成本也縮短了分離工序，減輕了環(huán)境壓力，且膜分離工藝過程不需 要加熱處理，能耗降低；
3、膜分離效果顯著，陶瓷膜分離過程可以將所有的固體顆粒截留富集，板框壓濾后不 排放固體廢棄物；有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜分離工藝實(shí)現(xiàn)茶渣中芳香物質(zhì)的收率和純度大大高于 常規(guī)工藝；
4、整個(gè)流程實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，不向外排放廢液；
5、本發(fā)明屬于新型的膜分離耦合技術(shù)，不需要特別的加熱設(shè)備，能耗低，工藝流程短， 操作條件容易控制。


圖1為本發(fā)明所述的茶渣的利用方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，但不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1
將通過機(jī)械粉碎制成粉末狀的茶渣與水按照質(zhì)量比1:20進(jìn)行配置，50°C下浸提100 分鐘，將浸提液使用10 nm氧化鋁陶瓷濾膜過濾，控制操作條件溫度10°C，壓力4X105 Pa, 膜面流速5 m/s,穩(wěn)定通量維持在60 L/ (m2 · h)，將截留液濃縮80倍后放入300目濾布的 板框壓濾機(jī)中壓濾，其中濾餅通過氣流式噴霧器干燥后制得茶粉，壓濾液返回浸提工序循 環(huán)使用，陶瓷膜過濾滲透清液中不含有固體顆粒，使用PDMS/氧化鋁陶瓷復(fù)合膜進(jìn)行分離， 操作條件為溫度20°C，壓力1300 Pa,芳香物質(zhì)滲透率為2. 3 X 10_3 Kg/m_2 -h,采用氣相色譜 測(cè)得芳香物質(zhì)的收率高于95%，而常規(guī)工藝收率不超過80%。實(shí)施例2
將通過機(jī)械粉碎制成粉末狀的茶渣與水按照質(zhì)量比1 20進(jìn)行配置，50°C下浸提60分 鐘，將浸提液使用20 nm氧化鋯陶瓷膜過濾，控制操作條件溫度20°C，壓力0.5 X IO5 Pa，膜 面流速3 m/s，穩(wěn)定通量維持在80 L/(m2*h)，將截留液濃縮80倍后放入300目濾布的板 框壓濾機(jī)中壓濾，其中濾餅通過氣流式噴霧器干燥后制得茶粉，壓濾液返回浸提工序循環(huán) 使用，陶瓷膜過濾滲透清液中不含有固體顆粒，使用POMS/氧化鋯陶瓷復(fù)合膜進(jìn)行分離，操 作條件為溫度5°C，壓力60 Pa，芳香物質(zhì)滲透率為2. 5X 10_5 Kg/m_2 · h，采用氣相色譜測(cè)得 芳香物質(zhì)的收率高于95%，常規(guī)工藝收率不超過80%。實(shí)施例3
將通過機(jī)械粉碎制成粉末狀的茶渣與水按照質(zhì)量比1:20進(jìn)行配置，75°C下浸提75 分鐘，將浸提液使用50 nm氧化鈦陶瓷膜過濾，控制操作條件溫度5°C，壓力2. 4X IO5 Pa,膜 面流速2 m/s，穩(wěn)定通量維持在78 L/(m2*h)，將截留液濃縮80倍后放入300目濾布的板 框壓濾機(jī)中壓濾，其中濾餅通過氣流式噴霧器干燥后制得茶粉，壓濾液返回浸提工序循環(huán) 使用，陶瓷膜過濾滲透清液中不含有固體顆粒，使用PEBA/氧化鈦陶瓷復(fù)合膜進(jìn)行分離，操 作條件為溫度40°C，壓力3500 Pa,芳香物質(zhì)滲透率為8. 9 X 10_3 Kg/m_2 -h,采用氣相色譜測(cè) 得芳香物質(zhì)的收率高于95%，常規(guī)工藝收率不超過80%。實(shí)施例4
將通過機(jī)械粉碎制成粉末狀的茶渣與水按照質(zhì)量比1:20進(jìn)行配置，100°C下浸提15 分鐘，將浸提液使用250 nm氧化鈦-氧化鋯陶瓷膜過濾，控制操作條件溫度60°C，壓力 3 X IO5 Pa，膜面流速1 m/s，穩(wěn)定通量維持在110 L/(m2 *h)，將截留液濃縮80倍后放入300 目濾布的板框壓濾機(jī)中壓濾，其中濾餅通過氣流式噴霧器干燥后制得茶粉，壓濾液返回浸 提工序循環(huán)使用，陶瓷膜過濾滲透清液中不含有固體顆粒，使用MTBE/氧化鈦-氧化鈦陶 瓷復(fù)合膜進(jìn)行分離，操作條件為溫度80°C，壓力8000 Pa，芳香物質(zhì)滲透率為3.3 X 10_2 Kg/ m_2 ·1ι，采用氣相色譜測(cè)得芳香物質(zhì)的收率高于95%，常規(guī)工藝收率不超過80%。實(shí)施例5
將通過機(jī)械粉碎制成粉末狀的茶渣與水按照質(zhì)量比1 20進(jìn)行配置，80°C下浸提65分 鐘，將浸提液使用1 μ m氧化鋁-氧化鋯-氧化鈦陶瓷膜過濾，控制操作條件溫度70°C，壓 力IX IO5Pa,膜面流速4 m/s，穩(wěn)定通量維持在97 L/(m2 · h)，將截留液濃縮80倍后放入 300目濾布的板框壓濾機(jī)中壓濾，其中濾餅通過氣流式噴霧器干燥后制得茶粉，壓濾液返回
5浸提工序循環(huán)使用，陶瓷膜過濾滲透清液中不含有固體顆粒，使用乙酸甲酯/氧化鋁_氧 化鋯_氧化鈦陶瓷復(fù)合膜進(jìn)行分離，操作條件為溫度60 V，壓力4000 Pa,芳香物質(zhì)滲透率 為1. IXlO-2 Kg/m_2 · h，采用氣相色譜測(cè)得芳香物質(zhì)的收率高于95%，常規(guī)工藝收率不超過 80%。
權(quán)利要求
1.一種茶渣的利用方法，其特征在于具體步驟如下a)將茶渣放入水中進(jìn)行浸提；b)浸提液泵入陶瓷膜分離器進(jìn)行過濾，得到的滲透液送入有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜過濾 器，收集滲透液后得到茶葉芳香物質(zhì)；有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜的截留液返回步驟a)作為浸提用 水使用；c)將陶瓷膜過濾后濃縮得到的浸提液送到板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離；d)將板框過濾的濾餅通過氣流式噴霧器干燥、粉碎后制得超細(xì)顆粒狀的茶粉；板框過 濾的液體則返回步驟a)作為浸提用水使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的茶渣的利用方法，其特征在于所述的茶渣通過沉降或粗過濾 除去大顆粒，在步驟a)之前進(jìn)行機(jī)械粉碎制成粉末狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的茶渣的利用方法，其特征在于所述的步驟a)的浸提條件為 溫度50 100°C，浸提時(shí)間15 100分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的茶渣的利用方法，其特征在于所述的步驟b)的陶瓷膜分離器 的濾膜孔徑為0.01 1 μπι。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的茶渣的利用方法，其特征在于所述的步驟b)的陶瓷膜過濾條 件為溫度10 70°C，壓力0. 5 4X IO5 Pa，膜面流速1 5 m/s。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的茶渣的利用方法，其特征在于所述的步驟b)的陶瓷膜分離器 的陶瓷材料為氧化鋁、氧化鋯或氧化鈦中的一種或者幾種。
7.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的茶渣的利用方法，其特征在于所述步驟b)的有機(jī)/無機(jī) 復(fù)合膜是指在陶瓷撐體上制備的有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜。
8.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求7所述的茶渣的利用方法，其特征在于所述步驟b)的有機(jī)/無機(jī) 復(fù)合膜的陶瓷撐體材料為氧化鋁、氧化鋯或氧化鈦中的一種或者幾種。
9.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的茶渣的利用方法，其特征在于所述步驟b)的有機(jī)/無機(jī) 復(fù)合膜的有機(jī)材料為聚二甲基硅氧烷、聚甲基辛基硅氧烷、聚醚共聚乙酰胺、乙酸甲酯、或 甲基叔丁基醚。
10.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的茶渣的利用方法，其特征在于所述步驟b)的有機(jī)/無 機(jī)復(fù)合膜過濾條件為溫度5 60°C，壓力60 8000 Pa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種茶渣的利用方法，屬植物提取與加工方法。本發(fā)明的技術(shù)要點(diǎn)在于將茶渣用水進(jìn)行浸提之后，將浸提液通入陶瓷膜分離器，浸提液中的大顆粒茶渣被截留并濃縮，濃縮液進(jìn)行板框過濾和氣流式噴霧器干燥，粉碎后制成超細(xì)茶粉；將陶瓷膜工序滲透液通入有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜分離器，滲透液中的茶葉有機(jī)活性化合物透過有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜成為茶葉芳香物質(zhì)；板框壓濾液和有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜的截留液則返回到浸提工藝，作為浸提用水。該方法可以將茶渣中的芳香物質(zhì)分離提純出來，而制成的超細(xì)茶粉顆粒可以作為多孔吸附劑使用，不僅解決了環(huán)境污染問題，而且極大的提高了廢棄茶渣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；整個(gè)工藝實(shí)現(xiàn)了水的循環(huán)使用，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。
文檔編號(hào)A23F3/06GK102057994SQ20101055114
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者仲兆祥, 姚忠, 徐虹 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)