用超临界二氧化碳脱除茶多酚中咖啡因的方法.pdf

本发明涉及一种用超临界二氧化碳脱除茶多酚中咖啡因的方法，采用食品级CO2，通过加压将其转变成超临界CO2作为萃取溶剂。先将原料茶多酚放入超临界萃取釜，打入CO2使原料在高压CO2下充分浸渍，然后以连续萃取方式进行萃取，通过选择温度、压力、时间等工艺参数，根据茶多酚中儿茶素等多酚物质与咖啡因在超临界CO2的溶解度差异的原理，有选择地把咖啡因萃取出来，得到无残留溶剂、低咖啡因含量的茶多酚产品，可用于高级食品抗氧化剂、保健食品、医药等方面。

1、  一种用超临界二氧化碳脱除茶多酚中咖啡因的方法，其特征在于采用超临界CO₂作为萃取溶剂，分如下两步进行：
1)原料浸渍：将茶多酚原料放入超临界萃取釜，用高压泵打入CO₂至釜压8～30MPa，釜温设为32-55℃，关闭高压泵、保压，使原料在高压CO₂中静态浸渍0.5-2小时；
2)循环提取：打开萃取釜进出口阀门，启动高压泵，保持釜压、温度不变，CO₂的流速设为10～40kg/h，分离器的温度设为40-50℃，压力为4-7MPa，在萃取釜-分离器-萃取釜萃取回路中连续循环萃取原料，1～4小时之后，在萃取釜收集得到低咖啡因含量的茶多酚产品。

2、  如权利要求1所述的用超临界二氧化碳脱除茶多酚中咖啡因的方法，其特征在于所述CO₂先经过制冷变成液体后，再通过高压泵注入萃取釜。

3、  如权利要求1所述的用超临界二氧化碳脱除茶多酚中咖啡因的方法，其特征在于所述茶多酚指的是不同儿茶素含量的绿茶水粗提取物。

用超临界二氧化碳脱除茶多酚中咖啡因的方法
技术领域
本发明涉及一种脱除茶多酚中咖啡因的方法，尤其涉及一种用超临界二氧化碳脱除茶多酚中咖啡因的方法，采用超临界CO₂为溶剂，去除茶多酚中的咖啡因，得到低咖啡因含量的茶多酚产品。属于茶叶产品深加工领域。
背景技术
茶多酚(Tea polyhenols)是一种从茶叶中提取出来的多酚类化合物。最近的研究表明，茶多酚有抗癌、抗辐射、抗衰老、消炎、抑菌等作用，在保健食品、医药方面有重要的应用价值。然而，直接从茶叶中提取得到的茶多酚产品一般含有2％～10％左右的咖啡因。过量的咖啡因可能影响人体的生理系统，表现出焦躁不安、失眠、易醒、腹泻、头痛及心悸等症状。医药保健用茶多酚产品除了要求产品中不得检出有害溶剂残留外，还特别要求咖啡因含量＜1％。目前，获得低咖啡因含量茶多酚的方法主要有离子沉淀法、吸附法和超临界流体萃取法。袁华等(湖北化工，2000年第三期，12-14)利用离子沉淀法来制备低咖啡因含量的茶多酚，根据茶多酚能与金属离子共沉淀而不与咖啡因共沉淀的性质，向茶叶的水提液中加入金属离子，形成茶多酚-金属离子沉淀物，过滤得到沉淀物，加酸溶解，用有机溶剂萃取茶多酚，脱溶干燥后得到咖啡因含量小于1％的茶多酚产品。该方法工序繁琐，产品存在有机溶剂和金属离子残留超标问题；美国专利(5,702,747)采用活性碳纤维吸附去除绿茶水粗提物中地咖啡因，但咖啡因从活性碳纤维上重新解析比较困难，使碳纤维的利用率不高，产品生产成本增加。专利(86103112)“去除茶叶中咖啡因的方法”采用超临界CO₂直接从茶叶中萃取去除咖啡因，但未涉及以茶多酚为原料，去除其中咖啡因。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种用超临界二氧化碳脱除茶多酚中咖啡因的方法，得到无残留溶剂、低咖啡因含量的茶多酚产品，工艺流程简单，适于工业化生产。
为实现这样的目的，本发明采用食品级CO₂，通过加压将其转变成超临界CO₂作为萃取溶剂。先将茶多酚原料放入超临界萃取釜，打入CO₂使原料在高压CO₂下充分浸渍，然后以连续萃取方式进行萃取，通过选择温度、压力、时间等工艺参数，根据茶多酚中儿茶素等多酚物质与咖啡因在超临界CO₂的溶解度不同的原理，有选择地把咖啡因萃取出来，得到低咖啡因含量的产品。
本发明的方法包括原料浸渍和循环提取两步，具体如下：
(1)原料浸渍：将茶多酚原料放入超临界萃取釜，用高压泵打入CO₂至釜压8～30MPa，釜温设为32-55℃，关闭高压泵、保压，使原料在高压CO₂中静态浸渍0.5-2小时。
(2)循环提取：打开萃取釜进出口阀门，启动高压泵，保持釜压、温度不变，CO₂的流速设为10～40kg/h，分离器的温度设为40-50℃，压力4-7MPa，在萃取釜-分离器-萃取釜萃取回路中连续循环萃取原料，1～4小时之后，在萃取釜收集得到低咖啡因含量的茶多酚产品。
咖啡因在超临界CO₂中的溶解度比儿茶素等多酚物质大，因而首先被萃取出来，进入分离器，由于分离器压力较低，咖啡因在分离器中沉淀出来，富集于分离器底部，CO₂则重新变成气体返回到萃取釜进行下一轮的萃取；茶多酚中的儿茶素等多酚物质仍留在萃取釜中。萃取之后，可从萃取釜收集得到低咖啡因含量的茶多酚产品。
本发明所述的茶多酚指的是不同儿茶素含量的绿茶水粗提取物。
本发明采用的CO₂可以先经过制冷变成液体后，再通过高压泵注入萃取釜。
采用本发明的方法所得产品咖啡因含量在0.3％～1％。该产品无残留溶剂，可用于高级食品抗氧化剂、保健食品、医药等方面。本发明工艺简单，符合环保要求，适于工业化生产。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案及其达到的效果作进一步描述。
实施例1：
称取100克茶多酚原料，其中儿茶素含量为80.0％，咖啡因含量3％，放入超临界萃取釜，用高压泵注入CO₂至釜压8MPa，釜温设为32℃，关闭萃取釜进出口阀门，关闭高压泵，保压、静态浸渍原料0.5小时。打开萃取釜进出口阀门，启动高压泵，保持釜压、釜温不变，CO₂的流速设为10kg/h，分离器的温度设为40℃，压力为4MPa，在萃取釜-分离器-萃取釜萃取回路中连续循环萃取原料。
咖啡因在超临界CO₂中的溶解度比儿茶素等多酚物质大，因而首先被萃取出来，进入分离器，由于分离器压力较低，咖啡在分离器中沉淀下来，富集于分离器底部，CO₂则重新变回气体回到萃取釜进行下一轮的萃取；茶多酚中的儿茶素等多酚物质仍留在萃取釜中。
1小时之后，停止萃取、卸压、打开萃取釜，收集得到低咖啡因含量的茶多酚产品，其中儿茶素含量为80.3％，咖啡因含量1.0％。
实施例2：
称取100克茶多酚原料，其中儿茶素含量为90.0％，咖啡因含量2％，放入超临界萃取釜，用高压泵注入CO₂至釜压15MPa，釜温设为40℃，关闭萃取釜进出口阀门，关闭高压泵，保压、静态浸渍原料1小时。打开萃取釜进出口阀门，启动高压泵，保持釜压、釜温不变，CO₂的流速设为20kg/h，分离器的温度设为45℃，压力为5MPa，在萃取釜-分离器-萃取釜萃取回路中连续循环萃取原料。3小时之后，停止萃取、卸压、打开萃取釜，收集得到低咖啡因含量的茶多酚产品，其中儿茶素含量为90.0％，咖啡因含量0.8％。
实施例3：
称取100克茶多酚原料，其中儿茶素含量为93.0％，咖啡因含量2.8％，放入超临界萃取釜，用高压泵注入CO₂至釜压30MPa，釜温设为55℃，关闭萃取釜进出口阀门，关闭高压泵，保压、静态浸渍原料2小时。打开萃取釜进出口阀门，启动高压泵，保持釜压、釜温不变，CO₂的流速设为40kg/h，分离器的温度设为50℃，压力7MPa，在萃取釜-分离器-萃取釜萃取回路中连续循环萃取原料。4小时之后，停止萃取、卸压、打开萃取釜，收集得到低咖啡因含量的茶多酚产品，其中儿茶素含量为92.0％，咖啡因含量0.3％。