超滤膜分离速溶茶副产品中茶多酚与咖啡碱的研究

论文摘要

速溶茶副产品是在工业速溶茶的生产过程中由膜过滤产生的截留液，这些截留液由于含有部分大颗粒难溶性物质及其它杂质，目前在工厂作为工业废液未得到有效再利用。然而，这些副产物中仍富含茶多酚、咖啡碱等多种有效成分。本文选择以速溶茶副产品为原料，利用超滤膜分离回收其中的有效成分茶多酚和咖啡碱，先通过对不同截留分子量大小的膜进行筛选，然后在此基础上进行优化试验，研究不同工艺参数对茶多酚和咖啡碱的分离效果，以期优化获得最佳膜分离工艺参数，旨在为工业速溶茶副产品中茶多酚和咖啡碱分离回收提供一定的科学依据。主要研究结果有：1超滤膜分离回收速溶茶副产品中茶多酚工艺参数优化组合以茶多酚透过率、截留率、含量和膜的污染度为评价指标，通过比较100kDa、50kDa、30kDa、10kDa四种不同截留分子量大小的膜组件分离茶多酚的效果，确定了膜分离回收副产品中茶多酚的最适工艺：先利用100kDa膜对料液进行过滤澄清，收集透过液；再利用30kDa膜对透过液进行富集分离回收茶多酚，得到富含茶多酚的截留液产品。100kDa膜澄清分离茶多酚的最佳工艺参数为料液浓度0.40%，温度35℃，压力0.138MPa；30kDa膜富集分离茶多酚最佳工艺参数为料液温度30℃，操作压力0.138MPa。试验结果显示，茶多酚透过率、截留率、截留液茶多酚含量、膜的污染度分别为13.22%、86.78%、78.51%、30.21%。2超滤膜分离速溶茶副产品中咖啡碱工艺参数优化组合以咖啡碱透过率、截留率、咖啡碱含量和膜的污染度为评价指标，通过比较100kDa、50kDa、30kDa、10kDa四种不同截留分子量的膜组件分离咖啡碱的效果，确定了膜分离回收副产品中咖啡碱的最适工艺：先利用30kDa膜对料液进行过滤澄清，收集透过液；再利用10kDa膜对透过液进行富集分离回收咖啡碱，得到富含咖啡碱的截留液产品。30kDa膜澄清分离咖啡碱最佳工艺参数为料液浓度0.30%，温度30℃，压力0.138MPa；10kDa膜富集分离咖啡碱最佳工艺参数为温度30℃，压力0.138MPa。结果表明，咖啡碱透过率、截留率、含量和膜的污染度分别为90.89%、9.05%、10.25%、75.94%。利用超滤膜技术分离回收速溶茶副产品中茶多酚和咖啡碱，为速溶茶工业废弃物回收再利用提供理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 文献综述
• 1.1 茶多酚组成和化学性质
• 1.2 茶多酚的生物活性
• 1.2.1 高效清除自由基
• 1.2.2 抗氧化特性
• 1.3 茶多酚的药理作用
• 1.4 茶多酚的应用
• 1.5 茶多酚的提取分离方法
• 1.5.1 溶剂萃取法
• 1.5.2 金属离子沉淀法
• 1.5.3 超临界萃取法（SFE）
• 1.5.4 超声波提取法
• 1.5.5 微波提取法
• 1.5.6 树脂吸附法
• 1.5.7 高效液相色谱法（HPLC）
• 1.5.8 高速逆流色谱法（HSCCC）
• 1.5.9 膜分离法
• 1.6 咖啡碱的药理功能
• 1.7 咖啡碱的提取分离方法
• 1.7.1 溶剂法
• 1.7.2 吸附法
• 1.7.3 升华法
• 1.7.4 超临界萃取法（SFE）
• 1.7.5 离子沉淀法
• 1.8 速溶茶副产品的来源及定义
• 2 引言
• 3 材料与方法
• 3.1 材料
• 3.2 主要试剂与仪器设备
• 3.2.1 主要试剂
• 3.2.2 仪器设备
• 3.3 主要检测方法及计算公式
• 3.3.1 速溶茶副产品中茶多酚的检测方法
• 3.3.2 速溶茶副产品中咖啡碱含量的检测方法
• 3.3.3 膜通量和膜的污染度的计算
• 3.3.4 茶多酚透过率、截留率的计算
• 3.3.5 咖啡碱透过率、截留率的计算
• 3.4 试验方法
• 3.4.1 试验流程
• 3.4.2 料液的制备
• 3.4.3 料液预处理膜的选择
• 3.4.4 超滤工艺流程图及使用说明
• 3.4.5 膜分离速溶茶副产品中茶多酚的研究
• 3.4.6 膜分离速溶茶副产品中咖啡碱的研究
• 4 结果与分析
• 4.1 预处理膜的确定
• 4.2 分离茶多酚的超滤膜截留分子量大小的确定
• 4.3 100kDa 膜参数优化结果
• 4.3.1 料液浓度的确定
• 4.3.2 温度的确定
• 4.3.3 压力的确定
• 4.3.4 正交试验优化结果
• 4.3.5 验证试验结果
• 4.4 30kDa 膜富集分离茶多酚参数优化结果
• 4.4.1 温度的确定
• 4.4.2 压力的确定
• 4.5 膜分离前后茶多酚含量和得率的比较结果
• 4.6 分离咖啡碱的超滤膜截留分子量大小的确定
• 4.7 30kDa 膜参数优化结果
• 4.7.1 料液浓度的确定
• 4.7.2 温度的确定
• 4.7.3 压力的确定
• 4.7.4 正交试验优化结果
• 4.7.5 验证试验结果
• 4.8 10kDa 膜富集分离咖啡碱参数优化结果
• 4.8.1 温度的确定
• 4.8.2 压力的确定
• 4.9 膜分离前后咖啡碱含量的比较结果
• 5 结论
• 5.1 超滤膜分离速溶茶副产品中茶多酚的研究
• 5.2 超滤膜分离速溶茶副产品中咖啡碱的研究
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士期间发表的学术论文