超聲波技術在綠茶汁反滲透膜濃縮制備工藝中的應用研究

以膜技術為主的茶濃縮汁加工技術雖然能改變傳統熱濃縮工藝耗能大,易使熱敏性物質氧化聚合造成損失或劣變,使得產品冷溶性較差,茶香淡薄茶葉風味損失大,香氣差等問題,但也存在資源浪費,濃縮汁濃度不足,濃縮效率不高的問題。本實驗以浙江綠碎茶為原料,以超濾+反滲透濃縮為工藝,把超聲波技術應用到綠茶提取、超濾澄清和反滲透膜濃縮中。1.采用50℃的水溫并結合超聲波輔助提取對比常規提取方法(90℃提取10min),比較了綠茶提取液的內含成分浸出率、兒茶素的含量以及色差的變化。結果表明：在50℃的超聲輔助條件下,①提取15min后,茶湯的干物質、茶多酚、氨基酸以及咖啡堿的提取率均達到或超過常規的提取方法,茶湯中的兒茶素特別是EGCG的含量也均高于常規的方法；②提取的綠茶汁的明亮度以及黃綠度均明顯好過常規提取方法。這說明,利用超聲波輔助提取,綠茶能在低溫(50℃)條件下獲得滿意的提取率,而且得到的綠茶汁的色澤品質更佳,保健功能更好。2.采用膜分離裝置,選用CA材料2萬、5萬、10萬分子量超濾膜,系統研究了超聲波處理對綠茶汁超濾膜通量、化學成分、兒茶素以及色差的影響。結果表明：超聲波處理后,10萬分子量的膜通量提高了28%-33%,5萬分子量的膜通量提高了40%～250%,2萬分子量的膜通量提高了2倍多；超濾液的茶多酚、咖啡堿、氨基酸、兒茶素等有效化學組成均得到了提高,而對蛋白質、果膠等大分子物質和色差的影響較小。這說明超聲波能一定程度的破壞綠茶汁中的大分子聚合物,使更多有效物質從中分離釋放出來,并能減少大分子物質在超濾膜上的附著幾率,提高膜通量。3.采用膜分離裝置,研究了0.4、0.6、0.8Mpa三個工作壓力條件下,超聲波處理對反滲透膜濃縮綠茶汁的膜通量、濃度以及內含成分的影響。結果表明：超聲波處理后,在0.4、0.6、0.8Mpa三個工作壓力下,反滲透膜平均膜通量均得到提高,濃縮時間分別縮短了29.6%、31.2%、24.7%；濃縮汁的濃度分別提高了13.2%、18.8%、18.7%,茶汁中的主要內含成分的含量的變化趨勢和茶汁濃度一致。這說明超聲波的空化和機械效應降低了綠茶汁在反滲透膜上的附著幾率,延緩了膜兩端濃差極化的形成,從而減輕了對反滲透膜的污染,提高了膜通量,提高了綠茶濃縮汁的濃度及內含成分的含量,增加了濃縮的效率。4.按照綠茶汁反滲透濃縮制備的工藝流程,選擇10萬分子量的超濾膜,0.8Mpa的反滲透工作壓力,設定8個處理進行試驗,綜合分析了超聲波在綠茶汁反滲透膜濃縮制備工藝中的應用,結果表明：①在超濾和反滲透過程中進行超聲波處理,膜通量分別提高了33.0%和34.5%左右,總膜通量提高了33.4%左右；②超聲波處理后,綠茶濃縮汁的濃度、內含成分的含量以及綠茶的利用率均得到了提高；③采用超聲波提取制得的綠茶濃縮汁的明亮度和綠色程度均得到提高。說明超聲波應用于綠茶汁反滲透膜濃縮制備工藝中,既能加快整個工藝的速度,又能提高綠茶濃縮汁的濃度、內含成分的含量以及綠茶的利用率,還能改善濃縮汁的色澤品質。