超声波技术在绿茶汁反渗透膜浓缩制备工艺中的应用研究

以膜技术为主的茶浓缩汁加工技术虽然能改变传统热浓缩工艺耗能大,易使热敏性物质氧化聚合造成损失或劣变,使得产品冷溶性较差,茶香淡薄茶叶风味损失大,香气差等问题,但也存在资源浪费,浓缩汁浓度不足,浓缩效率不高的问题。本实验以浙江绿碎茶为原料,以超滤+反渗透浓缩为工艺,把超声波技术应用到绿茶提取、超滤澄清和反渗透膜浓缩中。1.采用50℃的水温并结合超声波辅助提取对比常规提取方法(90℃提取10min),比较了绿茶提取液的内含成分浸出率、儿茶素的含量以及色差的变化。结果表明：在50℃的超声辅助条件下,①提取15min后,茶汤的干物质、茶多酚、氨基酸以及咖啡碱的提取率均达到或超过常规的提取方法,茶汤中的儿茶素特别是EGCG的含量也均高于常规的方法；②提取的绿茶汁的明亮度以及黄绿度均明显好过常规提取方法。这说明,利用超声波辅助提取,绿茶能在低温(50℃)条件下获得满意的提取率,而且得到的绿茶汁的色泽品质更佳,保健功能更好。2.采用膜分离装置,选用CA材料2万、5万、10万分子量超滤膜,系统研究了超声波处理对绿茶汁超滤膜通量、化学成分、儿茶素以及色差的影响。结果表明：超声波处理后,10万分子量的膜通量提高了28%-33%,5万分子量的膜通量提高了40%～250%,2万分子量的膜通量提高了2倍多；超滤液的茶多酚、咖啡碱、氨基酸、儿茶素等有效化学组成均得到了提高,而对蛋白质、果胶等大分子物质和色差的影响较小。这说明超声波能一定程度的破坏绿茶汁中的大分子聚合物,使更多有效物质从中分离释放出来,并能减少大分子物质在超滤膜上的附着几率,提高膜通量。3.采用膜分离装置,研究了0.4、0.6、0.8Mpa三个工作压力条件下,超声波处理对反渗透膜浓缩绿茶汁的膜通量、浓度以及内含成分的影响。结果表明：超声波处理后,在0.4、0.6、0.8Mpa三个工作压力下,反渗透膜平均膜通量均得到提高,浓缩时间分别缩短了29.6%、31.2%、24.7%；浓缩汁的浓度分别提高了13.2%、18.8%、18.7%,茶汁中的主要内含成分的含量的变化趋势和茶汁浓度一致。这说明超声波的空化和机械效应降低了绿茶汁在反渗透膜上的附着几率,延缓了膜两端浓差极化的形成,从而减轻了对反渗透膜的污染,提高了膜通量,提高了绿茶浓缩汁的浓度及内含成分的含量,增加了浓缩的效率。4.按照绿茶汁反渗透浓缩制备的工艺流程,选择10万分子量的超滤膜,0.8Mpa的反渗透工作压力,设定8个处理进行试验,综合分析了超声波在绿茶汁反渗透膜浓缩制备工艺中的应用,结果表明：①在超滤和反渗透过程中进行超声波处理,膜通量分别提高了33.0%和34.5%左右,总膜通量提高了33.4%左右；②超声波处理后,绿茶浓缩汁的浓度、内含成分的含量以及绿茶的利用率均得到了提高；③采用超声波提取制得的绿茶浓缩汁的明亮度和绿色程度均得到提高。说明超声波应用于绿茶汁反渗透膜浓缩制备工艺中,既能加快整个工艺的速度,又能提高绿茶浓缩汁的浓度、内含成分的含量以及绿茶的利用率,还能改善浓缩汁的色泽品质。