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1、年产1000t茶多酚生产工艺设计 大学毕业设计 毕业设计（论文） 题目：年产1000吨茶多酚 生产工艺设计 学院：化学与材料工程学院 专业：生物工程 学号：202240850116 学生姓名：陈婷 指导教师：刘颋 2022 年5 月12 日 摘要 本文简要介绍了茶多酚(Teapolyphenols，TP)的组成、结构、性质、应用及其提取理论，介绍了几种常见的茶多酚提取工艺，并对工艺进行了对比分析得出从低档绿茶中提取茶多酚的工业生产工艺，工艺的主要流程为：茶叶进锤式粉碎机粉碎至20-30目，经风送，进入到反应釜中，温度90，15至20分钟后，经过离心机，液体通过膜过滤器进入到萃取罐中，经过三级逆
2、流提取罐组浸提初步除杂，在真空浓缩罐中得到浓缩，经过喷雾干燥得到茶多酚粗品，经过AlCl3:ZnCl2=12的混合溶液沉淀后，经真空抽滤后制成滤饼，再用36%盐酸置换，以低沸点的乙酸乙酯萃取后，萃取液经8个小时的低温真空干燥得到茶多酚成品，经包装后就可储藏了。年产1000吨的茶多酚需要低档绿茶5001吨，该工艺生产的茶多酚得率大于15%，纯度高于95%。 关键词：茶多酚；工业提取；工艺；车间设计 Abstract This paper introduces the polyphenol composition, structure, properties, applications and e
3、xtraction theory,This article describes several common polyphenols extraction process,and the process was derived from a comparative analysis of extracts of green tea polyphenols low industrial production processes,The main flow of the process: the tea into the hammer mill 20 to 30 mesh, the wind se
4、nt into the reactor, the temperature of 90, 15 至20 minutes, after the centrifuge, the liquid enters the filter through the membrane extraction tank countercurrent extraction tank group after three preliminary cleaning, get concentrated in a vacuum concentrator, spray dried to obtain crude polyphenol
5、s, after calcium precipitation cake made by vacuum filtration, and then replaced with 36% hydrochloric acid, and extracted with ethyl acetate after the low boiling point, the extract was 8 hours and dried in vacuo to give a low temperature finished polyphenols, can be stored after the packaging. Wit
6、h an annual output of 1,000 tons of low-grade green tea polyphenols require 5,001 tons, the production process of polyphenols yield greater than 15% purity higher than 95% . Keywords:Polyphenols；industrial extraction；process；plant desi 目录 第1章绪论 (1) 1.1 研究目的和意义 (1) 1.2茶叶的化学组成 (1) 1.3茶多酚的成分、结构 (2) 1.3
7、.1成分与性状 (2) 1.3.2结构 (3) 1.4茶多酚的理化性质 (4) 1.4.1茶多酚的物理性质 (4) 1.4.2化学性质 (4) 1.5茶多酚的医学价值 (4) 1.6 茶多酚的主要用途 (5) 1.7 茶多酚的使用限量 (6) 第2章工艺流程设计 (7) 2.1工艺流程简图 (7) 2.1 茶多酚制备工艺的发展 (8) 2.2 制备工艺过程设计 (9) 2.2.1原料的选择与预处理设计 (9) 2.2.3 离心沉降条件设计 (11) 2.2.4 膜分离过程设计 (12) 2.2.5 浸提萃取工艺设计 (12) 2.3.4茶多酚纯化精制工艺设计 (13) 第3章物料衡算和热量衡算
8、 (16) 3.1 物料衡算 (16) 3.2 热量衡算 (17) 第4章设备计算与选型 (20) 4.1 粉碎设备 (20) 4.2浸提罐的设计 (20) 4.2.1浸提罐的总体结构 (20) 4.2.2几何尺寸的确定 (20) 4.2.3冷却面积设计计算 (23) 4.3 离心设备 (23) 4.4三级逆流萃取设备 (24) 第五章车间设计 (25) 5.1 车间设计方案 (25) 5.2 车间设计要求 (25) 5.3 车间总平面设计 (25) 5.4 车间设计内容 (26) 5.4.1 车间布置图及人物流示意 (26) 5.4.2 车间布置图 (26) 5.4.3 车间空气净化系统 (
9、26) 5.5 三废处理 (27) 5.6 厂址的选择与总体车间排布 (27) 结论 (28) 致谢 (29) 参考文献 (30) 第1章绪论 1.1 研究目的和意义 饮茶在我国有着数千年的历史，至今已成为一种风靡全球的保健饮料。明代大药学家李时珍在本草纲目中记载说：“茶苦而寒，最能降火，火为百病之因，火降则百病清也”；诗人李白在茶序中更是写道：“还童振枯，扶人寿也”。这是历史经验的总结，说明古代人们对茶的保健、防病除病等功效已有了非常深刻的认识，而且广泛地应用于日常生活实践中。茶的药效是由其本身特定的化学成分决定的，显著特点是富含多酚类化合物。实际上茶叶的许多作用是因为茶叶中茶多酚在起作用。
10、 茶多酚（Tea Polyphenols）是茶叶中多酚类物质的总称，包括花色苷类、黄酮类、黄酮醇类、黄烷醇类和酚酸类等物质。但是以黄烷醇类物质（儿茶素）最重要。日本的千叶大学山下泰德教授等许多科学家研究表明，茶多酚等活性物质具有抗辐射和解毒的作用，能有效地阻止放射性物质侵入骨髓，并可以使锶90和钴60迅速地排出人体外，被医学界誉为“辐射克星”。1茶多酚作为茶最重要的成分在保健方面表现出来的功效很多。包括减肥，排毒，提神，抗疲劳，抗氧化，清理口腔卫生，防止龋齿。茶多酚有利于人体代谢，可以抗动脉粥样硬化、抑菌、抗肿瘤、抗病毒。现在茶多酚已经被添加到许多保健品和食物中了。 中国是世界上最大的茶叶生产
11、国之一，每年约产65万吨茶叶，其中有13万吨茶片、茶末，可提取约1.3万吨的食品级别茶多酚。另外，茶树中尚有大量的修剪叶片、粗老叶片，如果能利用起来，其量远超茶片、茶末。因此，开发天然抗氧化剂茶多酚将会有充裕的资源保障。随着茶多酚各种深层次的研究开展，已经开发出来了绿色医药级别茶多酚、淡黄色医药级别茶多酚（低咖啡碱、高纯度的茶多酚）、高咖啡碱茶多酚、饲料级别茶多酚、茶多酚儿茶素单体等茶多酚系列产品，另外还开发了茶多糖、天然咖啡碱等许多副产品。茶多酚这种天然抗氧化剂已经在中国、日本的食品领域得到了广泛的应用，并且在美国、欧洲也有得到应用。 1.2茶叶的化学组成 茶叶的化学组成十分复杂，粗略估计，
12、经过分离和鉴别的化合物约有450种以 上，无机矿物元素不少于15种2。虽然每种茶叶中化学物质的含量随茶叶品种、产地、采摘期不同有较大的差别，但归纳起来有如下几类： （1）多酚类：是一种酚性化合物，其主体物质是儿茶素，含量占茶叶干重的15-35，能影响茶汤滋味、颜色的品质，对毛茶品质也有着很大的影响。 （2）氨基酸和蛋白质：茶叶中的蛋白质有白蛋白、谷蛋白、精蛋白和球蛋白等，其中只有约40左右的白蛋白溶于水中，就是这些可溶的蛋白质影响着茶汤的滋味。 （3）芳香类物质：是一类种类多而含量少的挥发性混合物的总称。芳香物质的组合和浓度对茶叶的香气起着决定性的作用。芳香类物质其成分非常复杂，大多数不溶于水
13、但易溶于有机溶剂。 （4）生物碱：茶叶中含有多种嘌呤碱，最主要的是咖啡碱，是具有绢丝光泽的无色针状晶体，昧苦，能溶于乙醚、酒精、氯仿等有机溶剂，易溶于热水，80的水温即能溶解，具有弱碱性。 （5）糖类化合物：茶叶中含有很多单糖、多糖以及果胶类物质。在茶叶中糖类含量的高低能标志着茶叶的老嫩情况，它在鲜茶叶中含量约为1%。 （6）色素：茶叶中的色素主要有有水溶性色素和脂溶性色素两类：脂溶性色素主要有类胡萝卜素和叶绿素。其中叶绿素占茶叶干重的0.6%左右，难溶于水，过滤操作便可除去；水溶性色素主要有花色素、花黄素，它们均属于类黄酮化合物，约占茶叶干重的4.5%。 （7）其他化学成分：茶叶中还含有少量
14、的酶、维生素、游离有机酸、无机元素等多种物质。在茶叶的代谢与储存过程中，酶对茶多酚的含量有着重要的影响。 由于多酚氧化酶和过氧化氢酶存在茶叶的各部位，因此，多酚类物质的含量在新鲜茶叶较高。同时，茶叶中1左右的胶类物质，35左右的色素及咖啡因等物质给茶多酚的提取带来不利的影响，而色素与咖啡因具有提取利用的价值，因此，了解茶叶的化学组成有着重要意义。 1.3茶多酚的成分、结构 1.3.1成分与性状 茶多酚(Tea Polyphenols)是一种存在于茶树的树梢和其他器官中的多羟基酚 类化合物的混合物，简称茶多酚，俗名茶单宁、茶鞣质。茶多酚在茶叶中的含量一般在25%-55%之间。主要由儿茶素类(黄烷
15、醇类)、黄酮及黄酮醇类、花色素类和酚酸及缩酚酸类四大类组成。其中以黄烷醇类为主，黄烷醇类又以儿茶素类物质为主，它占茶多酚总量的65%-80%之间3，主要包括：没食子儿茶素(EGC)、没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、儿茶素(EC)、儿茶素没食子酸酯(ECG)。 茶多酚从茶叶下脚料(茶末、茶片、粗老叶或修剪叶) 中提取，其得率在6% -l0% 之间，是一种浅绿色或浅黄色的粉末，有茶叶味，易溶于水、乙醇、醋酸乙酯。在酸性和中性条件下稳定，适宜pH 值为4-8。4 1.3.2结构 茶多酚的主要成分儿茶素的结构如图1-1所示： 不同结构式中： L EC ： R 1=H ， R 2=H L EGC ：
16、 R 1=OH ， R 2=H L EGC ： R 1=H ， L EGCG ：R1=0H 图1-1 茶多酚的主要成分儿茶素的结构 OH OH OH C O R 2 = OH OH OH C O R 2 = 1.4茶多酚的理化性质 1.4.1茶多酚的物理性质 茶多酚在常温下呈浅黄或浅绿色粉末，易溶于温水(40一80)和含水乙醇中；稳定性极强，在PH值48、250左右的环境中，1.5个小时内均能保持稳定，在三价铁离子下易分解5。1989年被中国食品添加剂协会列入GB2760-89食品添加剂使用标准，1997年列为中成药原料。 1.4.2化学性质 茶多酚是从茶叶中提取的全天然抗氧化食品，具有抗氧化
17、能力强，无毒副作用，无异味等特点。茶多酚是指茶叶中一大类组成复杂、分子量及其结构差异很大的多酚类及其衍生物混合物，主要由儿茶素、黄酮醇、花色素、酚酸及其缩酚酸等组成的有机化合物，以儿茶素为主的黄烷醇类化合物占茶多酚总量的60%-80%，其中含量最高的几种组分为L-EGCG(50%-60%)、L-EGC(15%-20%)、L-ECG(10%-15%)和L-EC(5%-10%)。6 1.5茶多酚的医学价值 茶多酚能极强的清除有害自由基，阻断脂质过氧化过程，提高人体内酶的活性，从而起到抗突变、抗癌症的功效。据相关资料显示，茶叶中的茶多酚(主要是儿茶素类化合物)，对胃癌、肠癌等多种癌症的预防和辅助治疗
18、均有益处7。茶多酚能提高人体新陈代谢，增强抵抗力，能使体内酶活性增加，降解有毒物质，抑制致癌物和DNA结合，防止DNA被破坏，提高机体自身免疫能力。 茶多酚能通过升高高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）的含量来清除动脉血管壁上胆固醇的蓄积，同时抑制细胞对低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）的摄取，从而实现降低血脂，预防和缓解动脉粥样硬化目的。茶多酚也能通过提高人体免疫球蛋白总量并使其维持在高水平，刺激抗体活性的变化，从而提高人的总体免疫能力。间接实现抑制或杀灭各种病原体、病菌和病毒的功效。 表1-1 茶多酚对人体生理机制的影响 原理 降血压抑制转换酶的活性，降低或保持血压的稳定 降血糖调节人体的糖代谢
19、，通过降低血糖的含量，来有效的预防 和治疗糖尿病。 防止脑中风遏制过氧化脂质的产生，消除血管痉挛，通过血管舒 张使血压下降，防止脑中风 对重金属盐和生物碱中毒的 抗解作用 能较强的吸附重金属，与重金属形成络合物沉淀，减轻重金属对人体产生的毒害作用 防癌、抗癌清除有害自由基，提高酶的活性，抑制癌基因的表达 和端粒酶的活性 防治坏血病促进人体对维生素C的吸收，从而有效地预防和治疗 坏血症 1.6 茶多酚的主要用途 表1-2 茶多酚生产生活应用 应用方面用途 糕点及乳制品茶多酚加入高脂肪高点及乳制品中，可以起到保持风味和防腐的作用不仅可保持其原有的风味，防腐败，延长保鲜期 饮料生产茶多酚不仅可以配置
20、饮料，而且可以防止VA、VC等维生素的破坏，保证营养 水果与蔬菜保鲜新鲜水果喷洒低浓度茶多酚水，可以起到防腐和抑菌作用 畜肉制品茶多酚对肉类及其腌制品具有良好的保质效果，不仅能防腐杀菌还能消除异味 食用油贮藏茶多酚可以防止食用油的氧化分解，延长保质期 日用化工茶多酚可防止皮质胶原蛋白的，从而防止氧化褐色素的形成，分子量小，更易吸收 1.7 茶多酚的使用限量 我国食品添加剂使用卫生标准（GB 2760-1996）规定：茶多酚用于含油脂酱料时最大使用限量为0.1/；用于油炸食品、方便面时最大使用限量为0.2/；用于肉制品、鱼制品时最大使用限量为0.3/；用于油脂、火腿、糕点及其馅时最大使用限量为0.4/。8