茶饮料沉淀机理

茶饮料沉淀机理 教案 茶叶的种类 按茶多酚氧化程度 1 绿茶 2 黄茶 3 青茶 4 白茶 5 黑茶 6 红茶 茶叶的主要成分 1 茶叶多酚类 简单酚类 类黄酮类 2 茶叶生物碱 咖啡碱 可可碱 茶叶碱 3 蛋白质及氨基酸 谷蛋白 茶氨酸4 茶叶糖类 纤维素 半纤维素 淀粉 果胶 5 芳香物质 青叶醛 青叶醇 高级萜烯类 6 茶叶皂甙 甾体皂甙 三萜皂甙 7 茶叶色素 叶绿素 茶红素等 茶饮料沉淀机理 一 绿茶茶汤沉淀机理 一 胶体现象 1 电泳 绿茶茶汤有电泳现象 体系带负电菏 2 丁达尔现象 绿茶茶汤有丁达尔现象 属胶体体系 胶体颗粒粒径为1 100nm 二 沉淀机理 1 碳水化合物对茶汤沉淀的影响 1 淀粉 它在高温萃取时溶出 茶汤在高温杀菌时淀粉物质会糊化 产品冷却时会变得不透明 产生浑浊直至沉淀 另一方面溶出的淀粉处于一种无序的亚稳态 低温时析出产生沉淀 2 果胶 果胶中果胶酸遇钙 镁形成果胶酸钙 镁 凝胶 产生沉淀 果胶中原果胶不溶于冷水 茶叶加工过程中的原果胶在萃取时溶出 产品在冷却过程中原果胶会析出产生沉淀 3 粗茶叶多糖 不溶于冷水 热水中溶解率约为76 产品在冷却过程中粗茶叶多糖会析出产生沉淀 2 茶多酚与蛋白质通过氢键等作用力缔合 儿茶素中1 2 3 4位羟基由于共使氢原子上电子云向氧原子偏移 滕出空轨道 而蛋白质分子中酰氨基团和氨基可提供孤对电子与儿茶素中氢形成氢键 如下图所示 由于蛋白质分子是一条很长的链 上面有很多酰氨基团和氨基 因而可以连接很多儿茶素分子 另一方面每条蛋白质分子上儿茶素未结合 的羟基又可以通过氢键同另一蛋白质分子结合 使缔合物分子直径迅速增大 当相对分子质量足够大时 就形成白色棉花状物飘浮在茶汤中 3 茶多酚与氨基酸通过氢键结合 每个茶多酚分子可缔合1 4个氨基酸分子形成缔合物 4 其他氢键缔合体 酚与咖啡碱缔合体茶多酚 蛋白质 咖啡碱缔合体茶多酚 氨基酸 咖啡碱缔合体氨基酸 咖啡碱缔合体蛋白质 咖啡碱缔合体可见 绿茶茶汤中大多数成分可相互缔合生成大分子物质 当分子质量足够大时 便形成沉淀 红茶茶汤的沉淀机理 一 红茶茶乳酪的形态红茶茶乳酪以圆球体或结合胶体的形态悬浮在茶汤中 当温度变化时会再次聚集 体积增大而形成沉淀 茶乳酪颗粒直径约几微米 在茶汤中借助布朗运动而移动 其带有负电菏 二 红茶茶乳酪的组成由咖啡因 茶红素 茶黄素以17 64 17百分比组成 三 红茶茶乳酪形成机理在红茶发酵过程中 大分子物质发生了不同程度的转化降解等反应因此对茶汤澄清度的影响较小 但茶红素和茶黄素分子能借助氢键与咖啡碱结合形成大分子物质 当分子粒径足够大时 便形成茶乳酪 影响茶汤沉淀形成的因素 萃取的基本原理Dm为截面积F内溶质扩散的数量 D为扩散系数 即浓度梯度为1时通过单位面积的溶质数量 Dc dx为垂直于截面积F的溶质浓度梯度 为在面积F内扩散溶质所经历的时间 负号表示物质转移是沿浓度下降的方向进行 扩散系数D取决于温度 被亲物质分子大小和溶剂的粘度 可用爱因斯坦公式表示 R为气体常数 空气为中等湿度时R 29 4千克 米 千克 度 T为绝对温度K N为阿弗加得罗常数 为溶剂的粘度 为溶质的分子半径 由上可见 当溶质分子半径一致时 影响 扩散的因子是温度和粘度 温度升高时溶剂的粘度下降 扩散系数增大 亲出速度加快 一 原料 不同的茶叶品种制成的茶叶其内含成分存在差异 同一品种 不同栽培环境 地域 海拔高度 栽培条件 施肥状况 加工方法 季节 下产出的茶叶其内含成分也存在差异 如夏秋茶中茶多酚和咖啡碱含量高于春茶 故产生茶乳酪的能力也不同 二 茶叶的储藏 茶叶在不适的条件下储藏 不仅会产生陈味而且制得的茶汤汤色浑浊 因此应以新茶为主 如原料茶储藏过久 采取复烘 可以减少沉淀现象 因此原料茶最好为新茶 储藏环境温度低于10 相对湿度低于40 茶叶含水量约5 光线 氧气 茶叶本身含水量 低于6 等都会影响萃取茶汤的浑浊度 三 原料茶粒径的大小 茶叶粒径大小对茶汤形成沉淀的影响是通过影响茶叶内容物锓出而实现的 茶叶粒竟越大 在规定的条件下内容物越不易侵出 茶叶粒竟越小 在规定的条件下内容物越容易侵出 茶汤越浑浊 因此对于萃取用茶来说 茶叶粒径应在40目左右最适 四 水质与金属离子 水的电导率 反映金属离子的含量 应在4 5以下 因为水中金属离子可与茶汤组分发生络合或还原络合反应 生成难溶性的络合物而产生沉淀 其次 水中游离氧会氧化茶汤的组分而形成沉淀 因此茶饮料用水应充分去除水中氧气 五 萃取温度 萃取温度的高低会影响茶叶内容物的溶出 进而影响茶汤的澄清度和沉淀的生成量 高温下萃取 茶汤组分容易溶出 但也容易发生氧化 低温下萃取 茶汤组分溶出不充分 茶汤滋味淡薄 香气平淡 六 萃取时间 茶叶中内含成分的溶出量在萃取初期几乎成直线增加 随时间延长而逐渐减少 一定时间后达到饱和 浓度约5 此时时间不宜延长 否则茶汤组分会受氧化而浑浊 七 茶汤浓度 茶汤浓度越大越容易形成沉淀 包种茶茶水比在2 5 以下时几乎无茶乳酪生成 当茶水比在5 15 时 茶汤固形物含量呈线形增加 茶乳酪在低浓度时呈现性增加 高浓度时呈缓和趋势 对于分次萃取 茶水比应为1 12 1 20之间 连续萃取时茶水比应小于1 10 目前康师傅绿茶萃取茶水比为1 25 这主要是依据生产设备的性能决定 解决茶汤沉淀形成的途径 一 物理方法 1 低温沉淀法2 吸附法3 原料控制法4 PH值控制法5 去除内容物法6 原料焙火法7 电渗析法8 冷亲法9 膜过滤法10 其他方法 二 化学方法 1 转溶法2 添加离子法3 沉淀剂法4 氧化法5 离子螯合法6 包埋法 三 生物技术 1 单宁酶 酶促转溶茶乳酪的专一酶类 作用机理 能切断儿茶酚上没食子酸的酯键 释放出没食子酸 解离后的没食子酸阴离子又能同茶黄素及茶红素竞争咖啡碱 形成相对分子量较小的水溶物 达到澄清茶汤的目的 其作用机制为 2 葡萄糖氧化酶 GOD 作用机理 其催化作用可消耗分子氧 因而能除去茶汤体系中游离氧 保证茶汤体系的氧化还原电位 阻次茶汤体系沉淀的形成 3 果胶酶及纤维素酶 作用机理 它们能分解茶叶细拨胞壁 促进内容物的释放 因而可在较低温度下萃取 控制茶汤浓度及减少高温对品质的影响 4 果胶酯酶 多酚氧化酶 蛋白酶等 预防茶饮料沉淀的技术和方法 研发部门通过大量试验得出一套行之有效的控制方法 一 原料茶的控制 茶叶品质 储藏条件 二 萃取设施 国际先进的自动控制系统 保证萃取工艺的稳定性 三 萃取参数控制 萃取时间 萃取次数 萃取温度 搅拌时间 搅拌次数 提篮时间 提篮次数 过滤滤网 冷却离心温度 离心流量 离心机转速 离心压力 离心机操作水压 萃取液混合储存 参考文献 1 陈宗道 周才琼 童华荣 茶叶化学工程学 重庆 西南师范大学出版社2 施兆鹏主编 茶叶加工学 中国农业出版社3 蒋作明 童华荣 赵先明 茶的综合利用