專利名稱：用茶多酚有機污水制備飼料添加劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用茶多酚有機污水制備飼料添加劑的方法。
背景技術(shù)：
我國是世界上最主要的茶葉生產(chǎn)國。由于近年來國際茶葉市場需求量相對飽和、供略大于求，導(dǎo)致我國茶葉出口形勢不容樂觀、內(nèi)銷價格下降，因此提取利用茶葉中的功能性成分，開辟茶葉新用途，是茶葉產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新方向。
茶葉的藥用價值歷史悠久，茶的保健作用可追溯到《神農(nóng)本草經(jīng)》。茶葉中最主要的具有特殊藥用價值的成分是茶多酚(TeaPolyphenols，TP)，占茶葉干重的20～35％。茶多酚具有抗衰老、降血酯、抗輻射、減肥、防腐等多方面的藥理功效，在生物醫(yī)學(xué)、食品加工和日用化工等領(lǐng)域有十分廣闊的應(yīng)用前景。如張光玉[飼料廣角2000(1)19-24]介紹茶多酚是一種極有潛力的新型飼料添加劑。
從茶葉中提取茶多酚的方法是利用茶多酚易溶于水的特性，蒸煮茶葉使其中的茶多酚溶解于水中，然后采用各種方法從水中進行提取，目前茶多酚提取方法主要有溶劑萃取法、鹽沉淀提取法、樹脂法和超臨界萃取法。如中國專利申請?zhí)?6105633.9“一種茶多酚的提取方法”、中國專利號96113134.9“在茶葉中提取茶多酚及其副產(chǎn)品的方法”、中國專利號02139219.6“一種制備高兒茶素、低咖啡因含量茶多酚的新方法”、中國專利申請?zhí)?00310114694.3“茶葉中有效成分綜合制備工藝”、中國專利申請?zhí)?00410015905.2“從茶葉中綜合提取茶多糖、茶多酚、茶氨酸、咖啡堿的方法”、中國專利申請?zhí)?00510042629.3“一種從茶葉中提取茶多酚副產(chǎn)咖啡堿和茶多糖的方法”等等。
茶多酚有機污水是茶葉提取茶多酚后的剩余母液。由茶多酚的生產(chǎn)工藝可知，茶多酚有機污水的成分與茶葉中的水溶性成分基本相同，主要有氨基酸、糖分、茶多酚等。由于其中的茶多酚對細菌(包括厭氧、好氧及兼性細菌)有很強的抑制作用，且茶多酚的抑菌能力與其濃度呈正比，導(dǎo)致茶多酚有機污水的處理難度大，目前在國內(nèi)外尚無成熟的處理工藝。同濟大學(xué)的孟建平等[中國給水排水2002，18(6)77-79]通過試驗提出了一套可行的處理方案，即采用混凝沉淀-水解酸化-接觸氧化-混凝沉淀的組合工藝處理茶多酚生產(chǎn)廢水，其最終出水COD≤100mg/L。南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院的任洪強等[環(huán)境科學(xué)學(xué)報2002，22(6)792-795]通過混凝氣浮法去除廢水中的大量懸浮物質(zhì)，然后用新型高效厭氧膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器(EGSB)凈化去除廢水中的大部分可降解有機污染物，最后設(shè)置了好氧復(fù)合生物反應(yīng)器(CAAS)和生物濾池。應(yīng)用“EGSB-CAAS”工藝處理茶多酚廢水的工業(yè)化研究表明，當(dāng)進水COD為36960-43182mg/L、SS為6562-10904mg/L時，經(jīng)混凝氣浮預(yù)處理后，采用“EGSB-CAAS”工藝進行處理，系統(tǒng)COD和SS去除率達99％以上，出水可達標(biāo)排放。
但上述以達標(biāo)排放為目標(biāo)的處理工藝是將茶多酚有機污水進行無害化處理，不僅需要生產(chǎn)廠家每年額外負擔(dān)一筆可觀的污水處理費用，而且不能回收利用污水中氨基酸、糖分、茶多酚等水溶性的營養(yǎng)物質(zhì)。如能將茶多酚有機污水進行資源化處理，將污水中的氨基酸、糖分、茶多酚等水溶性成分進行低成本地處理回收，制備成為飼料添加劑，則可變廢為寶，取得良好的社會和經(jīng)濟效益。中國專利號03114898.0“從提取過茶多酚的下腳料中提取茶多糖的方法”披露一種從提取過茶多酚的含糖量10～15％的綠色粉末下腳料作為原料，用7～10倍質(zhì)量比的水浸泡溶解多糖，再用1～10％果膠酶40～60℃作用2～3小時，然后用3000～4000轉(zhuǎn)/分鐘離心過濾除掉不溶性雜質(zhì)，再加入2～8倍體積的氯仿萃取茶堿和雜蛋白，靜置分層，取上清亮褐色液體，真空干燥即得含糖量35～50％的粗多糖。但該技術(shù)并不適用于茶多酚有機污水的處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足，為茶多酚生產(chǎn)企業(yè)提供一種低成本的用茶多酚有機污水制備飼料添加劑的方法。
本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種用茶多酚有機污水制備飼料添加劑的方法，其特征在于該方法步驟如下1)預(yù)處理茶多酚有機污水冷卻并過濾去除其中懸浮的微小顆粒，得到預(yù)處理后的茶多酚有機污水；2)膜分離濃縮用反滲透膜以錯流過濾方式對預(yù)處理后的茶多酚有機污水進行膜分離循環(huán)濃縮得到含固量為15～35％的茶多酚濃縮污水；3)干燥制粉將茶多酚濃縮污水干燥制粉，得到飼料添加劑；4)滲透水循環(huán)使用在膜分離濃縮過程中透過反滲透膜的滲透水，返回生產(chǎn)車間循環(huán)使用。
所述的茶多酚有機污水的冷卻采用內(nèi)通循環(huán)冷卻水的換熱器進行強制冷卻，或采用自然冷卻方式。
所述的茶多酚有機污水的過濾采用低壓泵輸送到精密過濾器的過濾方式。
所述的茶多酚有機污水的膜分離濃縮，采用反滲透膜為耐壓強度30～60kgf/cm2的聚酰胺復(fù)合膜，脫鹽率98～99.9％。
所述的茶多酚濃縮污水的干燥制粉方法采用噴霧干燥或冷凍干燥或真空干燥或旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥。
所述的膜分離濃縮與干燥制粉之間添加進一步濃縮污水的減壓蒸餾。
所述的減壓蒸餾采用單個蒸發(fā)器的減壓蒸餾或多個蒸發(fā)器串接的多級減壓蒸餾。
本發(fā)明的優(yōu)點1)膜分離濃縮方法，是利用反滲透膜在外部壓力作用下分離出污水中的水分，未發(fā)生相變，與傳統(tǒng)的蒸餾濃縮等方法比較，省去了巨大的汽化潛熱的消耗，具有成本低的優(yōu)點；2)膜分離濃縮過程中，茶多酚有機污水中殘留的乙酸乙脂等化學(xué)試劑，可透過反滲透膜進入到滲透水中，返回生產(chǎn)車間循環(huán)使用，因此可大大減少茶多酚生產(chǎn)過程中乙酸乙脂等化學(xué)試劑的消耗，降低生產(chǎn)成本；3)為茶多酚生產(chǎn)企業(yè)提供了低成本處理回收茶多酚有機污水中的營養(yǎng)物質(zhì)制備成飼料添加劑，既為企業(yè)節(jié)約了一筆可觀的污水處理費用，又是變廢為寶，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
圖2為溶劑萃取法生產(chǎn)茶多酚的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合上述附圖對本發(fā)明的具體實施方案進行詳細描述。
在本發(fā)明中，所述的茶多酚有機污水是茶葉提取茶多酚后的剩余母液。茶多酚有機污水的成分與茶葉中的水溶性成分基本相同，主要有氨基酸、糖分、茶多酚和蛋白質(zhì)。
如圖1所示，用茶多酚有機污水制備飼料添加劑的方法，其工藝步驟如下1)預(yù)處理茶多酚有機污水冷卻并過濾去除其中懸浮的微小顆粒，得到預(yù)處理后的茶多酚有機污水；所述的茶多酚有機污水的冷卻可以采用內(nèi)通循環(huán)冷卻水的換熱器進行強制冷卻，也可以采用自然冷卻方式，冷卻后污水溫度以25～30℃為宜；所述的茶多酚有機污水的過濾去除其中懸浮的微小顆粒，可以采用低壓泵輸送到精密過濾器的過濾方式。
2)膜分離濃縮用反滲透膜以錯流過濾方式對預(yù)處理后的茶多酚有機污水進行膜分離循環(huán)濃縮得到含固量為15～35％的茶多酚濃縮污水；所述的茶多酚有機污水的膜分離濃縮，采用反滲透膜為耐壓強度30～60kgf/cm2的聚酰胺復(fù)合膜，脫鹽率98～99.9％。
在本發(fā)明的實施過程中，由于濃差極化使污水中某些溶質(zhì)在膜表面形成沉積或凝膠層，從而引起反滲透膜的滲透壓增大，增加透過阻力，降低膜的滲透通量。此時可進行膜的清洗處理恢復(fù)膜的滲透通量即依次用清水或堿性化學(xué)清洗液或酸性化學(xué)清洗液通過低壓泵輸送清洗反滲透膜。所述的清水可以是反滲透膜的滲透水、自來水；所述的堿性化學(xué)清洗液可以是0.8“(W)的氫氧化納NaOH或1.0％(W)乙二胺四乙酸四鈉；所述的酸性化學(xué)清洗液可以是0.2％(重量W)鹽酸HCI或2.0％(W)檸檬酸。
3)減壓蒸餾進一步濃縮污水為高度濃縮污水。所述的減壓蒸餾采用三級減壓蒸餾方式。將茶多酚有機濃縮污水進入第一級蒸發(fā)器后被來自熱源的蒸汽(一級蒸汽)加熱汽化，汽化產(chǎn)生的二次蒸汽引入第二級蒸發(fā)器，用于加熱另外的濃縮污水使其汽化，自身則被冷凝成水，第二級蒸發(fā)器汽化產(chǎn)生的二次蒸汽引入第三級蒸發(fā)器，加熱另外的濃縮污水。同時應(yīng)用真空泵在各級蒸發(fā)器中形成真空，以降低濃縮污水的沸點。通過上述原理進行多級減壓蒸餾，以回收熱能，降低能耗，使有機濃縮污水進一步濃縮成為高度濃縮污水。
4)干燥制粉將茶多酚濃縮污水干燥制粉，得到飼料添加劑；所述的茶多酚濃縮污水的干燥制粉方法采用噴霧干燥或冷凍干燥或真空干燥或旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥。
5)滲透水循環(huán)使用在膜分離濃縮過程中透過反滲透膜的滲透水，返回生產(chǎn)車間循環(huán)使用。
實施例1本發(fā)明的以成功應(yīng)用于某茶多酚生產(chǎn)企業(yè)為例來進一步說明該企業(yè)采用溶劑萃取法從茶葉中提取茶多酚，其工藝流程如附圖2所示。每天生產(chǎn)后外排15噸茶多酚有機污水，污水比重為1.024g/cm3，含固量約6.6％，內(nèi)含茶多酚、茶多糖、氨基酸、蛋白質(zhì)等茶葉中的水溶性成分，并殘留有約3％左右的試劑乙酸乙脂。經(jīng)檢測污水的化學(xué)耗氧量COD高達82000mg/L，很難用常規(guī)方法進行無害化處理。
采用本發(fā)明用茶多酚有機污水制備飼料添加劑的工藝步驟如下1)預(yù)處理從蒸餾器最后排出的茶多酚有機污水溫度達到80℃，通過采用內(nèi)通循環(huán)冷卻水的換熱器進行強制冷卻到25℃，隨后采用低壓泵輸送到過濾精度為1～5μm的精密過濾器過濾的方式去除污水中懸浮的微小顆粒，得到預(yù)處理后的茶多酚有機污水。
2)膜分離濃縮采用耐壓強度30kgf/cm2、脫鹽率99.0％的聚酰胺復(fù)合反滲透膜以錯流過濾方式對預(yù)處理后的茶多酚有機污水進行膜分離循環(huán)濃縮，得到的茶多酚濃縮污水比重為1.09g/cm3，含固量25％。
3)干燥制粉將茶多酚濃縮污水經(jīng)噴霧干燥制粉，得到飼料添加劑。
4)滲透水循環(huán)使用在膜分離濃縮過程中透過反滲透膜的滲透水，返回生產(chǎn)車間循環(huán)使用，滲透水中含污水中殘留的試劑乙酸乙酯。
經(jīng)濟效益1、經(jīng)試用，采用本技術(shù)可每天制備飼料添加劑1噸，制備成本約為5000元/噸，市場售價為10000元/噸，毛利為5000元/噸；2、間接經(jīng)濟效益每天通過滲透水的循環(huán)使用，回收的試劑乙酸乙酯量約為450公斤，按其市場購買價格8000元/噸計算，可節(jié)約試劑費用3600元/天。
3、采用本技術(shù)的綜合效益約8600元/噸，每年可為企業(yè)帶來約300萬元的經(jīng)濟效益。
社會效益目前該企業(yè)每天排放化學(xué)耗氧量COD高達82000mg/L的茶多酚有機污水15噸，采用本技術(shù)后，實現(xiàn)零排放，產(chǎn)生巨大的社會效益。
實施例2所采用的茶多酚有機污水同實施例1，制備飼料添加劑的工藝步驟如下1)預(yù)處理從蒸餾器最后排出的茶多酚有機污水溫度達到80℃，通過采用內(nèi)通循環(huán)冷卻水的換熱器進行強制冷卻到30℃，隨后采用低壓泵輸送到過濾精度為1～5μm的精密過濾器過濾的方式去除污水中懸浮的微小顆粒，得到預(yù)處理后的茶多酚有機污水。
2)膜分離濃縮采用耐壓強度41kgf/cm2、脫鹽率99.2％的聚酰胺復(fù)合反滲透膜以錯流過濾方式對預(yù)處理后的茶多酚有機污水進行膜分離循環(huán)濃縮，得到的茶多酚濃縮污水比重為1.09g/cm3，含固量25％。
3)減壓蒸餾采用蒸汽加熱的不銹鋼蒸餾器以三級減壓蒸餾方式將上述茶多酚濃縮污水繼續(xù)濃縮，得到的高度濃縮污水比重為1.12g/cm3，含固量33.4％。
4)干燥制粉將茶多酚濃縮污水經(jīng)冷凍干燥制粉，得到飼料添加劑。
5)滲透水循環(huán)使用在膜分離濃縮過程中透過反滲透膜的滲透水，返回生產(chǎn)車間循環(huán)使用，滲透水中含污水中殘留的試劑乙酸乙酯。
權(quán)利要求
1.一種用茶多酚有機污水制備飼料添加劑的方法，其特征在于該方法步驟如下1)預(yù)處理茶多酚有機污水冷卻并過濾去除其中懸浮的微小顆粒，得到預(yù)處理后的茶多酚有機污水；2)膜分離濃縮用反滲透膜以錯流過濾方式對預(yù)處理后的茶多酚有機污水進行膜分離循環(huán)濃縮得到含固量為15～35％的茶多酚濃縮污水；3)干燥制粉將茶多酚濃縮污水干燥制粉，得到飼料添加劑；4)滲透水循環(huán)使用在膜分離濃縮過程中透過反滲透膜的滲透水，返回生產(chǎn)車間循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用茶多酚有機污水制備飼料添加劑的方法，其特征在于所述的茶多酚有機污水的冷卻采用內(nèi)通循環(huán)冷卻水的換熱器進行強制冷卻，或采用自然冷卻方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用茶多酚有機污水制備飼料添加劑的方法，其特征在于所述的茶多酚有機污水的過濾采用低壓泵輸送到精密過濾器的過濾方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用茶多酚有機污水制備飼料添加劑的方法，其特征在于所述的茶多酚有機污水的膜分離濃縮，采用反滲透膜為耐壓強度30～60kgf/cm2的聚酰胺復(fù)合膜，脫鹽率98～99.9％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用茶多酚有機污水制備飼料添加劑的方法，其特征在于所述的茶多酚濃縮污水的干燥制粉方法采用噴霧干燥或冷凍干燥或真空干燥或旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用茶多酚有機污水制備飼料添加劑的方法，其特征在于所述的膜分離濃縮與干燥制粉之間添加進一步濃縮污水的減壓蒸餾。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用茶多酚有機污水制備飼料添加劑的方法，其特征在于所述的減壓蒸餾采用單個蒸發(fā)器的減壓蒸餾或多個蒸發(fā)器串接的多級減壓蒸餾。
全文摘要
用茶多酚有機污水制備飼料添加劑的方法，步驟如下1)預(yù)處理茶多酚有機污水冷卻并過濾去除懸浮微小顆粒，得到預(yù)處理后的茶多酚有機污水；2)膜分離濃縮用反滲透膜以錯流過濾方式對預(yù)處理后的茶多酚有機污水進行膜分離循環(huán)濃縮得到含固量15～35％的茶多酚濃縮污水；3)干燥制粉茶多酚濃縮污水干燥制粉得到飼料添加劑；4)滲透水循環(huán)使用膜分離濃縮過程透過反滲透膜的滲透水，返回生產(chǎn)車間循環(huán)使用。本發(fā)明的優(yōu)點膜分離濃縮方法與傳統(tǒng)的蒸餾濃縮等方法比較，省去了巨大的汽化潛熱消耗，故成本低；可大大減少茶多酚生產(chǎn)過程中乙酸乙脂等化學(xué)試劑的消耗，降低生產(chǎn)成本；茶多酚有機污水回收制備飼料添加劑，省卻污水處理費用且變廢為寶。
文檔編號A23K1/175GK1883296SQ20061005241
公開日2006年12月27日 申請日期2006年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月12日
發(fā)明者周宇松, 逯慶國, 郭紅燕 申請人:中國兵器工業(yè)第五二研究所