專(zhuān)利名稱(chēng)：高純茶多酚和單體兒茶素的制備工藝及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由茶葉提取茶多酚和兒茶素的工藝及其提取設(shè)備，特別是采用吸附樹(shù)脂柱制備高純茶多酚和高純單體兒茶素的工藝及采用的吸附樹(shù)脂柱。
背景技術(shù)：
茶多酚是從茶葉中提取的一類(lèi)以?xún)翰杷貫橹黧w的多酚類(lèi)化合物，具有抗腫瘤，防治癌癥，降低血壓和血糖，抑制和滅殺病原菌及病毒等作用。從茶多酚中分離出的單體表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯(EGCG)，由于其優(yōu)異的抗氧化、抗癌等藥效性能，被國(guó)際上認(rèn)為“是繼紫杉醇之后從植物中提取的最為理想的抗癌新藥?！币虼耍崛〔瓒喾硬⒎蛛x提取單體兒茶素的工藝研究和提取設(shè)備研制成為熱門(mén)。從茶葉中提取茶多酚目前采用的主要是溶劑提取法(包括水和含水溶劑)，重金屬鹽沉淀法和樹(shù)脂吸附濃集法。溶劑提取法，要用氯仿萃取濾液脫除色素和咖啡因；沉淀法則采用重金屬離子沉淀濾液中茶多酚，使其與色素和咖啡因分離，這兩種方法可能導(dǎo)致茶多酚產(chǎn)品中的有機(jī)溶劑或重金屬殘留，而且制備的茶多酚純度不高。由粗茶多酚分離提取兒茶素的方法有超臨界CO2萃取法，該法產(chǎn)品純度較高，但工藝復(fù)雜，分離組份單一，操作不便，成本高；液相制備色譜和逆流色譜法，制備的茶多酚單體分離物純度高，回收效果較好，但投資成本高，而且生產(chǎn)能力是“克量級(jí)”，很難擴(kuò)大規(guī)模。中國(guó)專(zhuān)利02113680.7提出了一種“茶中提取純兒茶素的生產(chǎn)工藝”，該專(zhuān)利采用了D101大孔吸附樹(shù)脂，但在茶提液上柱前僅采用調(diào)PH值沉淀細(xì)小顆粒后過(guò)濾，微小顆粒難除盡，會(huì)污染樹(shù)脂柱，影響吸附效果；經(jīng)兩次上柱也只能產(chǎn)出純度為90％的兒茶素混合物，卻增加了成本；而且采用了有毒溶劑氯仿。中國(guó)專(zhuān)利00128567.x提出了“一種茶多酚中兒茶素類(lèi)化合物的分離方法”，采用葡萄糖Sephadex LH-20凝膠系列柱，能得到單體酯溶性?xún)翰杷谽GCG，ECG，但單體純度只達(dá)到90～95％，不能滿足制藥要求，用丙酮和乙醇二元溶劑洗脫，不便溶劑回收，加大了生產(chǎn)成本。中國(guó)專(zhuān)利01201087.1提出了“一種大孔吸附樹(shù)脂柱”，02256069.6提出了一種“大孔樹(shù)脂超聲波天然藥物吸附分離器”，它們存在的共同問(wèn)題是濾網(wǎng)堵塞或樹(shù)脂使用過(guò)久要更換新樹(shù)脂時(shí)，只能用人工挖出，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且這兩種設(shè)備基本上不能用于高純單體兒茶素的分離提取。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種用樹(shù)脂柱吸附法生產(chǎn)高純茶多酚和由茶多酚分離提取高純單體兒茶素的新工藝及其裝置，該裝置可提取茶多酚，又可分離單體兒茶素，分離效率高，產(chǎn)品純度高，生產(chǎn)成本低。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是茶葉粉碎至粒度≤1mm，用水提法從茶葉中提取粗茶多酚，控制茶葉與純水重量比為1∶8～15，溫度90～95℃，攪拌提取10～20分鐘，過(guò)濾后再用溫度為90～95℃的熱純水洗茶葉渣一次，控制渣與熱純水重量比為1∶4～6；茶提取液用鹽酸或醋酸調(diào)整pH值為3～4后進(jìn)行沉降離心分離，除去浮油、脂類(lèi)和渣，得到茶提取液凈液；凈液直接上吸附樹(shù)脂柱，控制吸附溫度為5～20℃，柱排出流量8～16升/分鐘；每批茶葉提取的總凈液被吸附樹(shù)脂柱完全吸附后，用純水洗柱至排出液無(wú)明顯顏色時(shí)停止洗柱；加重量濃度為80％的乙醇從樹(shù)脂柱上解吸洗脫茶多酚，并收集乙醇洗脫液，控制流量4～9升/分鐘，解吸洗脫10～20分鐘后，再超聲洗脫5～15分鐘，解吸洗脫至樹(shù)脂柱的上下位樹(shù)脂發(fā)白且顏色一致時(shí)停止洗脫；含茶多酚的乙醇洗脫液經(jīng)真空濃縮回收乙醇后，水相按重量比為1∶1～3加醋酸乙酯在常溫下萃取茶多酚兩次；萃取液和水相進(jìn)行沉降離心分離，得含茶多酚的醋酸乙酯萃取液降溫至5～20℃保存，再經(jīng)真空濃縮回收醋酸乙酯，溶液相經(jīng)噴霧或冷凍干燥得淡黃色的茶多酚粗產(chǎn)品；將茶多酚粗產(chǎn)品按茶多酚與純水重量比為1∶30～50加純水?dāng)嚢枞芙猓两惦x心分離后，將粗茶多酚水溶液上吸附樹(shù)脂柱吸附，控制吸附溫度為5～20℃，柱排出流量8～16升/分鐘；每批茶多酚水溶液被吸附樹(shù)脂柱完全吸附后，用純水洗柱至排出液無(wú)明顯顏色時(shí)停止洗柱；純水洗柱完成后進(jìn)行單體兒茶素的提取分離，洗脫溶劑分區(qū)間段或不分區(qū)間段梯度遞增加入進(jìn)行解吸洗脫，洗脫液流量在4～9升/分鐘區(qū)間擇一值恒定，溫度5～20℃，同時(shí)在單體兒茶素從吸附樹(shù)脂上被解吸的時(shí)間-絕對(duì)含量標(biāo)準(zhǔn)流出曲線峰值與樹(shù)脂柱比例分流器分流液經(jīng)HPLC檢測(cè)獲得的目的峰值同步時(shí)，定時(shí)收集各單體成分峰液，最后真空濃縮回收溶劑，溶液相噴霧或冷凍干燥制成各單體兒茶素。
本發(fā)明還可以用溶劑法從茶葉中提取粗茶多酚，按茶葉與溶劑重量比為1∶5～8加入重量濃度為80％的乙醇或甲醇，控制溫度60～65℃，攪拌提取30分鐘，過(guò)濾后的渣再提取一次。
本發(fā)明樹(shù)脂柱內(nèi)裝填的吸附樹(shù)脂可以從C18樹(shù)脂，葡聚糖Sephadex LH-20凝膠樹(shù)脂，D101、NKA-2大孔吸附樹(shù)脂，聚酰胺吸附劑中任擇其一。
本發(fā)明還可用重量濃度為80％的丙酮，或甲醇從樹(shù)脂柱上解吸洗脫茶多酚。
本發(fā)明單體兒茶素從吸附樹(shù)脂柱上解吸洗脫溶劑優(yōu)選之一為丙酮，采用分區(qū)間段按每分鐘遞增1％的輸送量梯度加入，同時(shí)在純水中加入0.05％三氟醋酸，第一梯度區(qū)間丙酮重量濃度由15％增加至45％，第二梯度區(qū)間丙酮的重量濃度由45％增加至60％，分別收峰得兒茶素單體。
本發(fā)明單體兒茶素從吸附樹(shù)脂柱上解吸洗脫溶劑另一優(yōu)選為甲醇，采用不分區(qū)間段按每分鐘遞增1％的輸送量梯度加入，同時(shí)在純水中加入0.05％三氟醋酸，甲醇重量濃度由15％增加至55％，收峰得兒茶素單體。
本發(fā)明單體兒茶素從吸附樹(shù)脂柱上解吸洗脫所采用的溶劑還可以是從醋酸乙酯，乙腈，二甲基甲酰胺(DMF)，三氟乙酸(TFA)中任擇其一。
實(shí)施本發(fā)明工藝采用的裝置是茶多酚提取和兒茶素單體分離兩用全自動(dòng)吸附樹(shù)脂柱，它包括樹(shù)脂柱柱筒，位于柱筒頂部與柱筒密封連接的柱蓋，柱蓋上設(shè)有樹(shù)脂水液進(jìn)料孔和壓力表，柱筒內(nèi)緊靠柱蓋與柱筒連接部位設(shè)置的圓環(huán)形水或溶劑注入噴射管，柱筒壁上自上而下依次安裝的柱內(nèi)液位視鏡、樹(shù)脂上位視鏡、樹(shù)脂下位視鏡，柱筒壁上部設(shè)置有中心線與液位視鏡中心線在同一水平面內(nèi)的裝有過(guò)濾網(wǎng)的溢流孔，柱蓋中心安裝的與柱筒內(nèi)設(shè)置的攪拌葉軸連接的攪拌電機(jī)，攪拌葉軸上在位于樹(shù)脂上位和下位視鏡之間安裝有上層攪拌葉和下層攪拌葉，柱筒下部的倒圓錐排液斗上設(shè)置有過(guò)濾網(wǎng)，柱筒壁下部緊貼過(guò)濾網(wǎng)上方開(kāi)有樹(shù)脂排出孔，柱筒壁外位于過(guò)濾網(wǎng)上方設(shè)置有水夾套，在水夾套一側(cè)的下部和另一側(cè)的上部分別設(shè)置有水夾套進(jìn)水管和出水管，水夾套的外壁上安裝若干個(gè)超聲換能器振子，柱筒下部的倒圓錐排液斗設(shè)有廢水排出管，廢水排出管閥門(mén)與倒圓錐排液斗之間對(duì)稱(chēng)地設(shè)置與該排出管連通的反洗管道閥和流量計(jì)，在流量計(jì)之前靠近廢水排出管的控制流量計(jì)的總閥之后安裝有比例分流器，將水或溶劑注入噴射管與溶劑混合罐連接的連接管道及溶劑混合罐出口閥，安裝在溶劑混合罐頂部的攪拌葉電機(jī)連接罐內(nèi)設(shè)置的攪拌葉軸和攪拌葉，溶劑混合罐頂部還開(kāi)有加料口，其總輸出管與溶劑混合罐連接將水或溶劑注入混合罐的由調(diào)頻電機(jī)控制的若干臺(tái)計(jì)量泵組成的計(jì)量泵組，以及控制各臺(tái)計(jì)量泵運(yùn)轉(zhuǎn)和各管道閥門(mén)開(kāi)閉的工業(yè)計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明裝置采用的吸附樹(shù)脂柱的內(nèi)直徑d與除去上蓋和下部排液斗的柱體凈高h(yuǎn)之比為1～30∶1，或1∶1～30。
本發(fā)明裝置的計(jì)量泵組可以用與其組成臺(tái)數(shù)相同的流量計(jì)組代替。
采用本發(fā)明的兩用全自動(dòng)吸附樹(shù)脂柱和工藝方法分離提取高純茶多酚和高純單體兒茶素的工藝步驟及過(guò)程是茶葉粉碎后加純水或溶劑攪拌提取，再用保溫?zé)崴蛉軇┫丛?，將提取和洗渣濾液調(diào)整pH值后沉降離心分離，凈液上吸附樹(shù)脂柱；吸附完成后純水洗柱，先用溶劑(乙醇等)解吸洗脫茶多酚，再超聲洗脫；洗脫液真空濃縮回收溶劑，水相加醋酸乙酯萃取茶多酚，萃取完成后沉降離心分離，萃取液真空濃縮回收醋酸乙酯，水相干燥得粗茶多酚；粗茶多酚加純水溶解，凈液(必要時(shí)經(jīng)沉降離心分離)上吸附樹(shù)脂柱；吸附完成后將溶劑(如丙酮)梯度遞增加入解吸洗脫、按收峰曲線接峰液，得咖啡因、非酯型兒茶素單體產(chǎn)品CAF、EGC、DL-C、EC和酯型兒茶素單體產(chǎn)品EGCG、GCG、ECG、CG。
本發(fā)明在茶葉提取液凈化、醋酸乙酯萃取液與水相分離，以及粗茶多酚水溶液需要凈化時(shí)都采用沉降離心分離，以選用DHC-500型沉降式碟片分離機(jī)為例，待分離液由轉(zhuǎn)鼓上部中心進(jìn)料口經(jīng)加料管流至轉(zhuǎn)鼓底部，經(jīng)碟片座下櫞流向轉(zhuǎn)鼓空間，在高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鼓的離心力場(chǎng)作用下，比重較大的固相顆粒(渣)沉向轉(zhuǎn)鼓壁從出渣口排出，在錐形碟片導(dǎo)向下，提取液中的浮油、脂類(lèi)或萃取液中的有機(jī)相流動(dòng)至上部由輕液出口排出，茶多酚和咖啡因或萃取液中的水相流向轉(zhuǎn)鼓壁后向上流動(dòng)由重液出口排出，實(shí)現(xiàn)茶多酚凈液與沉渣和浮油、脂類(lèi)，醋酸乙酯萃取液與水相，粗茶多酚水溶液與微小顆粒的分離。采用臥式螺旋沉降分離機(jī)，立體高速筒式沉降機(jī)分離，效果相近。
本發(fā)明單體兒茶素分離提取的主要技術(shù)措施是采用梯度加入溶劑從樹(shù)脂柱上解吸洗脫單體兒茶素；在預(yù)先制定的某單體兒茶素從某吸附樹(shù)脂上解吸洗脫時(shí)間-絕對(duì)含量標(biāo)準(zhǔn)流出曲線目的峰值與HPLC紫外檢測(cè)器對(duì)樹(shù)脂柱比例分流器的分流液現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的目的峰值同步時(shí)收峰。以丙酮解吸洗脫為例的具體實(shí)施是工業(yè)計(jì)算機(jī)按預(yù)先設(shè)計(jì)自動(dòng)調(diào)節(jié)好各計(jì)量泵輸送液比例，丙酮泵按丙酮占總輸送重量比例每分鐘遞增1％的輸送量，純水泵則按純水占總輸送重量比例每分鐘遞減1％的輸送量；如采用混合溶劑(比如丙酮和乙醇)解吸洗脫，則乙醇泵按乙醇占總輸送重量比例每分鐘遞減1％的輸送量，或者乙醇泵和純水泵分別按乙醇和純水各自占總輸送重量比例每分鐘遞減0.5％的輸送量，確保兩泵或三泵每分鐘輸送溶劑量之和等于樹(shù)脂柱洗出液流出總量，并且恒定。各計(jì)量泵輸送液在溶劑混合罐攪拌混勻后均勻噴淋至樹(shù)脂柱上。只要確保每分鐘輸送溶劑總量等于樹(shù)脂柱洗出液流出總量，并且恒定，可以采用不同于1％的梯度值。
制定標(biāo)準(zhǔn)流出曲線是依據(jù)該樹(shù)脂柱上所用樹(shù)脂的溶劑配比，茶多酚粗產(chǎn)品的特性，在同等或類(lèi)似條件下，經(jīng)預(yù)試驗(yàn)找出洗脫溶劑最佳梯度配比，在恒定的流速及梯度條件下洗脫，從流量計(jì)連續(xù)接取若干份同體積洗脫液樣品，在UV278nm、柱溫35℃條件下用HPLC高效液相色譜分析儀檢測(cè)每份液中各種兒茶素單體的含量。然后，以某單體兒茶素含量(％)為縱坐標(biāo)，以流出時(shí)間(分鐘)為橫坐標(biāo)繪制其流出曲線，即時(shí)間-絕對(duì)含量曲線，作為解吸洗脫時(shí)該單體兒茶素的收峰標(biāo)準(zhǔn)流出曲線。實(shí)際收峰時(shí)，將吸附柱上被溶劑洗脫下來(lái)經(jīng)流量計(jì)流出的某單體兒茶素的時(shí)間-絕對(duì)含量標(biāo)準(zhǔn)流出曲線峰值與樹(shù)脂柱比例分流器分流液經(jīng)HPLC檢測(cè)獲得的目的峰值進(jìn)行比較，調(diào)節(jié)校正，使二者同步，再接取收峰液，保證收取的各單體成分純度均在99％以上。采用實(shí)時(shí)收峰監(jiān)測(cè)也便于實(shí)現(xiàn)接取目的峰液自動(dòng)化。校正的收峰標(biāo)準(zhǔn)曲線上兩單體成分交界處統(tǒng)一收蜂，制成混合物，即高純茶多酚精品。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是茶提液凈化采用沉降離心分離，明顯優(yōu)于目前常用的沉淀法，分離效率高，能同時(shí)有效去除微細(xì)粒雜質(zhì)、浮油、脂類(lèi)和沉渣，保護(hù)吸附樹(shù)脂不被污染；醋酸乙酯萃取液與水相采用沉降離心分離，比凈置分層節(jié)省時(shí)間和設(shè)備，防止醋酸乙酯乳化和被水相帶走的損失，產(chǎn)品收率高，溶劑用量少，損耗少。茶凈液不經(jīng)過(guò)濃縮或干燥，直接上吸附樹(shù)脂柱，節(jié)省熱能，降低成本。吸附和單體兒茶素分離采用樹(shù)脂柱水夾套送冷水或冰化水，洗脫溶劑梯度加入，預(yù)先制定兒茶素各單體從吸附樹(shù)脂柱解吸的標(biāo)準(zhǔn)流出曲線，以及HPLC現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)校正流出曲線等技術(shù)措施，把復(fù)雜的混合物中的單體根據(jù)其極性先后一個(gè)一個(gè)被洗脫下來(lái)，比固定溶劑流動(dòng)相洗脫收峰效果好得多，沒(méi)有拖尾和重復(fù)峰，既能分離出7個(gè)兒茶素產(chǎn)品，又能使單體兒茶素的純度達(dá)到99％以上。本發(fā)明還可綜合回收咖啡因，茶葉多糖、液體茶葉皂素、葉綠素、黃酮和茶葉干渣飼料等副產(chǎn)品，給工廠帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明的裝置設(shè)計(jì)了由工業(yè)計(jì)算機(jī)控制的用調(diào)頻電機(jī)拖動(dòng)的計(jì)量泵組，確保了單一或混合洗脫溶劑的梯度加入。柱內(nèi)液流或?yàn)V網(wǎng)受阻，達(dá)不到恒定流量時(shí)，還可啟動(dòng)計(jì)量泵給柱內(nèi)加壓，使生產(chǎn)能順利進(jìn)行。柱筒從上至下不同位置裝有柱內(nèi)液位視鏡、樹(shù)脂上位視鏡、樹(shù)脂下位視鏡，便于觀察調(diào)控柱內(nèi)液位、樹(shù)脂柱高度、樹(shù)脂柱柱色變化，還設(shè)置了比例分流器，引入HPLC檢測(cè)器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，有利于本發(fā)明工藝的順利實(shí)施和分離單體的高純度。柱筒裝有與純水泵相連的反洗管道閥、溢流孔及其濾網(wǎng)，便于攪動(dòng)反洗樹(shù)脂再生和疏通下濾網(wǎng)，延長(zhǎng)樹(shù)脂柱使用周期。柱筒下部設(shè)有樹(shù)脂排出孔，更換舊樹(shù)脂時(shí)泵入純水，開(kāi)動(dòng)雙葉攪拌器，能將樹(shù)脂和水同時(shí)排出，比人工挖樹(shù)脂省時(shí)、省力。本發(fā)明裝置為超大型吸附樹(shù)脂柱，處理能力達(dá)到“10千克量級(jí)”，使生產(chǎn)成本大大降低。
本發(fā)明的裝置和使用該裝置采用的梯度洗脫，預(yù)先制定有效單體成分的標(biāo)準(zhǔn)流出曲線及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)校正等技術(shù)手段完全可用于從其它動(dòng)、植物中提取天然藥物成分和有效單體藥物成分的分離。


圖1為本發(fā)明的吸附樹(shù)脂柱示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的裝置和工藝作詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施本發(fā)明工藝采用的裝置是茶多酚提取和兒茶素單體分離兩用全自動(dòng)吸附樹(shù)脂柱，它包括裝填樹(shù)脂的柱筒21，柱筒21頂部有截球面形的柱蓋3，它與柱筒密封連接，柱蓋3上設(shè)有樹(shù)脂水液進(jìn)料孔2和壓力表30，柱筒21底部連接的倒圓錐排液斗設(shè)有廢水排出管17。柱筒21內(nèi)緊靠柱筒與柱蓋3連接部位的下方設(shè)置一個(gè)圓環(huán)形水或溶劑噴射管4，噴射管4通過(guò)連接管道與設(shè)置于柱筒21外的溶劑混合罐25底部排出管閥門(mén)23連接，純水、茶凈液、茶多酚水溶液和洗脫溶劑都是經(jīng)溶劑混合罐25由噴射管4噴淋至裝填于柱筒內(nèi)的吸附樹(shù)脂上。柱筒壁上自上而下依次安裝有柱內(nèi)液位視鏡5、樹(shù)脂上位視鏡9、樹(shù)脂下位視鏡14，下位視鏡14靠近底部安裝在柱筒21和柱筒底部倒圓錐排液斗連接部位的過(guò)濾網(wǎng)20上方，通過(guò)3個(gè)視鏡對(duì)柱內(nèi)純水、凈液、洗脫溶劑、茶多酚溶液的液位，以及柱內(nèi)裝填樹(shù)脂的上水平位(裝填高度)和最底部樹(shù)脂色度的觀測(cè)，便于調(diào)控柱內(nèi)液位恒定，使樹(shù)脂柱內(nèi)壓和流出液量恒定，便于調(diào)控樹(shù)脂柱高度保持一致，穩(wěn)定解吸洗脫流出曲線，洗脫時(shí)觀察樹(shù)脂柱下位柱色變化，便于分離單體兒茶素時(shí)作接峰液參考，以利于本發(fā)明工藝的順利實(shí)施和保證分離單體的高純度。柱筒上部側(cè)壁開(kāi)有溢流孔6，溢流孔6的水平中心線與液位視鏡的水平中心線位于同一水平面內(nèi)，溢流孔6上緊貼柱筒壁裝有過(guò)濾網(wǎng)，在反洗樹(shù)脂柱時(shí)，過(guò)濾網(wǎng)能使柱內(nèi)吸附的微粒和破碎的樹(shù)脂粉末從溢流孔6排出，而清潔的樹(shù)脂保留在柱內(nèi)，有利于樹(shù)脂柱的清洗再生，延長(zhǎng)樹(shù)脂柱使用周期。柱筒21內(nèi)部中心設(shè)有攪拌葉軸12，攪拌葉軸12上端伸出柱蓋3后與攪拌電機(jī)1連接，其中部和下端分別安裝一個(gè)上層攪拌葉11和一個(gè)下層攪拌葉13，攪拌葉11和13皆被柱內(nèi)裝填的樹(shù)脂浸沒(méi)，有利于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)充分地?cái)噭?dòng)樹(shù)脂，在反洗清洗樹(shù)脂時(shí)能徹底排除掉已破碎的樹(shù)脂和吸附的微粒，更換樹(shù)脂時(shí)有助于樹(shù)脂從柱筒壁下部緊貼過(guò)濾網(wǎng)20上方的樹(shù)脂排出孔15中排出。柱筒21壁外位于過(guò)濾網(wǎng)上方設(shè)置有水夾套8，在水夾套8一側(cè)的下部設(shè)置有進(jìn)水管19，相對(duì)稱(chēng)的另一側(cè)的上部設(shè)置有出水管7，水夾套8的最上端應(yīng)高于柱內(nèi)樹(shù)脂的裝填高度，這樣從進(jìn)水管19輸入冷水或冰化水對(duì)樹(shù)脂柱降溫時(shí)，就能保證上下樹(shù)脂溫度均勻，有利于工藝過(guò)程的穩(wěn)定。水夾套8的外壁上安裝若干個(gè)超聲換能器振子10，茶多酚洗脫時(shí)，經(jīng)超聲洗脫使洗脫更完全，在樹(shù)脂再生洗凈時(shí)，經(jīng)超聲洗凈使樹(shù)脂吸附微粒和碎樹(shù)脂清洗更徹底。廢水排出管17的控制閥門(mén)與柱筒21的倒圓錐排液斗之間設(shè)置有與該排出管17連通的反洗管道閥16和流量計(jì)18，在流量計(jì)前裝有兩個(gè)閥，前置閥緊靠廢水排出管17，第二個(gè)閥緊靠流量計(jì)18，緊靠前置閥之后裝有比例分流器29，提取分離各單體成分時(shí)，經(jīng)比例分流器29的分流液進(jìn)入HPLC檢測(cè)器，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)流量計(jì)流出的單體成分的流出曲線，以利于與標(biāo)準(zhǔn)流出曲線進(jìn)行比較和校正，使接取目的峰液更精確。在進(jìn)行純水洗柱等作業(yè)時(shí)，關(guān)流量計(jì)18前置閥，開(kāi)廢水排出管17，使無(wú)需回收的廢水排出吸附樹(shù)脂柱；反洗清洗樹(shù)脂時(shí)，純水泵送水經(jīng)反洗管道閥16進(jìn)入柱內(nèi)清洗樹(shù)脂；在進(jìn)行溶劑洗脫茶多酚和單體兒茶素、活化樹(shù)脂等作業(yè)時(shí)，則關(guān)廢水排出管17，開(kāi)流量計(jì)18兩個(gè)閥，使溶劑洗脫液進(jìn)入專(zhuān)用儲(chǔ)罐，便于溶劑回收。本發(fā)明設(shè)置了專(zhuān)用高位溶劑混合罐25，溶劑混合罐25內(nèi)設(shè)置攪拌葉24，安裝在溶劑混合罐25頂部的攪拌葉電機(jī)28通過(guò)攪拌軸帶動(dòng)攪拌葉24旋轉(zhuǎn)，使加入罐內(nèi)的溶液或溶劑混合均勻，再通過(guò)溶劑混合罐出口閥23及管道送入水或溶劑注入噴射管4加入樹(shù)脂柱液面上。溶劑混合罐頂部還開(kāi)有加料口26，茶凈液和茶多酚水溶液也可由此經(jīng)溶劑混合罐25再加入樹(shù)脂柱液面上。本發(fā)明裝置設(shè)置一個(gè)計(jì)量泵組22，圖1表示由4臺(tái)計(jì)量泵組成，22-1進(jìn)純水，22-2進(jìn)乙醇，22-3進(jìn)甲醇或茶凈液或茶多酚水溶液，22-4進(jìn)丙酮，根據(jù)生產(chǎn)需要也可設(shè)置更多或更少的計(jì)量泵。每臺(tái)計(jì)量泵由調(diào)頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)溶劑、溶液、純水輸送量，特別是能實(shí)現(xiàn)洗脫溶劑的梯度加入，各臺(tái)計(jì)量泵輸送的液體通過(guò)計(jì)量泵組的總輸出管經(jīng)溶劑混合罐25混合均勻后輸入樹(shù)脂柱內(nèi)。采用的計(jì)量泵可以是柱塞式泵，隔膜式泵，列管式隔膜計(jì)量泵，機(jī)械隔膜變量泵等具有輸出計(jì)量的各種形式泵。還可以用組成臺(tái)數(shù)相同的流量計(jì)組代替計(jì)量泵組。各臺(tái)計(jì)量泵調(diào)頻電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，以及廢水排出管、流量計(jì)、反洗管道閥、水夾套進(jìn)水和出水管、溢流孔等等管道閥門(mén)27的開(kāi)閉都由工業(yè)計(jì)算機(jī)依工藝步驟和要求而預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明設(shè)備的全自動(dòng)運(yùn)行。
根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和需要，本發(fā)明吸附樹(shù)脂柱柱筒內(nèi)直徑d與凈高(除去上蓋和下部排液斗的高度)h之比可在1～30∶1，或1∶1～30的范圍內(nèi)任意選擇。以下實(shí)施例柱筒內(nèi)直徑d為59cm，凈高h(yuǎn)為160cm，d∶h為1∶2.71，裝D101大孔或C18樹(shù)脂高h(yuǎn)為110cm，一次裝入D101大孔或C18吸附樹(shù)脂300L。
實(shí)施例1 按前述提取工藝步驟進(jìn)行，沉降離心分離采用DHC-500型沉降式碟片分離機(jī)(以下實(shí)施例相同)，稱(chēng)取次干綠茶葉150千克，粉碎至粒度≤1mm，按茶葉與純水重量比為1∶8～15(最好1∶10)，溫度90～95℃，加純水?dāng)嚢杼崛?0～20分鐘分鐘，按過(guò)濾后的茶葉渣熱純水重量比為1∶4～6(最好1∶5)，用90～95℃熱純水洗渣一次，兩次的茶提取液加鹽酸或醋酸調(diào)整PH值至3～4，沉降分離后凈液上樹(shù)脂柱吸附，純水洗柱后用重量濃度80％的乙醇解吸洗脫茶多酚，控制吸附流量8～16升/分鐘(最好8升/分鐘)，吸附溫度5～20℃，解吸洗脫流量4～9升/分鐘(最好4升/分鐘)，解吸10～20分鐘后，再超聲洗脫5～15分鐘(最好10分鐘)，洗脫液真空濃縮回收乙醇，水相以1∶1加醋酸乙酯在常溫下萃取茶多酚兩次，萃取液和水相沉降分離，真空濃縮回收醋酸乙酯，溶液相經(jīng)噴霧或冷凍干燥得淡黃色的茶多酚粗產(chǎn)品，經(jīng)HPLC分析，提取率為干茶葉的11.65％，粗茶多酚純度≥75％。
稱(chēng)取水提茶多酚粗品25千克，按茶多酚與純水的重量比為1∶30加純水溶解，茶多酚水溶液上樹(shù)脂柱吸附，控制吸附流量8升/分鐘，吸附溫度5～20℃，解吸洗脫溶劑丙酮按每分鐘遞增1％的梯度加入，第一洗脫梯度區(qū)間為15～45％，第二洗脫梯度區(qū)間為45～60％，同時(shí)在純水中加入0.05％三氟醋酸(TFA)，按預(yù)先測(cè)定、并經(jīng)HPLC現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)校正的的洗脫標(biāo)準(zhǔn)流出曲線定時(shí)收取各單體兒茶素峰液控制解吸流量4升/分鐘恒定，解吸溫度5～20℃，第一洗脫梯度區(qū)間，在9～12分鐘間收取CAF(咖啡因)峰液，13～16分鐘間收取EGC峰液，18～22分鐘間收取DL-C峰液，27～29分鐘間收取EC峰液；第二洗脫梯度區(qū)間，30～35分鐘間收取EGCG峰液，38～41分鐘間收取GCG峰液，51～55分鐘間收取ECG峰液。各單體洗脫液分別真空濃縮回收丙酮，溶液相經(jīng)噴霧或冷凍干燥得3種單體非酯型兒茶素EGC 0.168千克，DL-C 0.068千克，EC 0.536千克；3種單體酯型兒茶素EGCG 13.000千克，GCG 0.054千克，ECG2.433千克；茶多酚精品2.445千克。單體兒茶素收率65.036％。經(jīng)HPLC高效液相色譜分析，6種單體兒茶素純度≥99.3％，茶多酚精品純度≥95.41％。
實(shí)施例2 稱(chēng)取次干綠茶葉150千克粉碎至粒度≤1mm，按茶葉與80％乙醇(或甲醇)重量比為1∶5～8(最好1∶7)加入提取罐，攪拌提取25～35分鐘(最好30分鐘)，控制溫度60～65℃，提取兩次，。壓濾得提取液，用鹽酸(或醋酸)調(diào)pH值至3～4后沉降分離，凈液真空濃縮回收乙醇，水相以1∶3加入醋酸乙酯常溫下萃取茶多酚兩次，萃取液和水相沉降離心分離后真空濃縮回收醋酸乙酯，溶液相經(jīng)噴霧或冷凍干燥得淡黃白色的茶多酚粗產(chǎn)品，經(jīng)HPLC分析，提取率為干茶葉的13.21％，粗茶多酚純度≥73.5％稱(chēng)取醇提粗茶多酚25千克，如實(shí)施例1按1∶40加純水溶解，茶多酚水溶液沉降分離后凈液上樹(shù)脂柱吸附，用丙酮解吸洗脫、收峰，吸附流量13升/分鐘，解吸流量6升/分鐘恒定，其余工藝條件和收峰時(shí)段同實(shí)施例1，得7個(gè)單體兒茶素EGC 1.0503千克，DL-C 0.0285千克，EC 0.0643千克，EGCG 12.36千克，GCG 0.5803千克；ECG 1.74千克；58～61分鐘收取CG 0.0448千克，共計(jì)15.8682千克，收率占粗茶多酚63.472％，還收得茶多酚精品2.1583千克，收率8.633％。經(jīng)HPLC分析，各兒茶素單體純度≥99.1％，茶多酚精品純度≥96.32％。
實(shí)施例3 稱(chēng)取市售粗茶多酚25千克，如實(shí)施例1按1∶50加純水溶解后沉降分離得凈液，凈液上碳18(C18)樹(shù)脂柱吸附，控制吸附流量為16升/分鐘，解吸洗脫劑甲醇按每分鐘遞增1％的梯度加入，洗脫梯度區(qū)間為15％～55％，只進(jìn)行一次洗脫，同時(shí)在純水中加入0.05％TFA，解吸流量為9升/分鐘恒定，按實(shí)施例1的收峰工藝定時(shí)收取各單體兒茶素峰液11～13分鐘間收取EGC液，13.5～14.5分鐘間收取DL-C液，15～19分鐘間收取EGCG液，19.5～21分鐘間收取EC液，21.5～25分鐘間收取CAF液，26～28分鐘間收取GCG液，29～31分鐘間收取ECG液。干燥后得各單體兒茶素EGC 0.155千克，DL-C 0.068千克，EGCG 12.625千克，EC 0.411千克，GCG 0.041千克，ECG 1.933千克，共計(jì)15.233千克，收率占粗茶多酚60.932％，還收得茶多酚精品2.033千克，收率8.132％。經(jīng)HPLC分析，各兒茶素單體純度≥99.06％；茶多酚精品純度≥95.20％。
權(quán)利要求
1.一種高純茶多酚和單體兒茶素的制備工藝，包括將茶葉粉碎至粒度不大于1mm，其特征是(1)用水提法提取茶多酚，茶葉與純水重量比為1∶8～15，溫度90～95℃，攪拌提取10～20分鐘，過(guò)濾后用溫度為90～95℃的熱純水洗渣一次，渣與水重量比為1∶4～6，茶提取液用鹽酸或醋酸調(diào)整pH值為3～4后進(jìn)行沉降離心分離得凈液；(2)凈液直接上吸附樹(shù)脂柱，吸附溫度5～20℃，柱排出流量8～16升/分鐘，吸附完畢用純水洗柱，純水洗柱后加重量濃度為80％的乙醇從樹(shù)脂柱上解吸洗脫茶多酚，并收集洗脫液，洗脫流量4～9升/分鐘，乙醇解吸10～20分鐘后，再超聲解吸洗脫5～15分鐘；(3)乙醇洗脫液真空濃縮回收乙醇后，水相按重量比為1∶1～3加醋酸乙酯常溫萃取茶多酚，萃取液和水相沉降離心分離后，真空濃縮回收醋酸乙酯，溶液相經(jīng)噴霧或冷凍干燥得茶多酚粗產(chǎn)品；(4)按茶多酚粗產(chǎn)品與純水重量比為1∶30～50加純水?dāng)嚢枞芙?，水溶液上吸附?shù)脂柱吸附，吸附溫度5～20℃，柱排出流量8～16升/分鐘，吸附完畢用純水洗柱；(5)純水洗柱后分離提取單體兒茶素，洗脫溶劑分區(qū)間段或不分區(qū)間段梯度遞增加入進(jìn)行解吸洗脫，控制洗脫液流量在4～9升/分鐘區(qū)間擇一值恒定，溫度5～20℃，同時(shí)在單體兒茶素從吸附樹(shù)脂上被解吸的時(shí)間—絕對(duì)含量標(biāo)準(zhǔn)流出曲線峰值與樹(shù)脂柱比例分流器分流液經(jīng)HPLC檢測(cè)獲得的目的峰值同步時(shí)，定時(shí)收集各單體成分峰液，最后真空濃縮回收溶劑，溶液相噴霧或冷凍干燥制成各單體兒茶素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純茶多酚和單體兒茶素的制備工藝，其特征是用溶劑法從茶葉中提取茶多酚，采用重量濃度為80％的乙醇(或甲醇)，控制溫度60～65℃，攪拌提取25～35分鐘，濾渣再提取一次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高純茶多酚和單體兒茶素的制備工藝，其特征是樹(shù)脂柱內(nèi)裝填的吸附樹(shù)脂是從D101、NKA-2大孔吸附樹(shù)脂，C18樹(shù)脂，葡聚糖Sephadex LH-20凝膠樹(shù)脂，聚酰胺吸附劑中任擇其一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高純茶多酚和單體兒茶素的制備工藝，其特征是從樹(shù)脂柱上解吸洗脫茶多酚用重量濃度為80％的丙酮，或甲醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高純茶多酚和單體兒茶素的制備工藝，其特征是單體兒茶素從吸附樹(shù)脂柱上解吸洗脫溶劑為丙酮，采用分區(qū)間段按每分鐘遞增1％的輸送量梯度加入，第一梯度區(qū)間丙酮重量濃度由15％增加至45％，第二梯度區(qū)間丙酮的重量濃度由45％增加至60％，分別收峰得單體兒茶素。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高純茶多酚和單體兒茶素的制備工藝，其特征是單體兒茶素從吸附樹(shù)脂柱上解吸洗脫溶劑為甲醇，采用不分區(qū)間段按每分鐘遞增1％的輸送量梯度加入，甲醇重量濃度由15％增加至55％，收峰得單體兒茶素。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高純茶多酚和單體兒茶素的制備工藝，其特征是單體兒茶素從吸附樹(shù)脂柱上解吸洗脫所采用的溶劑還可以是從醋酸乙酯，乙腈，二甲基甲酰胺，三氟乙酸中任擇其一。
8.權(quán)利要求1所述的高純茶多酚和單體兒茶素的制備工藝采用的吸附樹(shù)脂柱，其特征是它包括樹(shù)脂柱柱筒[21]，與柱筒頂部密封連接的柱蓋[3]，柱蓋上開(kāi)有樹(shù)脂水液進(jìn)料孔[2]和壓力表[30]，柱筒內(nèi)緊靠柱蓋與柱筒連接部位設(shè)置的水或溶劑注入噴射管[4]，柱筒壁上自上而下依次安裝的柱內(nèi)液位視鏡[5]、樹(shù)脂上位視鏡[9]、樹(shù)脂下位視鏡[14]，柱筒壁上部設(shè)置的裝有過(guò)濾網(wǎng)的溢流孔[6]，安裝于柱蓋上與柱筒內(nèi)攪拌葉軸[12]連接的攪拌電機(jī)[1]，攪拌葉軸上在位于樹(shù)脂上位和下位視鏡之間安裝的上層攪拌葉[11]和下層攪拌葉[13]，柱筒下部倒圓錐排液斗上設(shè)置的過(guò)濾網(wǎng)[20]，柱筒壁下部緊貼過(guò)濾網(wǎng)[20]上方的樹(shù)脂排出孔[15]，柱筒壁外位于過(guò)濾網(wǎng)上方設(shè)置的水夾套[8]，在水夾套一側(cè)的下部和另一側(cè)的上部分別設(shè)置的水夾套進(jìn)水管[19]和出水管[7]，水夾套的外壁上安裝若干個(gè)超聲換能器振子[10]，柱筒下部的倒圓錐排液斗設(shè)有廢水排出管[17]，廢水排出管閥門(mén)與倒圓錐排液斗之間設(shè)置與該排出管連通的反洗管道閥[16]與[22-1]泵出口相連和流量計(jì)[18]，將水或溶劑注入噴射管[4]與溶劑混合罐[25]連接的連接管道及溶劑混合罐出口閥[23]，安裝在溶劑混合罐頂部的攪拌葉電機(jī)[28]連接罐內(nèi)設(shè)置的攪拌葉軸和攪拌葉[24]，溶劑混合罐頂部還開(kāi)有加料口[26]，其總輸出管與溶劑混合罐[25]連接能將水或溶劑注入樹(shù)脂柱的由調(diào)頻電機(jī)控制的若干臺(tái)計(jì)量泵組成的計(jì)量泵組[22]，靠近廢水排出管的流量計(jì)控制閥后加裝比例分流器[29]，分流液進(jìn)入HPLC檢測(cè)器現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)以及控制各臺(tái)計(jì)量泵運(yùn)轉(zhuǎn)和各管道閥門(mén)[27]開(kāi)閉的工業(yè)計(jì)算機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高純茶多酚和單體兒茶素的制備工藝采用的吸附樹(shù)脂柱，其特征是采用的吸附樹(shù)脂柱的內(nèi)直徑d與除去上蓋和下部排液斗的柱筒凈高h(yuǎn)之比為1～30∶1，或1∶1～30。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的高純茶多酚和單體兒茶素的制備工藝采用的吸附樹(shù)脂柱，其特征是用組成臺(tái)數(shù)相同的流量計(jì)組代替計(jì)量泵組。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高純茶多酚和單體兒茶素的制備工藝及其裝置。用水或溶劑從茶葉中提取茶多酚，沉降離心分離凈液上樹(shù)脂柱吸附，吸附洗脫液用醋酸乙酯萃取茶多酚，真空濃縮干燥得粗茶多酚；粗茶多酚水溶后上樹(shù)脂柱吸附，洗脫劑梯度遞增加入，按單體兒茶素解吸的時(shí)間－絕對(duì)含量標(biāo)準(zhǔn)流出曲線收峰，獲7個(gè)純度＞99％的單體兒茶素。發(fā)明裝置為提取茶多酚和單體兒茶素兩用全自動(dòng)吸附樹(shù)脂柱，設(shè)有計(jì)量泵組調(diào)節(jié)水、溶液和溶劑的自動(dòng)加入；比例分流器實(shí)現(xiàn)對(duì)洗脫液的HPLC實(shí)時(shí)檢測(cè)和收峰校正；柱內(nèi)液位、樹(shù)脂上下位視鏡，調(diào)控液位及樹(shù)脂柱高度；溢流孔和樹(shù)脂排出孔，實(shí)現(xiàn)反洗和更換樹(shù)脂自動(dòng)化。本發(fā)明裝置及工藝還可用于其它動(dòng)、植物中天然藥物成分提取和有效單體藥物成分分離。
文檔編號(hào)C07D311/00GK1562995SQ20041002306
公開(kāi)日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月2日
發(fā)明者胡紹海, 胡衛(wèi)東, 萬(wàn)冰清 申請(qǐng)人:胡紹海