一种脱除溶液中咖啡因用的材料及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种脱除溶液中咖啡因用的材料及系统，材料包括咖啡因吸附材料和阳离子交换树脂，咖啡因吸附材料由咖啡因吸附剂和改性剂组成，咖啡因吸附剂为蒙脱石、膨润土、粘土中的至少一种，改性剂为阳离子型聚丙烯酰胺；系统包括层析柱、安装在层析柱内部咖啡因脱除组件，咖啡因脱除组件包括微孔滤板、咖啡因吸附层、阳离子交换树脂层，咖啡因吸附层由上述的咖啡因吸附材料铺设而成，阳离子交换树脂层由上述的阳离子交换树脂铺设而成，层析柱上设有进液口和出液口，进液口与出液口的连线与咖啡因脱除组件相垂直，咖啡因吸附层位于阳离子交换树脂层和进液口之间。本发明专利技术具有保留溶液的色泽、风味品质及香气，咖啡因脱除率高等优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种脱除溶液中咖啡因用的材料及系统


[0001]本专利技术属于咖啡因脱除的
，尤其涉及一种脱除溶液中咖啡因用的材料及系统。

技术介绍

[0002]随着生活水平的提高，人们越来越追求健康的生活方式，由于咖啡因对特殊人群(如孕妇、儿童、老年人和心脏病、失眠症、神经衰弱者)有一定的危害，近年来国外市场已有很多低咖啡因或脱咖啡因茶饮料，让这类人群既能享受到饮茶的乐趣，又尽可能减少咖啡因对健康带来的不利影响。
[0003]除去茶叶中咖啡碱的方法有很多种，包括超临界萃取法、吸附法、水溶液洗脱法、有机溶剂萃取法等。热水洗脱法相对成本低、无污染，但是经过前期对比试验，我们发现采用热水洗脱法，咖啡因脱出率较低，脱出率小于70％，达不到完全脱咖啡因的需求，而且对风味和茶多酚等成分损失较大。超临界二氧化碳萃取法相对成本高，对风味损失大，大大降低了茶叶、咖啡原料的品质。蒙脱石、咖啡因吸附剂、粘土等对咖啡因具有良好的选择性吸附性能，而且其对茶多酚的吸附率很低，是一种很好的咖啡因吸附剂，其吸附效果远优于活性炭，活性炭的选择性吸附性能差。但采用此类咖啡因吸附剂脱除溶液中咖啡因也存在很多缺点，使得溶液的色泽、风味与香气受到影响，如茶汤颜色发生褐变、茶或者咖啡的风味产生土质的异味、茶或咖啡的特征性香气显著减少，提取液的风味品质变差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是解决
技术介绍
中的问题，提出一种脱除溶液中咖啡因用的材料及系统，能够使保留溶液的色泽、风味品质及香气，咖啡因脱除率高，咖啡因吸附材料和阳离子交换树脂可回收重复利用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出了一种脱除溶液中咖啡因用的材料，包括咖啡因吸附材料和阳离子交换树脂，所述咖啡因吸附材料由咖啡因吸附剂和改性剂组成，咖啡因吸附剂为蒙脱石、膨润土、粘土中的至少一种，所述改性剂为阳离子型聚丙烯酰胺。
[0006]作为优选，所述改性剂和咖啡因吸附剂的质量比为0.5～10：100，使得咖啡因吸附剂得到充分改性。
[0007]作为优选，所述阳离子交换树脂包括Na
+
、Ka
+
、NH
4+
型单价阳离子。
[0008]本专利技术还提出了一种脱除溶液中咖啡因用的系统，包括层析柱、安装在层析柱内部咖啡因脱除组件，所述咖啡因脱除组件包括微孔滤板、咖啡因吸附层、阳离子交换树脂层，所述咖啡因吸附层由上述的咖啡因吸附材料铺设而成，所述阳离子交换树脂层由上述的阳离子交换树脂铺设而成，所述层析柱上设有进液口和出液口，进液口与出液口的连线与咖啡因脱除组件相垂直，所述咖啡因吸附层位于阳离子交换树脂层和进液口之间，溶液先经过咖啡因吸附材料，再经过阳离子交换树脂，溶液经过咖啡因吸附材料后会有少量的铁离子析出，经过单价阳离子交换树脂后，可进一步去除溶液中的铁离子，保证溶液中铁离
子含量小于限定值，改善溶液的色泽和香气。
[0009]作为优选，所述进液口和出液口上安装有流速控制开关，可对进出层析柱的溶液流量进行控制，保证溶液中咖啡因脱除的充分性。
[0010]作为优选，脱除溶液中咖啡因用的系统还包括PLC控制装置，所述进液口和出液口安装有流量传感器，所述流速控制开关为电磁阀，所述流量传感器、电磁阀与PLC控制装置相连并通过PLC控制装置控制电磁阀的开度，可自动精准控制进出层析柱溶液的流量。
[0011]作为优选，所述咖啡因脱除组件的数量不小于两个，通过垂直多层咖啡因脱除组件的共同吸附作用，能够使得溶液中咖啡因脱除率达到95％以上。
[0012]作为优选，所述层析柱包括柱体、安装在柱体上的上端盖和下端盖，上端盖和下端盖安装在柱体上后压紧咖啡因脱除组件，所述进液口安装在上端盖上，所述出液口安装在下端盖上，方便咖啡因脱除组件的拆装维护更换，咖啡因脱除组件通过上、下端盖压紧固定在层析柱内部。
[0013]作为优选，所述柱体侧壁设有进水口和出水口，柱体侧壁内部设有供冷却水流动的冷却夹层，冷却夹层与进水口、出水口相连通，所述层析柱内溶液温度控制在0～25℃，层析柱上设置冷却夹层方便冷却水流动以控制层析柱保持在低温状态，而在低温状态下层析柱中溶液的铁离子含量会显著降低，溶液的风味保留更好。
[0014]作为优选，所述上端盖、下端盖和柱体内壁之间均设有环形密封圈，所述上端盖、下端盖的外侧面设有安装环形密封圈用的密封圈安装槽，使得层析柱的密封性好。
[0015]本专利技术的有益效果：1)咖啡因吸附剂通过负载阳离子型聚丙烯酰胺后，咖啡因吸附剂内的铁离子就无法通过离子交换进入溶液中，从而减少溶液中铁离子的溶出，另外经过改性后的咖啡因吸附剂减少了对溶液中香气成分的吸附，保留溶液的香气和色泽；2)咖啡因吸附剂与阳离子型聚丙烯酰胺复合改性后，其颗粒直径增加50％以上，从而可显著提升溶液的过滤通量；3)溶液依次通过由咖啡因吸附材料铺设而成的咖啡因吸附层和由阳离子交换树脂铺设而成的阳离子交换树脂层，溶液经过咖啡因吸附材料后会有少量的铁离子析出，经过单价阳离子交换树脂后，可进一步去除溶液中的铁离子，保证溶液中铁离子含量小于限定值，改善溶液的色泽和香气，保留溶液的风味品质；4)通过设置咖啡因脱除组件，提高咖啡因脱除率，垂直设置两层及以上咖啡因脱除组件可使得咖啡因脱除率达到95％以上；5)咖啡因吸附材料和阳离子交换树脂可回收重复利用。
[0016]本专利技术的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
[0017]图1是本专利技术一种实施例的结构示意图；
[0018]图2是本专利技术一种实施例的主视剖视图。
[0019]图中：1
‑
层析柱、2
‑
咖啡因脱除组件、11
‑
进液口、12
‑
出液口、13
‑
出水口、14
‑
进水口、15
‑
冷却夹层、16
‑
隔垫、21
‑
微孔滤板、22
‑
咖啡因吸附层、23
‑
阳离子交换树脂层。
【具体实施方式】
[0020]本专利技术提供了一种脱除溶液中咖啡因用的材料，包括咖啡因吸附材料和阳离子交换树脂，咖啡因吸附材料由咖啡因吸附剂和改性剂组成，咖啡因吸附剂为蒙脱石、膨润土、
粘土中的至少一种，改性剂为阳离子型聚丙烯酰胺，溶液为含有咖啡因的溶液，溶液包括但不限于茶饮料、咖啡。
[0021]改性剂和咖啡因吸附剂的质量比为0.5～10：100。
[0022]阳离子交换树脂包括Na
+
、Ka
+
、NH
4+
型单价阳离子。
[0023]参阅图1和图2，本专利技术还提供了一种脱除溶液中咖啡因用的系统，包括层析柱1、安装在层析柱1内部咖啡因脱除组件2，咖啡因脱除组件2包括自上而下依次设置的微孔滤板21、咖啡因吸附层22、微孔滤板21和阳离子交换树脂层23，咖啡因吸附层2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脱除溶液中咖啡因用的材料，其特征在于：包括咖啡因吸附材料和阳离子交换树脂，所述咖啡因吸附材料由咖啡因吸附剂和改性剂组成，咖啡因吸附剂为蒙脱石、膨润土、粘土中的至少一种，所述改性剂为阳离子型聚丙烯酰胺。2.如权利要求1所述的脱除溶液中咖啡因用的材料，其特征在于：所述改性剂和咖啡因吸附剂的质量比为0.5～10：100。3.如权利要求1所述的脱除溶液中咖啡因用的材料，其特征在于：所述阳离子交换树脂包括Na
+
、Ka
+
、NH
4+
型单价阳离子。4.一种脱除溶液中咖啡因用的系统，其特征在于：包括层析柱、安装在层析柱内部咖啡因脱除组件，所述咖啡因脱除组件包括微孔滤板、咖啡因吸附层、阳离子交换树脂层，所述咖啡因吸附层由咖啡因吸附材料铺设而成，所述阳离子交换树脂层由阳离子交换树脂铺设而成，所述层析柱上设有进液口和出液口，进液口与出液口的连线与咖啡因脱除组件相垂直，所述咖啡因吸附层位于阳离子交换树脂层和进液口之间。5.如权利要求4所述的脱除溶液中咖啡因用的系统，其特征在于：所述进液口和出液口上安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：王根女，王旭捷，陈雄，张佳靓，赵华杰，宋姗姗，叶田，
申请(专利权)人：恒枫食品科技有限公司，
类型：发明
国别省市：