茶皂素提取生产工艺实践

刘润民，魏 冰，韦东林

西安中粮工程研究设计院有限公司 (西安 710082)



茶皂素提取生产工艺实践

刘润民，魏 冰，韦东林

西安中粮工程研究设计院有限公司 (西安 710082)

简述了茶饼提取茶油、脱脂茶粕提取茶皂素的工艺流程，并以15 t/d脱脂茶粕加工规模为例，介绍了脱脂茶粕提取茶皂素的生产过程、工艺技术参数、采用的设备、达到的工艺效果。

茶皂素；甲醇；浸出

从脱脂茶粕中提取茶皂素是茶籽精深加工过程中产业链的进一步延伸，是对脱脂茶粕的综合利用，可以有效的提高茶籽加工企业的综合效益。从茶籽饼中浸出茶籽油和从浸油后的茶籽粕中提取茶皂素，该工艺共用一套设备，采用两步法分别提取茶籽油和茶皂素[1-2]。即利用浸出车间的同一套设备，先从茶籽饼中浸出茶籽油，浸油后的茶籽粕送到粕库，经筛理分离，颗粒状的脱脂茶粕，装袋堆放；待提取茶皂素时将脱脂茶粕送回浸出车间进行茶皂素的提取。

1 茶籽饼提取茶籽油

1.1 茶饼浸出前处理

无论是液压榨油机榨油后的圆饼，还是双螺旋榨油机榨油后的瓦楞形饼，都大而坚硬，不能直接浸出；都需经破碎烘干处理后，方可送去浸出。一般情况下未破碎前圆饼外形尺寸为Φ380 mm×(40～60) mm，机械上料难度大，多采用人工上料；而瓦楞形饼可采用机械上料。现场选用PCH-0604型环锤式破碎机，发现其破碎茶饼效果较好。其生产能力6～9 t/h, 筛板孔径Φ10～12 mm，破碎后粒度不大于7 mm，功率15 kW。油厂收购的圆饼破碎后水分在18%左右，需经平板烘干机烘干到含水分8%以下，才能送去浸出。

1.2 茶籽饼提取茶籽油工艺流程

茶籽饼提取茶籽油工艺流程见图1。

图1 茶籽饼提取茶籽油工艺流程示意

首先，破碎烘干后的茶饼，输送到浸出车间存料箱，存料箱有贮存茶饼和料封溶剂的作用，它的料位高度一般不低于1.2 m。茶饼经1号埋刮板、1号封闭绞龙送入平转浸出器，1号封闭绞龙有料封溶剂的作用。茶饼在平转浸出器内与混合油、溶剂逆向旋转，完成萃取，产生浓混合油，并在平转浸出器内完成湿茶粕与混合油的分离。其中平转浸出器的转速1 r/120 min，浸出温度50 ℃～55 ℃。

其次，湿茶粕通过重力作用落入2号埋刮板，由2号埋刮板送入2封闭绞龙，经2封闭绞龙进入蒸脱机。其中2封闭绞龙有料封混合气体(溶剂气体、水蒸气)的作用，而蒸脱机的作用一是脱除湿茶粕中溶剂，二是烘干茶粕。脱除溶剂达到粕引爆试验合格，烘干达到粕含水不大于12%。蒸脱机型号为YZHL200×6型蒸脱机，三层预蒸脱，一层直接汽蒸脱，二层烘干；蒸脱层直接汽压力为0.05 MPa，温度为88 ℃～90 ℃，顶层气相温度113 ℃～115 ℃；蒸脱机所有间接汽压力0.5 MPa；蒸脱机配用22 kW 六极防爆电机。自蒸脱机排出的干粕风运到粕库的旋风卸料器，再落入粕埋刮板。茶粕不加工茶皂素时，可直接打包堆放；若加工茶皂素，可将茶粕经TSCY100圆筒初清筛筛去粉末，筛板是长圆孔(1.2～1.8) mm×25 mm，用筛上物去提取茶皂素，筛下物(粉末)打包堆放。

最后，浸出后的浓混合油经悬液分离器除渣后，清液去浓混合油罐，渣回流入平转浸出器。1号浓混合油罐加入盐水进一步除去浓混合油中的固体杂质，含渣废水定期排放；较清的浓混合油进入2号浓混合油罐，再先后进入第一长管蒸发器、第二长管蒸发器进行茶籽毛油和溶剂的分离，溶剂气体经冷凝回收循环使用。第一长管蒸发器间接水蒸气压力为0.2 MPa，第二长管蒸发器间接水蒸气压力为0.5 MPa。第二长管蒸发器排出的茶籽毛油进入碟式汽提塔上部，经碟盘依次流下，与底部喷入的直接蒸汽形成逆流，直接水蒸气压力为0.05～0.07 MPa，排出毛油中总挥发物不超过0.3%。碟式汽提塔底部排出的毛油送去精炼，顶部排出混合气体(溶剂气体、水蒸气)冷凝回收，循环使用。

2 脱脂茶粕提取茶皂素工艺流程

2.1 脱脂茶粕提取茶皂素工艺流程

脱脂茶粕提取茶皂素工艺流程见图2。

图2 脱脂茶粕提取茶皂素工艺流程示意

2.2 脱脂茶粕提取茶皂素流程说明

首先，提取油脂后的干茶粕(脱脂茶粕)，经TSCY100圆筒初清筛筛去粉末,筛板是长圆孔(1.2～1.8)mm×25 mm,用筛上物提取茶皂素。脱脂茶粕投入粕库斗式提升机加料坑，经斗式提升机提起后落入水平刮板，再送入浸出车间存料箱，经1号埋刮板、1号封闭绞龙进入平转浸出器。脱脂茶粕在平转浸出器内与甲醇、甲醇茶皂素的混合液逆向旋转，完成萃取，产生浓的甲醇茶皂素混合液，并在平转浸出器内完成湿茶粕与皂素混合液的分离。由于自粕库送入浸出车间的脱脂茶粕是室温(室内温度)，温度太低，不能有效的提取茶皂素，因而进入平转浸出器的新鲜甲醇必须加热，且浸出器周围皂素混合液循环管必须加装套管，给皂素混合液加热，以保证浸出器气相温度在30 ℃～32 ℃。

其次，湿茶粕通过重力作用落入2号埋刮板，由2号埋刮板落入2号封闭绞龙，经2号封闭绞龙进入蒸脱机。其中2号封闭绞龙起料封混合气体(甲醇气体、水蒸气)的作用；蒸脱机的作用一是脱除湿茶粕中的甲醇，二是烘干茶粕。

另外，浸出后的浓混合液经悬液分离器除渣后，清液去皂素混合液罐，渣回流入平转浸出器。较清的皂素混合液在1号、2号皂素混合液罐中沉淀除去皂素混合液中的固体杂质，含渣废水定期排放；较清的皂素混合液先后进入第一长管蒸发器、第二长管蒸发器进行茶皂素和甲醇的分离，甲醇气体经冷凝回收循环使用。

最后，第二长管蒸发器排出的皂素混合液自流入皂素混合液暂存罐，自暂存罐再自流入外循环蒸发器。自外循环蒸发器排出的皂素液取样用波美计检测，当皂素液的浓度达到18°Be′～20°Be′时，就可从外循环蒸发器排出皂素液成品。若生产粉状茶皂素，可将浓缩茶皂素液打到喷粉车间去喷粉。外循环蒸发器排出的混合气体冷凝回收，循环使用。

3 脱脂茶粕提取茶皂素生产应用

该项目加工能力为15 t/d脱脂茶粕。生产所用原料为渗透性较好的脱脂草饼茶粕或筛理后的脱脂茶粕，含水10%～12%，茶皂素含量10%～12%，含油1.5%～2.0%。

首先，将经园筛筛理脱脂茶粕依次送入斗式提升机、水平刮板、存料箱、1#封闭绞龙、1#埋刮板、JP360型平转浸出器。该浸出器加工能力为15 t/d脱脂茶粕，转速为1 r/120 min，

进料温度常温，进浸出器甲醇液温度42 ℃(用套管进行加热)，浓度80%～85%，浸出器气相温度30 ℃～32 ℃，循环混合液温度35 ℃～40 ℃(循环混合液用套管进行加热)。在平转浸出器内提取茶皂素是连续进行的。

其次，浸提后的湿粕依次送入2号埋刮板、2号封闭绞龙、蒸脱机。脱除甲醇达到粕引爆试验合格，烘干达到粕含水不大于16%。蒸脱机型号为YZHL200×6型蒸脱机，三层预蒸脱，一层直接汽蒸脱，二层烘干；蒸脱层直接汽压力为0.06～0.08 MPa，温度为86 ℃～87 ℃，顶层气相温度111 ℃～114 ℃；蒸脱机所有间接汽压力0.65 MPa；蒸脱机配用22 kW 六极防爆电机。自蒸脱机排出的干粕风运到粕库的旋风卸料器，再落入粕埋刮板，经打包机打包堆放。

另外，通过浸出器提取出的皂素混合液经过滤后，先后进入第一长管蒸发器、第二长管蒸发器、外循环蒸发器进行浓缩。第一长管蒸发器工作压力0.5 MPa，混合液出口温度74 ℃；第二长管蒸发器工作压力0.55 MPa，混合液出口温度76 ℃；自第二长管蒸发器流出的皂素混合液，进入暂存罐，再进入外循环蒸发器。外循环蒸发器的工作温度是80 ℃～90 ℃；自外循环蒸发器排出的皂素液取样用波美计检测，当皂素液的浓度达到18°Be′～20°Be′时，就可从外循环蒸发器排出皂素液。随着生产的进行，甲醇液的浓度会降低，当甲醇液的浓度低于80%时，就要把甲醇液打入甲醇精馏塔进行精馏，该机工作温度为74 ℃～82 ℃。

最后，从浸出车间外循环蒸发器排出的皂素液，其浓度为18°Be′～20°Be′，经螺杆泵打入喷粉车间皂素液储罐(输送皂素液的管道必须做保温)，由储罐边排放、边过滤后流入皂素液池。再经B15-1.5C型莫诺泵打入喷粉塔喷粉。喷粉塔塔径2.96 m，塔高5.92 m。喷粉所用的热空气温度是160 ℃，它是由200 ℃导热油加热、电加热而产生的。喷粉塔的排风温度88 ℃～90 ℃。排风经两级旋风分离和水膜除尘器除尘后排空。

4 结果

达到了预期的设计效果，产量≥15 t/d脱脂茶粕, 浸提后茶粕含茶皂素2.52%，喷粉后，粉料茶皂素色泽为淡黄色，纯度58%～60%，含水5%～6%；在消耗方面，甲醇消耗100 kg/t粕左右。该工艺特点为：采用一套主设备，通过添加个别设备，就可当做两套设备使用，节省设备投资376万元，同时也节省了厂房投资；通过对脱脂茶粕进行综合利用，提高了产品的附加值，有较好的经济效益。

[1] 江合佩，孙凌峰．茶皂素的提取及其应用研究进展[J]．江西化工，2003(4):52-56．

[2] 张国运，曹丽云，吴建鹏，等．茶皂素提取工艺及其应用研究进展[J]． 日用化学工业，2006,36(3)：174-177．

Practice on production process of tea saponin extraction

Liu Runmin, Wei Bing, Wei Donglin

Xi’an COFCO Engineering Research and Design Institute Co., Ltd. (Xi’an 710082)

The technological process of tea oil extracted from tea cake and tea saponin extracted from defatted tea meal were briefly described. Taking processing scale of 15 t/d defatted tea meal as an example, the production process, process parameters, equipment and process effect were introduced.

tea saponin; methanol; leaching

2016-09-20

陕西省农业科技创新与攻关项目(项目编号：2015NY021)。

刘润民，男，1960年出生，高级工程师，主要从事油脂工程工艺设计、油脂机械设计、安装调试方面的工作。

TS229

B

1672-5026(2017)02-043-03