变温压差膨化法制备冷泡茶的工艺优化

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第 26 卷 2010 年
增刊 1 10 月
农 业 工 程 学 报 Transactions of the CSAE
Vol.26 Supp.1 Oct. 2010
变温压差膨化法制备冷泡茶的工艺优化
何新益 1,2，刘金福 1,2※，黄宗海 1,2，聂小华 3，张立金 1,2，何凤超 1，陈 颖 1
断降低；压差是指物料在膨化瞬间经历了一个由高压到 低压的过程；膨化过程是原料组织在高温高压下瞬间卸 压时，由内部产生水蒸汽的剧烈膨胀完成的，原料在膨 化瞬间和真空状态下，水分被抽除而充分干燥。变温压 差膨化干燥技术在制备冷泡茶方面的应用尚未见报道。 变温压差膨化属低温干燥技术，处理温度低（ 80 ～ 120 ℃），处理时间短（2～3 h），在此条件下加工制备冷泡 茶，茶叶的有效成分损失较少，加工过程也不会产生有 害成分。冷泡茶是以绿茶为原料的再加工茶，生产设备 要求不高，投资小，生产周期短，生产成本低。以天津 市勤德新材料科技有限公司年生产 100 吨果蔬膨化设备 （QDPH-100）为例，设备投资为 70 万元，设备占地面积 100 m2，膨化设备耗电量为 10～15 kW/h，所需热源 360 000～420 000 kJ/h， 每膨化处理一次可生产 67 kg 冷泡茶， 干燥时间需要 200～250 min。冷泡茶生产加工成本较原 料干茶增加 1.0～1.8 元/kg。因此，冷泡茶工业化生产将 具有较强经济效益和社会效益。本研究采用变温压差膨 化技术加工茶叶，使茶叶细胞甚至细胞器破碎，减少浸 提中的质量传递阻力，以实现低温、快速、高效浸提茶 叶中的有效成分，为冷泡茶的开发提供技术支持。
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2.1
结果与分析
预处理方式对茶叶水浸出物的影响 不同预处理方式对冷茶汤的水浸出物质量分数的影 响如图 2 所示。可以看出，对照干茶样经冷水浸泡，其 水浸出物质量分数为 11.12%；对照干茶样经 80℃热水浸 泡法，其水浸出物质量分数为 20.98%；冷泡茶 A 和冷泡 茶 B 经室温下冷水浸泡制备的冷茶汤中，水浸物质量分 数分别为 12.13%、13.11%，较对照样 1 茶汤中水浸物质 量分数分别提高了 9.08%、 17.90%。 冷泡茶 A 和冷泡茶 B 与对照样冷水泡的水浸出物质量分数之间存在显著性差
（1．天津农学院食品科学系，天津 300384； 2．天津市农产品加工科技创新与成果转化基地，天津 3000384； 3．浙江工业大学生物与环境工程学院，杭州 310014） 摘 要：为优化变温压差膨化法制备冷泡茶的工艺，研究了含水率、冷冻处理次数和膨化温度对冷泡茶水浸出物的影响。 通过单因素和正交试验优化了冷泡茶的加工工艺。正交试验结果表明，影响冷泡茶水浸出物的因素按影响程度大小排序 从高到低依次为含水率、冷冻次数、膨化温度。冷泡茶制备的优化工艺为：茶叶含水率 50%，-18℃下冷冻处理 3 次，每 次 24 h，膨化温度 115℃。在此最优条件下制备的冷泡茶，经室温下冷水浸泡 30 min 后，冷泡茶茶汤的主要生化成分： 水浸出物质量分数、 咖啡碱质量分数、 茶多酚质量分数、 游离氨基酸质量分数、 可溶性糖质量分数分别为 16.45%、 0.84%、 11.45%、0.93%、2.47%。结果表明应用变温压差膨化法制备的冷泡茶的生化成分在室温下更易浸出，该研究为冷泡茶工 业化生产提供技术支持。 关键词：参数评估，干燥，压力控制，膨化，变温，冷泡茶 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2010.z1.069 中图分类号：TS272.5+9 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2010)-Supp.1-0388-06 何新益， 刘金福， 黄宗海， 等.变温压差膨化法制备冷泡茶的工艺优化[J]. 农业工程学报， 2010， 26(Supp.1)： 388－393. He Xinyi, Liu Jinfu, Huang Zonghai, et al. Optimization of preparation of cold brew tea by explosion puffing drying at variable temperature and pressure difference[J]. Transactions of the CSAE, 2010, 26(Supp.1): 388－393. (in Chinese with English abstract)
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光度计（上海尤尼柯公司）。
图 1 变温压差果蔬膨化干燥机示意图 Fig.1 Schematic of explosion puffing drying equipment for fruits and vegetables at variable temperatures and pressure differences
互作用，采用正交试验的方法，研究含水率、冷冻处理 次数、膨化温度对冷泡茶水浸出物的影响。根据水平和 因素个数，以冷泡茶冷水泡（浸泡 30 min）的水浸出物 质量分数为指标，进行了三因素三水平正交试验 L9(33)。 1.2.7 冷泡茶水浸出物动态变化的测定 在室温条件下，称取按最优工艺制备的冷泡茶 8 份， 每份 3 g，于三角瓶中，按 1∶50 比例加入纯净水，室温 下分别浸泡 15、30、45、60、90、120、150、180 min， 不时摇晃，过滤得茶汤，分别测定其水浸出物质量分数。 以膨化前原料干茶冷水泡法和热水泡法作对照。 1.2.8 茶汤冷热浸泡试验 称取试样 3.0 g 置于 250 mL 锥形瓶中，加热水（水 温 80℃）或蒸馏水（室温）150 mL 浸泡 30 min，每隔 10 min 摇瓶一次， 过滤， 用少量蒸馏水洗涤残渣 2～3 次， 合并滤液于 500 mL 容量瓶中，冷却定容至刻度备用，所 制得的茶汤分别为热水泡茶汤和冷水泡茶汤。 1.2.9 茶叶生化成分质量分数的测定 茶水浸出物、茶多酚、咖啡碱、游离氨基酸和可溶 性糖是茶叶品质的主要理化指标，也是影响茶汤滋味的 主体成分[13-14]。测定方法如下： 水浸出物的测定：参照 GB8305－2002 茶-水浸出物 测定，将方法 1.2.8 所得茶渣连同已知质量的滤纸移入铝 盒内，然后移入(120±2)℃的恒温干燥箱内烘 1 h，加盖 取出冷却 1 h 再烘 1 h，立即移入干燥器内冷却至室温， 称质量。水浸出物计算按式（1）进行。 M1 水浸出物(%) (1 ) 100% （1） M0 m 式中：M0——试样质量，g；M1——干燥后茶渣质量，g； m ——试样干物质质量分数，%。 茶多酚的测定： 参照 GB8313－2002 茶-茶多酚测定[15] 执行，计算结果以干基计； 氨基酸的测定：参照 GB83l4－2002 茶-游离氨基酸 总量测定[16]执行，计算结果以干基计； 咖啡碱的测定： 参照 GB8312－2002 茶-咖啡碱测定[17] 执行，计算结果以干基计； 水分的测定：称质量法[18]。 可溶性糖的测定：蒽酮比色法[19]。 1.2.10 统计分析 采用 SPSS.13 统计分析软件对试验数据进行分析处理。
0
引
言
随着人们消费需求的日益增长，人们对茶叶消费也 提出了方便、快捷的要求。特别是夏日，如能开发一种 能用冷水即可冲泡的茶叶，将满足一些消费群体的需求。 冷泡茶加工就是使茶叶经过加工后，细胞组织体产生变 形、产生微裂纹及部分细胞破裂，使茶叶各组分在低温 下容易泡出，耐泡，但又不至于口感很苦涩。在冷泡茶 制备技术方面，国内外已有一些研究报道，如杨坚等[1] 采用微生物发酵法制备冷泡茶，并对其安全性进行了评 价[2]；杨贤强等[3-5]报道了采用添加干冰或液态 CO2 或液 态 N2 的方式，进行快速降温，膨化压力在 0.3～1.2 MPa 条件下进行瞬时膨化，制备冷泡茶。这些研究对制备冷 泡茶的技术均进行了有益探索，但用发酵方式加工时， 由于在制茶过程引入了一些非茶成分，对茶叶的质量安 全存在一定的风险；采用添加干冰增压膨化方式加工， 属一种绿色加工艺，但由于生产过程中膨化压力达 0.3～ 1.2 MPa，对生产设备耐压要求较高，且瞬间卸压可能产 生较大的噪音。 变温压差膨化干燥技术在果蔬产品膨化加工中已得 到广泛应用， 如膨化哈密瓜[6]、 膨化苹果[7-9] 膨化菠萝[10]、 膨化胡萝卜[11-12]等。变温是指物料温度在干燥过程中不11.1Fra bibliotek材料与方法
收稿日期：2009-11-02
修订日期：2010-04-09
基金项目：天津市农业科技成果转化与成果推广项目（0804160） 作者简介：何新益（1974－） ，男，湖南郴州人，博士，副教授，主要从事 农产品研究与开发。天津 天津农学院食品科学系，300384。 Email: hedevid@ ※通信作者：刘金福（1961－） ，男，天津人，教授，主要从事农产品研究 与开发。天津 天津农学院食品科学系，300384。Email: f123@
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异（P＜0.05）。这可能由于一定含水率的茶样茶叶在变 温压差处理过程中，茶叶叶片发生了膨化，改变了茶叶 的细胞结构，从而促使茶叶内含物在低温下的溶出。同 时经冷冻预处理后冷泡茶 B 的水浸出物质量分数也明显 高于未经冷冻处理冷泡茶 A 的水浸出物质量分数，这一 结果表明，一定含水率的茶叶在冷冻和解冻过程中冰晶 的形成进一步促使细胞或组织破裂，增加了内含物的溶 出量。因此，冷冻预处理和变温压差膨化可以大大提高 茶叶的冷水浸出物质量分数。
1.2 试验方法 1.2.1 冷泡茶的制备工艺 精准称取干茶样 1 kg，加水 0.43 kg，于 4～10℃均 湿后，将茶样置于-18℃下冷冻处理 24 h，于 4～10℃解 冻并均湿，反复冷冻和解冻处理几次；将处理后的茶样 装入膨化罐，密封，蒸汽间接加热至设定膨化温度，保 持 5 min，然后瞬间卸压，膨化罐压力降至 0～100 Pa， 并迅速降温至 80～85℃，在压力为 100 Pa 条件抽真空处 理 150～250 min，干燥至茶样含水率＜5%，即可制得冷 泡茶。 1.2.2 2 种预处理对冷泡茶的影响试验 精准称取 1 kg 干茶样，加水使其含水率达 30%，于 4 ～10 ℃均湿，备用；取上述部分茶样于-18 ℃下冷冻处 理 24 h，于 4～10℃解冻并均湿，备用；将上述 2 种处理 的茶样进行膨化处理，分别得冷泡茶 A 和 B。膨化温度 100℃，其他条件同 1.2.1。分别测定冷泡茶冷水泡（浸泡 30 min）的水浸出物质量分数。 1.2.3 含水率对冷泡茶的影响试验 精准称取 1 kg 干茶样 6 份，加水使其含水率分别为 10%、20%、30%、40%、50%、60%，4～10℃均湿，于 -18℃下冷冻处理 1 次后进行膨化处理。 膨化温度 100℃， 其他条件同 1.2.1。分别测定冷泡茶冷水泡的水浸出物质 量分数。 1.2.4 冷冻处理次数对冷泡茶的影响试验 精准称取 1 kg 干茶样 5 份， 加水使其含水率为 40%， 4～10 ℃均湿，于-18℃下分别冷冻处理 0 、1 、2 、3 、4 次后进行膨化处理。膨化温度 105℃，其他条件同 1.2.1。 分别测定冷泡茶冷水泡的水浸出物质量分数。 1.2.5 膨化温度对冷泡茶的影响试验 精准称取 5 kg 干茶样 5 份， 加水使其含水率为 40%， 4～10℃均湿，于-18℃下冷冻处理 1 次后，分别于 90、 100 、110 、120 、130 ℃不同膨化温度下进行膨化处理， 其他条件同 1.2.1。分别测定冷泡茶冷水泡的水浸出物质 量分数。 1.2.6 冷泡茶制备的正交试验 根据单因素试验的结果，考虑到各个因素之间的相