鐘亮，唐杏燕，邵增瑯，王曉霞

(南京融點(diǎn)食品科技有限公司一江蘇省速溶茶粉工程技術(shù)研究中心，江蘇南京211300)

　　摘要：近年來(lái)，隨著茶葉深加工領(lǐng)域的不斷拓展，茶飲料、速溶茶及茶多酚等產(chǎn)品的產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)，由此產(chǎn)生了大量茶渣，如何合理處理這些茶渣成為研究人員廣泛關(guān)注的問(wèn)題。茶渣制備成生物顆粒質(zhì)燃料是一種新型的茶渣處理途徑，具有環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展的特點(diǎn)。本文介紹了茶渣的來(lái)源、利用價(jià)值以及茶渣綜合利用現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹茶渣生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)及應(yīng)用前景，為后續(xù)的茶渣綜合利用研究提供理論依據(jù)。

　　茶葉作為我國(guó)重要經(jīng)濟(jì)作物和農(nóng)副產(chǎn)品出口的重要產(chǎn)品，近十年來(lái)，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。由于一大批茶飲料廠、速溶茶廠和茶多酚廠等茶葉深加工廠的建立，茶制品種類琳瑯滿目的同時(shí)，產(chǎn)生了大量的茶渣，這些茶渣除了少量被利用外，大部當(dāng)做廢棄物，既對(duì)環(huán)境造成壓力，增加額外處理成本，又造成資源浪費(fèi)。如何合理利用和處理廢棄茶渣，已引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注和重視。我國(guó)對(duì)茶渣的綜合利用仍處在初步研究階段，已有的研究主要集中在成分分析和提取、飼料添加劑、有機(jī)肥、金屬離子吸附劑等l31。茶渣生物質(zhì)顆粒燃料的開(kāi)發(fā)是將廢棄茶渣轉(zhuǎn)換成一種新型燃料資源加以利用，有助于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提高資源利用率，符合現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求。

　　1茶渣綜合利用現(xiàn)狀

　　茶葉中含有大量營(yíng)養(yǎng)成分，而傳統(tǒng)茶飲料和茶葉深加工產(chǎn)品只利用了茶葉中的水溶性成分，在廢棄的茶渣中仍然殘留較多的營(yíng)養(yǎng)成分。根據(jù)研究報(bào)道，經(jīng)浸提后的茶渣仍殘留17％～19％的粗蛋白、16％～18％的粗纖維、l％～2％的茶多酚、0.1％～0-3％的咖啡堿、1.5％～2.0％的賴氨酸、0.5％-0.7％的蛋氨酸等，其潛在利用價(jià)值較高。

　　目前茶渣的處理主要集中在茶渣肥料、茶渣飼料、茶渣中有效功能性成分的提取等方面。此外，茶渣還可用作膳食纖維、制作枕芯、處理廢水等。

　　1.1茶渣用作肥料

　　茶渣中含有大量的有機(jī)碳和氮源，碳氮比6.76，滿足植物殘?bào)w碳氮比與礦質(zhì)氮釋放的關(guān)系：C／N<20，能凈釋放礦質(zhì)氮。斯里蘭卡科學(xué)家在1998年報(bào)道，茶渣用于茶園可提高茶葉品質(zhì)嘲；胡民強(qiáng)等利用木霉菌發(fā)酵代謝產(chǎn)物研制了茶渣生物肥，在茶葉和幾種蔬菜的實(shí)驗(yàn)中，其肥效不亞于進(jìn)口復(fù)合化肥，肥效持久，增產(chǎn)效果明顯；浙江大學(xué)茶學(xué)系將茶渣經(jīng)微生物發(fā)酵后，添加適量N、P、K元素已成功開(kāi)發(fā)出有機(jī)一無(wú)機(jī)復(fù)混肥，該肥在當(dāng)前大棚栽培中應(yīng)用前景廣泛。以茶渣為原料經(jīng)過(guò)堆肥化處理形成有機(jī)肥，再添加其他輔助元素，不僅可以形成價(jià)格低、肥效好的復(fù)合肥，而且可以將廢棄茶渣全部消化，使剩余的營(yíng)養(yǎng)成分回歸土壤，減少茶渣的環(huán)境污染。

　　1.2茶渣用作飼料

　　茶渣中含有粗蛋白、氨基酸、維生素等營(yíng)養(yǎng)成分以及茶多酚等抗氧化物質(zhì)，可有效補(bǔ)充家禽對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的需求。據(jù)目前的研究報(bào)道，茶渣可直接作為飼料添加或經(jīng)微生物固體發(fā)酵后用作飼料。舒慶齡等將茶渣經(jīng)糖化處理后，飼養(yǎng)肉用雞，圈養(yǎng)30d后，比對(duì)照雞增重8％，效果明顯。劉姝等以茶渣為主原料(含量達(dá)70％)，適當(dāng)添加其它輔料，通過(guò)混合菌共同發(fā)酵后，料中粗蛋白含量達(dá)到26％~29％，比對(duì)照提高了20％~30％，達(dá)到仔豬配合飼料中的粗蛋白含量，可直接作飼料飼喂畜禽，可謂變廢為寶。以茶渣為原料直接加工成飼料可以改善家禽類的肉質(zhì)，還可以相對(duì)降低飼料成本，而經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵后的飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提高，更有利于改善家禽類的肉質(zhì)。

　　1.3茶渣中有效功能性成分的提取

　　茶渣中含有一定量的茶蛋白和茶多糖。茶蛋白是一種既營(yíng)養(yǎng)又具有保健功能的蛋白質(zhì)，而茶多糖具有降血糖、降血脂、降血壓等做多種功能，探索并優(yōu)化茶渣中功能性成分的提取工藝，使茶渣得到更高利用價(jià)值，也是現(xiàn)階段茶渣處理的重要途徑。目前，已有許多研究者對(duì)茶蛋白、茶多糖的提取工藝進(jìn)行了探索并取得了理想效果。蔡志寧等以固液比、提取時(shí)間、pH值、提取溫度為參考因素，確定茶渣蛋白質(zhì)的最佳提取工藝參數(shù)，結(jié)果表明固液比1：8、時(shí)間60min、pH11、溫度60℃條件下蛋白質(zhì)的提取率可達(dá)21.89％。沈蓮清等研究了蛋白酶法提取茶渣中蛋白質(zhì)的工藝，結(jié)果顯示堿性蛋白酶和復(fù)合蛋白酶提取效果較好。

　　1.4茶渣的其他利用

　　茶葉中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等在傳統(tǒng)飲茶方式中幾乎被當(dāng)作廢渣丟棄，茶葉中不溶性膳食纖維含量高達(dá)14.55％～23.38％，將含有膳食纖維的茶渣經(jīng)加工磨細(xì)并配以輔料，可以制備成特種飲品和食品營(yíng)養(yǎng)素。臺(tái)灣已多年進(jìn)口以高級(jí)茶為原料的茶渣超細(xì)粉作為膳食纖維應(yīng)用。除此之外，茶渣還是很好的吸附劑，可以用來(lái)處理廢水，比活性炭廉價(jià)、易加工。

　　2茶渣生物質(zhì)顆粒燃料利用的可能性

　　廢棄茶渣中含有大量不溶性組分和殘留一些可溶性組分，常規(guī)做法是將其作為肥料、飼料等。目前有將茶渣改性制備成水凝膠、生物吸附劑、利用茶渣提取水不溶性膳食纖維、制備茶用香精、抗氧化肽、玉米專用增強(qiáng)肥及發(fā)酵制備沼氣等相關(guān)的研究報(bào)道，這些茶渣處理方法只提取了某些有用成分，對(duì)茶渣的利用不完全，最終仍有大量茶渣排出；或是用茶渣作為飼料和有機(jī)肥，其需求量遠(yuǎn)低于產(chǎn)生量，勢(shì)必造成廢棄茶渣堆積，造成環(huán)境的二次污染?？梢?jiàn)，目前茶渣的這些處理方法均未真正解決茶渣綜合利用問(wèn)題。茶渣生物質(zhì)顆粒燃料很好的解決了目前茶渣處理存在利用不完全、會(huì)造成環(huán)境二次污染等的技術(shù)缺陷，提供了一種清潔、節(jié)能、環(huán)保的生物質(zhì)燃料，該燃料可代替其他化石燃料，同時(shí)不會(huì)造成茶渣堆積，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染和環(huán)保投入。

　　3茶渣生物質(zhì)顆粒燃料的生產(chǎn)

　　茶渣生物質(zhì)顆粒燃料以茶葉浸提后的茶渣和廢水處理中的污泥為原料，用板框壓濾機(jī)壓濾，再將壓濾后的茶渣放人滾筒烘干機(jī)烘干，最后將壓干污泥和烘干茶渣混合后通過(guò)環(huán)模顆粒機(jī)擠壓成型。該生物質(zhì)顆粒燃料可作為生物質(zhì)熱水爐和生物質(zhì)熱風(fēng)爐的燃料。通過(guò)開(kāi)發(fā)茶渣生物質(zhì)顆粒燃料，可以將廢茶渣全部消化，并使之成為新型能源加以利用，有效解決大量茶渣造成的環(huán)境壓力，在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)提高資源利用率，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品得率，符合生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性發(fā)展需求，更有利于提高茶葉生產(chǎn)的附加值。

　　利用茶渣開(kāi)發(fā)生物質(zhì)顆粒燃料關(guān)鍵技術(shù)在于板框壓濾機(jī)、滾筒烘干機(jī)、環(huán)模顆粒機(jī)技術(shù)參數(shù)的設(shè)定和優(yōu)化以及茶渣和污泥混合比例的優(yōu)化。課題組通過(guò)研究表明，板框壓濾機(jī)處理污泥的條件為：壓榨壓力1.2～1.5Mpa，時(shí)間20~30min，壓榨后污泥水分(68~73)wt％；板框壓濾機(jī)和滾筒烘干機(jī)處理茶渣的條件分別為：壓榨壓力1.2～1.5Mpa，時(shí)間20~30min，壓榨后茶渣水分55～60wt％；烘干進(jìn)風(fēng)溫度400～500℃，烘干時(shí)間10～15min，烘制后茶渣水分(13~17)wt％；烘干茶渣與壓干污泥比例為(10~20)：1(g／g)。最后用環(huán)模顆粒機(jī)將混合物擠壓成φ8～φ12mm圓柱形顆粒，即得生物質(zhì)顆粒燃料。

　　4茶渣生物質(zhì)顆粒燃料的應(yīng)甩及前景展望

　　4.1茶渣生物質(zhì)顆粒燃料的應(yīng)用

　　邵增瑯等專利研究表明：經(jīng)取10t綠碎茶原料加入170t溫度為93℃的熱水逆流提取30min，以及取20t紅茶原料加入360t溫度為92℃的熱水，逆流提取25min兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行茶渣生物質(zhì)顆粒燃料驗(yàn)證研究。經(jīng)研究測(cè)定可知：茶渣生物質(zhì)顆粒燃料的燃燒熱值可達(dá)到48005000kcal／kg；單位質(zhì)量茶葉原料可制得0.73～0.78單位質(zhì)量的茶渣生物質(zhì)顆粒燃料；在生產(chǎn)過(guò)程中單位質(zhì)量茶葉原料提取用熱水需消耗0.31～0.40單位質(zhì)量的茶渣生物質(zhì)顆粒燃料；烘干單位質(zhì)量茶葉原料所產(chǎn)生的濕茶渣需要消耗0.25～0.30單位質(zhì)量的茶渣生物質(zhì)顆粒燃料。按茶渣生物質(zhì)顆粒燃消耗量最大計(jì)算：(0.40+0.30)<0.73，可見(jiàn)將茶渣制備成生物質(zhì)顆粒燃料能充分滿足速溶茶生產(chǎn)過(guò)程燃料的需求，在加工過(guò)程中不需提供外部熱源即可滿足生產(chǎn)要求，并且有部分茶渣生物質(zhì)顆粒燃料結(jié)余，其生產(chǎn)功效十分顯著，具體生產(chǎn)應(yīng)用情況見(jiàn)表1。

　　4.2茶渣生物質(zhì)顆粒燃料應(yīng)用前景及展望

　　我國(guó)是茶葉的原產(chǎn)地，擁有悠久的飲茶和制茶歷史，茶葉資源豐富。目前中高檔茶銷量較好，而低檔茶嚴(yán)重滯銷，我國(guó)每年都產(chǎn)生大量的低檔茶，這些低檔茶主要用于提取功能性成分和制備速溶茶，由此產(chǎn)生大量的廢茶和茶渣。如何有效利用茶渣，將茶渣進(jìn)行資源化利用是目前企業(yè)亟待解決的主要問(wèn)題。茶渣生物質(zhì)顆粒燃料是將茶葉浸提后的茶渣和廢水處理中的污泥經(jīng)板框壓濾機(jī)、滾筒烘干機(jī)及環(huán)模顆粒機(jī)壓榨、烘干和擠壓成型處理得到的一種新型生物質(zhì)能源，該能源可以代替煤炭、石油、天熱氣等化石燃料作為生物質(zhì)熱水爐和生物質(zhì)熱風(fēng)爐的燃料，可充分滿足茶葉提取過(guò)程所需熱水能源，減少化石能源投入，降低生產(chǎn)成本。同時(shí)茶葉深加工過(guò)程中因設(shè)備清洗等必定會(huì)產(chǎn)生廢水，廢水經(jīng)污水處理設(shè)施處理達(dá)標(biāo)后可正常排放，但污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥必須支付高額費(fèi)用委托外部公司焚燒處理。茶渣生物質(zhì)顆粒燃料制備過(guò)程中可將產(chǎn)生的污泥混入茶渣后一起處理，這樣便可解決污泥的額外處理，減少環(huán)境污染和環(huán)保投人。

　　目前茶渣綜合利用方法非常多，如茶渣作為肥料、飼料或食用菌菌基，但這些處理方法對(duì)速溶茶生產(chǎn)企業(yè)都不實(shí)用，除了需要委派給其他需要的企業(yè)外，還需要支付運(yùn)輸成本。另外，速溶茶生產(chǎn)企業(yè)還需要額外請(qǐng)購(gòu)其他清潔能源滿足生產(chǎn)能源需求；對(duì)于茶多酚生產(chǎn)企業(yè)，茶渣中可能還存在有機(jī)溶劑殘留，作飼料或肥料都存在潛在危害，將茶渣制備成生物質(zhì)燃料優(yōu)勢(shì)更為突出。茶渣制備成生物質(zhì)顆粒燃料只需要企業(yè)添加相應(yīng)的設(shè)備即可，無(wú)需額外施工，因此，對(duì)于茶葉深加工企業(yè)來(lái)講，將茶渣制備成生物質(zhì)顆粒燃料無(wú)疑是一種更為有效、節(jié)能、環(huán)保的茶渣綜合利用方法。

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