[发明专利]一种咖啡渣的综合利用工艺

说明书

本发明提供了一种咖啡渣的综合利用工艺。以咖啡渣为原料，对其中有价值的成分提出一条根据极性差异分步提取的工艺，对咖啡渣中脂类、绿原酸、咖啡因、葫芦巴碱、多糖等组分进行提取，并制备碳吸附材料实现剩余残渣增值利用，属于天然化合物提取分离和废弃物再利用领域。具体工艺如下：首先用石油醚提取咖啡渣中脂类成分；再以乙醇水溶液提取生物碱和酚酸类组分；然后以水为溶剂水热法提取多糖；使用固体氯化锌活化剩余残渣，制备成具有吸附性能的活性炭。本工艺路线实现了咖啡渣的增值和无废利用。

技术领域

本发明提供了一种咖啡渣的综合利用工艺，具体的就是先从咖啡渣中提取脂类、生物碱和酚酸类以及多糖等成分，然后把剩余残渣制备为活性炭，实现废弃咖啡渣的综合利用，属于天然化合物提取分离和生物质废弃物再利用领域。

背景技术

咖啡是世界上最受欢迎的饮料之一，咖啡渣是咖啡业的副产物，约占咖啡干豆质量的2/3，每年生产的咖啡渣可达600万吨。咖啡渣中包含脂类、多糖、咖啡因、绿原酸等生物活性物质，以及木质素和纤维素等有机物，可以作为相关增值产品的来源。但目前咖啡渣大量地被直接丢弃，没有充分利用，造成了资源的浪费。咖啡渣中某些生物活性成分还会对环境造成污染，因此探究咖啡渣的综合利用工艺具有重要意义。

目前针对咖啡渣的再利用，研究较多的有作为动物饲料、植物栽培基质、吸附剂或用于生产生物燃料等。但是进一步的研究表明，咖啡渣所含营养成分可能不足以作为饲料添加成分，反而会影响饲料的口感，影响牲畜谷物摄入量；另外，已经有研究表明以咖啡渣为栽培基质使得杏鲍菇中铅含量有明显增加，且咖啡渣中的绿原酸等成分可能具有生物毒性，因此咖啡渣大量用于动物饲料和植物栽培基质的潜在问题还需要进一步研究。目前最具商用价值的是英国巴斯大学以咖啡渣中脂类生产生物柴油。但鲜有人提出咖啡渣的综合利用思路，而对于这种废弃物资源，必须充分发掘其最大的再利用价值才可能推动其资源化利用。为了实现咖啡渣的全利用，本专利设计了一种咖啡渣的综合利用工艺，首先根据极性差异分步提取出其中高附加值的成分，再将剩余残渣制备为有优异吸附性能的活性炭。

本发明设计了一种咖啡渣的综合利用工艺，具体工艺描述如下：使用弱极性溶剂为提取溶剂提取咖啡渣中的脂类物质，再使用较强极性溶剂提取生物碱(葫芦巴碱和咖啡因)和酚酸类(绿原酸为主)物质，接着以强极性溶剂(比如：水)为溶剂提取多糖，然后，把剩余残渣制备吸附碳材料。得到的脂类可用于生产生物柴油、咖啡味增香剂等；葫芦巴碱在中医上具有温肾、驱寒、止痛等功效，西医中也常用于治疗糖尿病、肿瘤和肝损伤等疾病，具有重要的医用价值；咖啡因具有抗氧化、舒张血管、兴奋心脏、止痛等生理功能，在抑制肿瘤、抑制肥胖、抑制糖尿病和预防阿尔兹海默症等领域受到越来越多的关注，天然产物中提取的咖啡因刺激温和，成瘾性较低；咖啡渣中酚酸类主要成分绿原酸则具有抗氧化、抗菌、抗病毒、抗肿瘤、降血脂、降血糖和免疫调节等多方面的药理作用；植物多糖是多糖的大分子混合物，具有抗炎、抗氧化、降血脂等作用，是中草药的主要药效物质；活性炭材料则被广泛应用于废水处理，这些产品可以极大增加咖啡渣的再利用价值。

本发明操作步骤简单，生产周期短，所需试剂毒性小，生产设备简单，操作成本低，有利于生产体系的扩大，具有实际应用价值。

发明内容

本发明的目的是利用不同的提取纯化技术和碳材料制备技术进行组合，设计合理的工艺路线，实现对咖啡渣的综合利用，达到“变废为宝”。

本发明的目的由以下技术方案实现：

A.从咖啡渣中提取脂类，以非极性有机溶剂为提取溶剂，提取料液比为1:5-1:20g/mL，提取温度为30-70℃，提取时间为90～210min；

B.过滤步骤A提取液得到残渣，再提取生物碱和酚酸类物质，以较强极性溶剂为提取溶剂，料液比为1:15-1:30g/mL，提取时间3-120min；

C.过滤步骤B提取液得到残渣，再提取多糖类物质，以强极性溶剂为提取溶剂，提取料液比为1:5-1:30g/mL，提取温度为60-160℃，提取时间为60～360min；