微胶囊造粒技术及其在食品加工中的应用

微胶囊造粒技术及其在食品加工中的应用吉林工商学院毕业论文微胶囊造粒技术及其在食品加工中的应用学生姓名所在系部食品工程分院专业名称食品加工技术所在班级07303班学生学号10号指导教师微胶囊造粒技术及其在食品加工中的应用内容摘要微胶囊造粒技术是当前食品加工新技术中的重要研究领域,正逐步在食品工业中得到广泛的应用。本文主要介绍了微胶囊技术的内涵,在食品中的应用。微胶囊技术最早用于无碳复写纸,目前在食品行业中,产量最大的微胶囊化产品是油腊。此外还有许多食品配料也是采用其技术所产生的。如:微胶囊化香精和在婴儿奶粉中添加的微胶囊化鱼油等。在食品微胶囊化制备中,喷雾法是最为常用的方法,其他还有积压法,界面聚合法等。鉴于微胶囊化带来的巨大优越性,目前越来越多的科学工作者正把微胶囊化技术应用于更为广泛的领域中,并不断开发其新的功效。关键词:微胶囊造粒技术食品工业应用目录一、概述 1(一)、微胶囊化基本步骤和影响因素 11、基本步骤 12、微胶囊尺寸的质量和影响因素 1(二)、微胶囊造粒技术 2二、在食品工业中的应用 3(一)、在香料中的应用 3二、在饮料工业中的应用 3(三)、在乳制品中的应用 41、啤酒奶粉的生产 42、补血奶粉的生产 4(四)、在双歧杆菌中的作用 5五、在酵母中的作用 5(六)、在果糖中的作用 5(七)、在食品添加药中的作用 6(八)、在焙烤食品中的作用 6(九)、在膨松剂中的应用 7(十)、在抗氧化剂中的应用 81、维生素E的微胶囊化 82、抗氧化剂BHT的微胶囊化 8三、参考文献 9微胶囊造粒技术及其在食品加工中的应用一.概述所谓的微胶囊化是一种物料包裹在另一重物料之中,被包裹的物料称为心材,而包裹的心材物称为壁材。[1]一微胶囊化基本步骤反影响因素1基本步骤在微胶囊化工艺中,其基本步骤为:首先是将心材分散成细粒,然后再用微胶囊的壁材包裹,在细化被包封的心材时,若心材与壁材分散于两不相溶的液相时可应用乳化方法,也可采用机械搅拌,超生震动或其他手段,总之最终要使心材心散成小球体。如:果微胶囊化的心材为气体,则可应用喷雾法,离心力法,重力法或流化床法等方法细化心材如若心材为固态,可将其研磨成细粉并将筛选,亦可将其制备成溶液,然后按照纯液态心材的情况以同样的方式形成小液滴。(a将已细化的心材分散入微的介质中。(b再将壁材加入该分散体系中。(c通过某一种方法,将壁材聚集.沉淀或包裹在已分散的心材周围。(d在很多实例中,经(C)形成微胶囊的壁膜是不稳定的。尚须用化学方法或物理方法以使其达到一定的机械强度。[2]2微胶囊尺寸的质量和影响因素很多因素影响微胶囊的尺寸和质量。微胶囊尺寸会影响药物和其他应用。(杀虫剂和香料)中活性组分的空释性能。在微胶囊制备过程中影响微胶囊的因素与所有的方法有关,一般为溶剂的选择与混合,心材杂水中的溶解性,溶剂的回收速速度壁材聚合物的类型及相对分子量,壁材聚合物的结晶度。在微胶囊制备过程中影响微胶囊尺寸的因素同样与微胶囊化的方法和工艺有关。主要的乳化条件。反应原料的化学绪构。有机相的黏度,表面活性剂的浓度和类型,溶器及搅拌器的构造和聚合反应制备时的温度等。心材包裹完全与否是胶囊好坏的关键指示。[3]二微胶囊造粒技术微胶囊造粒技术,又称微胶囊技术,应用于食品工业上,解决了食品工业的部分难题,极大的推动了食品工业由低级的农产品加工向高级产业转变。它与超微粉碎技术,生物技术,膜技术和热压技术等相结合,为食品工业开发应用新技术展现了美好的前景。[4]微胶囊技术的优越性在于:(1)可以减少活性物质对外界环境因素(如:光,氧水)的反应(2)减少心材向环境的扩散和蒸发(3)控制心材的释放。(4)掩蔽心材的异味。(5)改变心材的物理性质(包括颜色形状密度分散性能)。化学性质等。对于食品工业,可以使许多传统的工艺过程得到简化,同时它使许多用通常技术手段无法解释的工艺问题得到解决。[5]微胶囊技术实质上是一种包装技术,其效果的好坏与包装材料“壁材的选择紧密相关,而壁材的组成又决定了微胶囊产品的一些性能,如:溶解法,缓释法,流动性等,同时它还对微胶囊化工方法有一定的影响,因此壁材的选择是进行微胶囊化首要解决的问题。[6]一种理想的壁材必须具有如下的特点:1高浓度是有~好的流动性,保证在微胶囊化过程中有~好的可操作性能。2能够乳化心材并能形成桅顶的乳化体系。3在加工过程以及储存过程中能够将心材完整的包埋在起结构中。4易于干燥以及易脱落。5良好的溶解性。6可食性和经济性。[7]二.在食品工业中的应用一在香料中的应用在食品储存过程中,香味的丢失是一种普遍发生的现象。香料极易挥发,极易与其他物质反应并对热和潮湿敏感。香味大食品的一种理想特性,因此人们应用微胶囊化和空释技术使香味在食品能长期保存。[8]明胶或植物胶作为壁材,包裹咖啡香料将调料和香料在亲水胶体水溶液中形成乳液,将其加入旋转液中并形成乳液,脱水后形成稳定的微胶囊以保护心材,从而有利于心材的储存,并防止氧气的影响。亲水液体水溶液是蛋白质类材料,例如明胶和紫胶。另外也可使用非蛋白质类材料,例如植物胶。植物胶不会与调料中所含的醛反应。而且使用植物胶时,包裹可以在较低温度下进行,会比使用蛋白质材料的工艺减少香味的降解。由于降解也受氧气的影响,所以包裹工艺要在惰性环境下进行,并且要是使用抗氧剂。当以明胶作壁材时,在加工之前,乳液温度要高于5`c,即高于明胶的凝胶点。当用植物胶(例如位胶)时,乳液胶可保持0~20`c。旋转液的性能为:黏度大于水,在香料乳液中可以溶解,无毒,无味,无色,可以全部回收,可与脱水液体分离。其适宜组分为无水醇与多羟基酸脂,单甘油脂,氧化油,双甘油脂氧化油和三甘油脂,最好采用80%蓖麻油和20%醇的混合物。脱水蓖麻油中存在醇,以防止凝聚,以而得到较大的微胶囊。所以用淳C1~C4醇,最好是乙醇。[9]二在饮料工业中的应用随着食品工业科学技术的不断进步,消费者对产品的要求越来越高,针对这一问题,饮料工业引进微胶囊技术开发新产品,以满足消费者的需求。如以海藻酸钠,蔬菜,天然果汁为原料,微胶囊技术和饮料工艺相结合,制作微胶囊复合蔬菜饮料。产品具有叶酸,蛋白质,维生素C,钙等营养成分。理想的微胶囊呈圆形且表面光滑,微胶囊成型型,氧化钙溶液的流速绝地感了胶囊的外观和口感。产品具有色泽明快。风味独特,营养丰富稳定性级佳等特点。或以海藻提取物为主要原料。利用滴制设备滴入到另一种液体物料之中,发生化学变化,从而形成珍珠状球形成胶囊颗粒。将之加入到饮料中制成海藻酸钠珍珠胶囊饮料,饮料的颜色与珍珠胶囊的颜色可相同也可不相同,增加饮料的营养价值,改善饮料的外观和口感,对于阻碍人体对胆固醇的吸收,抑制有害金属离子在人体内积累具有特殊的功效。[10]从果蔬中提取可利用的营养物质,为保持其颜色.防止褐变而将蔬菜汁制成彩色胶囊,加入至饮料中,所的的产品色彩鲜艳,稳定性好,感官性好。[11]三在乳制品中的应用乳制品中添加的营养物质具有不愉快的气味,其性质不稳定,易分解,影响产品的质量。将这些添加物质利用微胶囊技术包埋,可增加产品的稳定性,使产品具有独特的风味,无异味,不结块,泡沫均匀细腻,冲调性好,保质期长。利用此法制成的产品有果味奶粉,可乐奶粉,发泡奶粉等。1啤酒奶粉的生产将大麦芽和啤酒花,酸味剂和啤酒香精等进行微胶囊化处理,然后再将这种微胶囊与奶粉及碳酸氢钠等发泡剂按照设计好的配方,混合均匀进行再干燥包装,可生产出具有啤酒风味,冲调性好,泡沫洁白细腻持久奶粉。[12]2补血奶粉的生产将维生素C和亚铁盐等先进行微胶囊虾处理,然后再将所制得的微胶囊按照一定的比例混入到奶粉中制成维生素C亚铁盐的奶粉。该产品的储存长期达一年,在食用的过程中,维生素C与亚铁盐离子形成可溶性的化合物,促进人体对铁的吸收。[13]四在双歧杆菌中的应用棕油作壁材双歧杆菌的微胶囊化技术中,菌体活性的保持具有较高的难度。采用双层包裹法,先用棕油把双歧杆菌包裹起来,然后再用大分子明胶溶液包裹制成双层微胶囊,避免可双歧杆菌与明胶水溶液的直接接触,因而制成的双歧微胶囊活菌数高,保存性好。国外有制作双层微胶囊的专用设备,制出的微胶囊不仅形态好,而且活菌数高。国内还暂时还没有这种设备,但只要投入一定的物力人力.双歧杆菌等活菌制剂微胶囊产品的产业化很快即可实现。[14]五在酵母中的应用酵母微胶囊可以看作是构成表层的细胞壁成为微小容器,内部可封入各种素材,这是一种新的概念的酵母的利用方法,应用十分广泛。一般的微胶囊是直径为11um至数百微米的微粒子,内部封入固体,液体或气体。酵母的细胞法结构特征之一是表层有坚固的细胞壁覆盖,酵母细胞壁由以葡萄糖为主的内层及甘露聚糖为主的外层构成,以多糖为主的球状壳,可视为一种微小容器,内部封入各种有用的物质,这些有用的物质称为心材,酵母壳称为壁材。酵母微胶囊的特征如下:大小,以啤酒酵母为例,在水中有优良分散性;耐环境强;抑制氧化.与以往的微胶囊化比较酵母柔软而坚韧,封入的心材范围广,酵母微胶囊粒子小,离散小,耐压,耐冻等加工耐性好,在水中分散性好。[15]六在果糖中的应用微胶囊技术可应用于糖果的调色,调香以及糖果的营养强化和品质的改善。糖果生产中的天然食用色素,香精,营养强化剂等物质易分解,利用喷雾干燥法等方法将其微胶囊化以确保产品质量的稳定。常用的壁材有水溶液食用胶,环状糊精,纤维素衍生物,明胶,酪蛋白等物质,用比较法生产的糖果颜色鲜亮持久,产品货架期长。[16]七在食品添加药中的应酸味剂:用作微胶囊化酸味剂的壁材一般是氢化油,心材的释放借助与热和水。具体包括肉制品用酸味剂.面团品质改良剂.其他用途的酸味剂如磷酸。风味与调味料:这方面是微胶囊技术在食品工业中应用最广的领域。最常见的如:柠檬油.薄荷油.蒜油.咖喱油等。甜味剂:如阿斯巴甜。色素:一些天然色素在应用中存在溶解性与稳定性差的问题,微胶囊虾后不仅可以改变溶解性能同时也提高它的稳定性。[17]八在烘烤食品中的应用随着人们生活的提高,日常饮食向精.细.白发展,使城市中患高血压,冠心病,糖尿病等疾病的人数日趋增加。膳食纤维能预防便秘.憩室病,大肠癌和高胆固醇,可防止高血压,肥胖,糖尿病,因此,研究和开发高膳食纤维食品就显得更为重要。但将膳食纤维直接添加至烧烤食品中。不仅影响食品的外观,更为重要的是影响食品的内在组织和口感,降低消费者的食欲,同时也影响食品的保质期。甘薯纤维的混合脂的微胶囊化工艺图其操作特点把适量的水加热到80`c左右,倒入容器,然后将混合胶加入快速搅拌,在搅拌后期缓慢加入甘油,不停搅拌最终使之成为混合的粘稠的凝胶状糊。随后将预处理后的甘纤维素法(去淀粉,过50目筛)粉沫缓慢加入搅拌器中,并逐渐提高搅拌速度,以免物料在搅拌器的浆上聚集而影响搅拌效果,将物料混合至看不出原来甘薯纤维沫时,烘干,粉碎,得粉碎产品。以后处理后的甘薯纤维在面包添加5%(如果增加谷肌粉的质量为5%,纤维添加量可提高到10%)或在蛋糕中添加10%,产品质量基本无影响。[18]九在膨松剂中的应用微胶囊化技术包埋小苏打,使其在适当的温度下释放,与酸味剂作用达到更佳的膨松的效果延长有效期。1油脂作为壁材,其工艺流程图采用油脂作壁材,以喷雾涂练法包埋小苏打,物质比为油脂:分散剂:氧化剂:NaHco3为25:2:2:30时。其操作步骤为:选择熔点在35~55`C范围的食用油脂作为壁材,将油脂溶化,冷却,加入分散剂和乳化剂保温搅拌。见小苏打液滴加入油相中乳化,形成油包水系乳浊液。将乳浊液在气溶式高压喷雾装置中喷雾,用低温水浴作冷凝装置。过滤收集产品,洗涤至中性,真空干燥。[19]2已基纤维素作为壁材选用已基纤维素为壁材包埋NaHco3的工艺参数为NaHco3与已基纤维素的比例为83:17,喷雾干燥进风温度为190~200`C,出风的温度为100`C,固行物含量为25%,NaHco3的颗粒大小在100~200目之间。[20]十在抗氧化剂中的应用1维生素E的微胶囊化近年来人们食用的饱和脂酸逐渐被不饱和脂肪酸所取代,但不饱和脂肪酸容易被氧化。维生素E可以作为抗氧化剂,并在抗坏血酸作用下再发生为未被氧化的形成。但在食品工业中,维生素E被溶解于脂相并不能与水溶液行的抗坏血酸相互作用,因此,需采用脂溶性的抗坏血酸衍生物。然而脂溶性的抗坏血酸的抗坏血酸盐的衍生物需要在高温下才能发挥作用,这样增加了不饱和脂肪酸被氧化的危险。[21]抗坏血酸盐的溶解性问题及近年来对合成抗氧化剂的取缔,使人们想到应用脂质对天然抗氧化剂(例:维生素E)加以包囊化,为了增加其稳定性,用水包油的乳化系统对其加以乳化。维生素E已经进入脂质体的屏障内,而抗坏血酸进入了脂质中水相内部。将微胶囊系统加入到,可以看到它聚集在水/油界面处。因此,可以保证抗氧化反应通常的发生处,并且会避免抗坏血酸与其他食品成分的反应。维生素E的微胶囊化采用喷雾干燥工艺,其工艺条件,壁材为阴拉伯胶麦芽糊精和玉米糖浆,其组合为阿拉伯胶22.5%,心材与壁材的适宜比例为1.2:1,麦芽糊精25%,玉米糖浆52.5%心材与壁材的适宜比例为1.2:1,高压均质可有效地提高天然维生素E的微胶囊化效率和微胶囊化生产率其均质压力为30~40Mpa,微胶囊虾天然维生素E的喷雾干燥粒工艺条件为:进料温度60`C进料流量150ml/min,进风温度195`出风温度70`C。BHT是广泛使用的食品抗氧化剂之一,但用其耐热性较差,在高温是极易分解成酸败,给加工和保藏带来了困难,且BHT的毒性问题也越来越引起人们的关注。将BHT进行微胶囊化处理,可防止由于氧气,光照等造成的BHT本身的氧化,便于食品加工和保藏,延长食品保存期。利用B环糊精作为壁材对BHT进行微胶囊化,可以得到较好的微胶囊化产品。其工艺条件:称取一定量的B环糊精,加入少量的水使B环糊精形成均匀的糊状物,然后将有机溶解的BHT加入,进行超生波处理45min,干燥产品,因为阻止或减缓油脂的氧化,BHT微胶囊化产品的效果明显,优于未微胶囊虾的BHT的效果,且BHT用量明显降低。[22]参考文献[1]张燕平,谢良,《食品加工技术》[2]宋键,陈磊,李效军,微胶囊化技术及应用,北京工业出版社,2001[3]周朋,郑为晚,食品中常用的微胶囊技术方法及开发,食品研究与开发[4]微胶囊造粒技术,《江西食品工业》[5]现代高新技术在食品工业中的应用,《粮食科技与经济》[6]马小明,食品工业中的微胶囊技术,北京学苑出版社,1991[7]