2.2食品微胶囊技术ppt课件

1、第二节：食品微胶囊技术。发展简史。乌斯特和格林是微胶囊领域的两位伟大先驱。微胶囊技术始于20世纪30年代，但发展迅速。到目前为止，100多个实验室正在开发微胶囊技术。无色压敏碳纸的发明是微胶囊技术首次成功的商业应用。应用范围扩展到医药、农药、粘合剂和夜晶等各个领域。1936年11月：大西洋海岸渔民提出了一项专利申请，要求在液体石蜡中制备含有鱼肝油的明胶微胶囊。1940年10月，明胶制品有限公司提交了一份专利申请，要求通过使用同心三层孔制备含有药物的双壁微胶囊。1949年1月：威斯康星校友研究基金会提交了一份专利申请，申请通过使用Wurster发明的空气悬浮法将固体颗粒微胶囊化。1950年4月：

2、伊士曼柯达公司提交了一份专利申请，申请使用彩色照片的涂层(即微胶囊化)乳液和三种原色颜料制备混合粒子。1950年11月：通用邓洛普公司提交了一份专利申请，利用双层孔制造海藻酸盐微胶囊。从1953年到1954年，NCR公司提出了两项用凝聚法制备含油明胶微胶囊的基本方法的专利，以及四项用上述基本方法制备微胶囊压敏胶碳纸的专利。除日本外，这项专利已在世界各地申请。1956年3月：NCR公司申请光电材料微胶囊化专利。1957年4月：NCR公司申请彩色摄影复合微胶囊技术专利。1957年8月：摩尔布斯尼斯利用喷雾干燥技术申请微胶囊专利。1957年11月：安林电影公司申请专利，将感光乳剂微胶囊化成混合有乙基

3、纤维素的微粒。1958年3月；施乐公司已经提交了一份制备含有液体显影调节剂的微胶囊的专利申请。1958年5月；NCR公司提交了一项通过微胶囊化制备热敏粘合剂的专利申请。1958年6月：NCR公司提交了制备含油聚苯乙烯微胶囊的专利申请。在该方法中，使用单体，并应用原位聚合工艺。1958年12月：约翰公司提交了近20份专利申请。它们都是“乳液”的微胶囊化方法。在这些专利中，一些已经改进了纳米纤维素的凝聚方法并应用了增稠剂；有人提出了有机溶剂体系相分离的方法。有人提出了一些类似明胶微胶囊的固化方法。1963年，所有这些专利都转让给了NCR公司。2基本概念：微胶囊是指一种具有聚合物壁壳的微容器或包装。

4、其尺寸一般在5至200米之间，其形状也各不相同，这取决于原材料和制备方法。微胶囊化：制备微胶囊的过程被称为微胶囊化。微胶囊技术：是指将固体、液体或气体包埋在微小且密封的胶囊中的技术，以便它们只能在特定条件下以受控的速率释放。其中，包埋物质被称为核心物质，包括香精香料、酸化剂、甜味剂、色素、脂类、维生素、矿物质、酶、微生物、气体和其他各种饲料添加剂。包埋芯材实现微胶囊化的物质称为壁材。芯材：它可以是油溶性或水溶性的化合物或混合物，其状态可以是粉末、固体、液体或气体。密封剂有很多种，如交联剂、催化剂、化学试剂、显色剂、润湿剂、药物、杀虫剂、矿物油、水溶液、染料、颜料、洗涤剂、食品、液晶、溶剂、气体

5、、疏水化合物和无机胶体。壁材：有天然高分子、半合成高分子和合成高分子材料可用作微胶囊包封材料。根据被封装物质(核心材料)的性质，油溶性核心材料应该是水溶性封装材料，而水溶性核心材料应该是油溶性封装材料，也就是说，封装材料不应该与核心材料反应，并且不与核心材料混溶。聚合物封装材料的性能也是选择封装材料时要考虑的因素，如渗透性、稳定性、溶解性、聚合性、粘度、电性能、吸湿性和成膜性。微胶囊的不同结构图，微胶囊的分类，缓释压敏和热敏膨胀型，微胶囊的功能，1。粉末化固化了难以加工和储存的气体和液体原料，从而提高了它们的溶解性、流动性和储存稳定性，如粉末香精、粉末食用油和粉末乙醇等。例如，以液体油脂为芯材

6、，选择合适的壁材，利用微胶囊技术生产固体粉末油脂，可以非常方便地添加到各种食品原料中。据报道，在国外，有数十种微胶囊粉末油脂作为食品工业的原料，用于各种营养保健食品或功能性食品。降低挥发性，防止风味成分挥发，减少风味损失。3、降低毒性，减少食品添加剂如硫酸亚铁、阿司匹林等的毒性作用。它可以通过控制释放速率来减少胃肠道副作用。对于制药行业来说，微胶囊技术可以用来制造靶向制剂，从而达到靶向释放的效果。4提高物质的稳定性(易氧化、易被光分解、易受温度或水分影响的物质)。许多食品添加剂制成微胶囊产品后，可以防止其氧化，避免或减少紫外线、温度和湿度的影响，保证营养成分和特殊功能不流失。5能使不相容的成分

7、均匀混合。微胶囊技术可以将可能相互反应的成分制成微胶囊产品，使其稳定在一个系统中，各种有效成分能够有序释放并在相应的时间发挥作用，从而改善食品的风味和营养。例如，一些粉状食品对酸味剂非常敏感。因为酸味剂的吸湿会导致产品结块；此外，酸味剂的酸碱度变化很大，导致周围颜色的变化，使整个包装产品看起来不雅观。酸味剂微胶囊化可以延缓与敏感成分的接触，延长食品的保质期。掩蔽有些营养素有令人不快的气味或味道，可以通过微胶囊技术来掩蔽。该微胶囊产品不溶于口腔，只溶于消化道，释放内含物，起到营养作用。有效成分的分离可以保持食品中微量营养素和生理活性物质对人体的积极作用。8.控制心材释放和作用的时间和数量。微胶囊

8、产品可以通过预先设计的溶解和释放机制提供特殊的释放方式。释放方式，扩散膜层被破坏和降解，常用的微胶囊壁材、碳水化合物、麦芽糊精和玉米淀粉糖浆没有乳化能力，成膜能力差，但在高浓度下具有低粘度的特点。因此，如果与其他乳化壁材结合，可以提高系统的固体浓度，有利于降低干燥能耗和生产成本。环糊精也没有乳化能力，但其分子中的疏水空穴可以与一定大小和形状的疏水分子形成稳定的非共价复合物，从而稳定心材，掩盖其异味。壳聚糖主要用于复凝聚微胶囊技术，纤维素及其衍生物主要用于水溶性食品添加剂，如甜味剂、酸味剂和酶或细胞包埋剂。蔗糖因其溶解速度快、热稳定性高、价格低廉、来源广泛而常被用作微胶囊壁材。以前的研究主要局限

9、于挤出和共结晶微胶囊化过程。最近，有报道称蔗糖被用作喷雾干燥微胶囊化工艺的壁材。唯一具有乳化性的碳水化合物是辛醇琥珀酸酯改性淀粉，其分子结构中含有亲水亲油基团，因此具有乳化心材的能力，并已获得美国食品和药物管理局的正式批准。它还具有在高固含量下粘度低的特点阿拉伯胶中含有约1%的可乳化蛋白，可乳化心材，具有良好的溶解性，因此在微胶囊技术中得到广泛的应用和研究。主要用于香料的微胶囊化技术，但阿拉伯胶来源价格高，供应不稳定。黄原胶是一种微生物多糖。虽然它不像海藻胶、瓜尔豆胶和卡拉胶那样具有乳化能力，但在溶液中具有较高的粘度，有利于改善乳液的流变性，增加乳液体系的稳定性。另外，当体系的固含量较低时，加

10、入适量的黄原胶可以提高进料粘度，这对喷雾干燥过程中大液滴的形成非常有利。因此，在系统中使用黄原胶有利于微胶囊化过程的实现。便于降低生产成本。黄原胶来源广泛，与其他胶相比价格不贵，是一种实用的微胶囊壁材辅料。3.3脂类和脂类一般用作喷雾冷却微胶囊技术的壁材，主要用于水溶性物质或固体物质等的微胶囊技术。以其为壁材的微胶囊产品不溶于水，但在一定条件下具有释放功能。卵磷脂主要用于微胶囊技术，因为它可以在较低的温度下形成卵磷脂胶束，所以它可以用于生物活性物质如酶的微胶囊化。卵磷脂作为一种乳化剂，可以与其他壁材料如聚乙烯一起进行微胶囊化。作为一种营养强化剂，卵磷脂本身已被制成微胶囊产品。脂质体微囊化技术主

11、要用于药物作为药物载体，既保持了药物的生理活性，又具有定向释放的作用。这项技术对于食品工业来说是不现实的。3.4蛋白质主要由于其乳化性，能在两相界面形成良好的粘弹性界面膜，从而有效促进微胶囊化过程。研究表明，乳清蛋白可以与麦芽糊精结合作为奶油或微胶囊壁材，具有良好的挥发性。明胶是一种亲水性胶体，是一种重要的蛋白质来源，已成为许多食品中的重要功能成分，具有广泛的应用。明胶具有乳化性、成膜性和易溶于水的特点，符合囊壁材料中蛋白质来源的要求。另一方面，明胶价格低廉，来源广泛，更适合工业化生产。事实上，明胶也是微胶囊技术中最广泛使用的蛋白质来源。到目前为止，大多数报道主要集中在明胶和其他离子多糖通过复

12、合凝聚形成微胶囊。选择原则：1如果囊芯是亲脂性的，应使用亲水性聚合物作为壁材，否则，应使用水不溶性材料。包封壁材料在涂覆芯材料时具有成膜性能和粘附性。3.包覆材料与芯材没有化学反应，同时考虑了渗透性、吸湿性、溶解性和乳化性。4.包覆材料必须符合食品卫生要求。5.材料应该是广泛可得的和低成本的。空气悬浮法、喷雾干燥法、喷雾冷冻法、物理真空蒸发沉积法、静电粘合法、包合物界面聚合法、原位聚合法、化学分子包封法、辐射包封法、水相分离法、油相分离法、多孔膜挤出法、物理化学熔融分散法、粉末床法、胶囊芯交换法、喷孔-凝固浴法、多相乳液法(干浴法)化学法：主要利用单体小分子生产聚合物或膜材料并包覆芯材。经常使

13、用界面聚合和原位聚合。物理和化学方法：通过改变条件(温度、值、添加电解质等。)，溶解状态的成膜物质聚集并从溶液中沉淀出来，芯材被包覆形成微胶囊，包括凝聚法、油相分离法、干燥浴法、熔融分散凝聚法等。4.1物理法，4.1.1空气悬浮法，空气悬浮法这是一种适用于各种封装材料的微胶囊技术。其工艺过程是将固体颗粒状芯材分散悬浮在承载气流中，然后将封装材料喷涂在封装室内循环的芯材颗粒上。核心材料颗粒悬浮在上升的气流中，通过调节轴承气流本身的湿度来干燥产品。这种方法可以将封装材料以溶剂和水溶液乳化剂分散体系的形式封装到热溶液中，这通常只适用于封装固体核材料。目前，它通常用于香精香料和脂溶性维生素的微胶囊化。

14、喷雾干燥喷雾干燥是食品工业中应用最广泛的微胶囊技术之一。其工艺过程经济灵活，所用设备适应性强，产品质量好。喷雾干燥也是最古老的包埋方法之一，早在1930年就被用于包埋香料。喷雾干燥法是最常用和最便宜的微胶囊化方法。该方法微胶囊造粒的原理是：首先制备乳化分散相，即将芯材分散在液化的壁材胶囊中，混合成溶液，然后加入乳化剂，将热分散体系均化成水包油乳液，最后进行喷雾干燥。4.1.2喷雾干燥法，喷雾干燥法的工艺流程如下：将囊材和芯材混合均质，在热风中雾化乳化乳液，干燥脱水微胶囊产品。喷雾干燥工艺主要包括预处理、乳化、均质和喷雾干燥四个部分。在喷雾干燥法的预处理过程中，芯材(如香料、油脂等。)与壁材料溶

15、液混合(壁材料通常是食品级胶，例如明胶、植物胶、改性淀粉、糊精或非凝胶蛋白)，然后加入乳化剂，在均质化后，形成水包油乳液。溶液被泵送到喷雾干燥室，溶液被雾化形成微小的球形颗粒，其外壁是水溶性材料。虽然喷雾干燥过程处于中高温，但当外层水分在制粒过程中迅速蒸发时，芯材的温度可保持在100以下，材料的加热时间一般为几秒钟。在喷雾干燥法制备微胶囊的过程中，芯材与壁材的比例、进料的温度和湿度以及干燥空气的进出口温度都会影响产品的质量。在适当的范围内增加壁材含量可以大大提高包埋率。进料温度不宜过高，必须考虑到低沸点挥发性组分的挥发和提高空气的入口温度可以提高包埋率，降低表面的挥发性含量，而且进料的固含量越

16、高，这种效果越强。喷雾干燥是亲脂性液体材料微胶囊化的最合适方法。芯材的疏水性越强，包埋效果越好。该方法的主要优点是干燥速度快、时间短、物料温度低。对于干法喷雾干燥过程，虽然使用了高温干燥介质，但当液滴中存在大量溶剂时，材料的表面温度一般不会超过热空气的湿球温度，因此非常适合干燥热敏性物质，产品纯度高，分散性和溶解性好。生产工艺简单，操作控制方便，易于实现大规模工业化生产。喷雾干燥法的缺点是单位产品热耗高，设备热效率低，介质消耗高。此外，烘干机体积大，基建费用高。喷雾干燥的产品通常粒度小，溶解度高，但在干燥过程中可能难以分散。喷雾干燥法的另一个问题是芯材可能残留在微胶囊的表面，因此有被氧化的可能，并且氧化后，产品会产生异味。喷雾冷冻法(喷雾冷冻法和喷雾冷却法)与喷雾干燥过程相似，但有两个主要区别：干燥室内的空气温度和包覆材料的选择。在一般的喷雾干燥中，热空气被用来蒸发物料中的水分，而冷却空气则被用来蒸发水分4.1.3喷雾冷冻法，喷雾冷冻法(喷雾冷冻法和喷雾冷却法)对于冷冻喷雾，壁材一般使用一定的植物油或其衍生物，也可以使用其他类型的脂肪。熔点为45122的硬脂酸盐能提高微胶囊产品的分散性，并具有一定的乳化作用。冷冻喷雾首次用于包埋固体食品添加剂，如硫酸亚铁