微胶囊造粒技术

农产品的微胶囊造粒原理及技术

一：引言二：什么是微胶囊？三：微胶囊有什么组成？四：微胶囊有什么作用？五：怎么才能制成微胶囊？六：微胶囊怎么起作用？七：微胶囊造粒技术在农产品加工中有什么应用？一：引言高新技术在农产品加工领域中的应用决定着一个国家的先进程度和发展水平。在发达国家的农产品加工工业中，90%以上的商品都采用了高新技术。目前国际上广泛应用于农产品领域的高新技术主要有：生物工程技术，速冻技术，真空冷冻干燥技术，超微粉碎技术，冷冻浓缩技术，膜分离技术，微波技术，膨化技术，挤压技术，超临界萃取技术，微电子技术，微胶囊技术，高压加工技术，特征红外干燥技术，新型贮运保鲜技术等。这些高新技术在我国农产品贮藏，保鲜与加工领域都逐步推广，得到广泛运用。二：微胶囊造粒的概念及原理微胶囊是指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包装物。微胶囊造粒技术就是将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶囊内成为一种固体微粒产品的技术。它能够保护被包裹的物料，使之与外界不宜环境隔绝，达到最大限度地保持原有的色香味、性能和生物活性，防止营养物质的损失与破坏。微胶囊颗粒的大小一般都在5~200µm范围内，在某些应用中，这个范围可以扩大到0.25~1000µm。当胶囊粒子小于5µm时，因布朗运动加剧而很难收集。而当粒度超过300µm时，其表面静电摩擦系数会突然减少，从而失去微胶囊的作用。微胶囊的壁厚度通常在0.2~10µm范围内。三：微胶囊造粒的结构组成微胶囊内部装载的物料称为心材（或囊心物质），外部包囊的壁膜称为壁材（或称为包囊材料）。微胶囊造粒（微胶囊化）就是，针对不同的心材和用途，选用一种或几种复合壁材进行包覆。一般而言，油溶性心材应采用水溶性壁材，而水溶性心材必须采用油溶性壁材。1.心材（囊心物质）心材可以是单一的固体、液体或气体物质，也可以是固液、液液、固固或气液等物质的混合体。在食品工业中，“气体”心材通常是指香精、香料之类的易挥发性的配料或添加剂。由于心材的选择具有一定的灵活性，因此根据具体要求可以设计出某些特殊用途的微胶囊产品。

针对食品工业，已经使用的心材有：①生物活性物质：膳食纤维、活性多糖、超氧化物歧化酶（SOD）、免疫球蛋白等；②氨基酸：赖氨酸、精氨酸和组氨酸等；③维生素：维生素A、B1、B2、C和E等；④防腐剂：山梨酸和苯甲酸钠等；⑤酶制剂：蛋白酶、淀粉酶和果胶酶等；⑥香精香油：桔子香精、柠檬香精、薄荷油和冬青油等；⑦微生物细胞：乳酸菌、黑曲霉和酵母等；⑧酸味剂：柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乳酸、醋酸和磷酸等；⑨酒类：白酒、葡萄酒和乙醇浸出液等；⑩其他：焦糖色素和酱油等。2.壁材（成膜物质）对一种微胶囊产品而言，选择合适的壁材非常重要，不同的壁材在很大程度上决定着产品的物化性质。选择壁材的基本原则是：能与心材相配合但不发生化学反应，能满足食品工业的安全卫生要求，同时还应具备适当的渗透性、吸湿性、溶解性、稳定性等。无机材料和有机材料都可以作为微胶囊的壁材，但目前常用的是高分子材料，包括天然和合成两大类。在食品工业中的应用有：①植物胶：阿拉伯胶、琼脂、藻酸盐、卡拉胶等；②多糖：黄原胶、阿拉伯半乳聚糖、半乳糖干露聚糖和壳聚糖等；③淀粉：玉米淀粉、马铃薯淀粉、交联改性淀粉等；④蛋白质：明胶、玉米蛋白和大豆蛋白等；⑤纤维素：羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、二醋酸纤维素、丁基醋酸纤维素等；⑥聚合物：聚乙烯醇、聚苯乙烯和聚丙烯酰胺等；⑦蜡与类脂物：石蜡蜂蜡、硬脂酸和甘油酸酯等。四：微胶囊的功能1.改变物料的存在状态、质量与体积2.隔离物料间的相互作用，保护敏感性物料3.掩盖不良风味、降低挥发性4.控制释放5.降低食品添加剂的毒副作用1.微胶囊造粒的步骤

形象地说，微胶囊造粒是物质微粒的包衣过程。其过程可分为以下四个步骤：ABCD微胶囊化的基本步骤A心材在介质中分散；B加入壁材；C壁膜沉积；D壁膜固化①将心材分散在微胶囊化的介质中；②再将壁材放入该分散体系中；③通过某一种方法将壁材聚集、沉渍或包敷在已分散的心材周围；④对于形成的不稳定的微胶囊进行化学或物理的方法处理，以达到一定的机械强度。

五：微胶囊造粒的步骤及方法根据微胶囊造粒原理的不同，可将造粒方法归为三类。但这种分类方法并未包括目前的所有方法，而且有些具体方法属于交叉的，因此分类是相对的。2.微胶囊造粒的方法①物理方法

包括：喷雾干燥法、喷雾凝冻法、空气悬浮法、真空蒸发沉积法、静电结合法等；②物理化学方法

包括：水相分离法、油相分离法、挤压法、囊心交换法、熔化分散法、复相乳液法等；③化学方法包括：界面聚合法、原位聚合法、分子包囊法和辐射包囊法等。喷雾微胶囊造粒的原理

调制由芯材和壁材组成的胶囊化溶液（又称为初始溶液），使芯材分散在己液化的壁材中混合均匀，并将此混合物经雾化器雾化成小液滴，此小液滴的基本要求是壁材必需包裹住芯材（即已形成湿微胶囊）。然后，在喷雾干操室内使之与热气流直接接触，使溶解壁材的溶剂瞬间蒸发除去，促使壁膜的形成与固化，最终形成一种颗粒粉末状的微胶囊产品。一：喷雾干燥法

优缺点：（1）优点①适于热敏性物料的造粒，因为物料表面的水分蒸发带走热量，使得物料温度始终较低；②工艺简单，可实现连续化操作，生产能力大；（2）缺点①包裹率低，芯材可能附着在颗粒的表面；②设备造价高，耗能大。喷雾干燥能耗较大，一般情况下，热效率为30%~50%，若要提高效率，可在不影响产品质量的前提下，尽量提高进风温度以及利用排风的温度预热进风。二：喷雾凝冻法（冷喷技术）1、基本原理将壁材加热至熔融的液体状态，加入芯材调成胶囊化熔融液并混合均匀，然后使用雾化器形成熔融状微胶囊细颗粒，通过冷凝的方法使壁材固化成固体颗粒。2、冷喷技术（喷雾冻凝法）与喷雾干燥法的比较（1）相似之处都是将芯材分散于液化的壁材中，利用喷雾法进行造粒并借助外界条件使胶囊化微粒壁膜固化。（2）不同之处①壁材液化方法不同，喷雾干燥法是溶解于某种溶剂形成溶液，而喷雾凝冻法是加热成熔融的液体状；②胶囊化微粒壁膜的固化手段不同，喷雾干燥法是利用加热手段使溶解壁材的溶剂蒸发去除从而使壁膜固化，而喷雾凝冻法是借助冷却或冷冻方法使熔融状的壁膜固定。三：空气悬浮法原理：当空气气流速度u界于临界流态化速度umf和悬浮速度ut之间时，固体芯材颗粒在流化床所产生的湍动空气流中剧烈翻滚运动，这时往这些作悬浮运动的芯材颗粒外表面喷射预先调制好的壁材溶液使芯材表画湿润(即包囊)。之后，芯材表面的成膜溶液逐渐被空气流所干燥，(若采用加热空气则有助于加速囊膜的干燥)，形成了一定厚度的薄膜，从而完成芯材的包囊与固化过程。四：分子包囊法原理：分子包囊法又叫包接络合法。利用环糊精做壁材，圆台形，亲水基团在外，中心为疏基团，中间的非极性腔可