《微胶囊造粒技术》ppt课件

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1、微胶囊造粒技术,第一章 微胶囊技术,1.概述 2.基本概念 3.物理法微胶囊造粒 4.物化法微胶囊造粒 5.化学法微胶囊造粒 6. 微胶囊技术的在食品中应用举例,微胶囊技术的在食品中应用,固定化酶和固定化细胞 传统液体产品固体粉末化 食品添加剂包囊化过程,固定化酶和固定化细胞,微胶囊技术应用,载体结合法,种将酶或微生物结合到水不溶性载体上加以固定化的方法。按其结 合方式又可分为物理吸附法、离心结合法和共价结合法三种。对酶的固定化来说，其中 的共价结合法用得最多。可是，作为微生物的固定化方法，载体结合法并不是一个好方 法，因为它存在着细胞易从载体上脱落以及因菌体自溶而使酶渗漏出去等缺点。,传统液

2、体产品固体粉末化,香精香料的粉末化 食用油脂的粉末化 酒的粉末化,微胶囊技术应用,酒的粉末化,食用油脂的粉末化,传统油脂的的缺点 常用的微胶囊技术 油脂粉末化例子,喷雾干燥法油脂粉末化例子,心材是70kg的混合油脂(猪油:棉籽油=7:3); 壁材由65kg酪阮酸钠和58kg结晶纤维素组成; 乳化剂用500g蔗糖脂肪酸醋， 稳定剂06kg的Na3PO3作。 N3PO3溶解于83kg水+加入酪肮酸钠溶解-升温60，结晶纤维素溶解于l5kg水中，上述两种水溶液合, +乳化剂,-搅拌均匀-通过均质处理-壁材水溶液。缓慢地往壁材水溶液+混合油脂-搅拌混合均匀-喷干-粉末化油脂(心材油脂含量为85.5%，

3、壁材蛋白质和纤维素含量分别为7.2%和7.1%，水分0.3%),常用的微胶囊技术,喷雾干燥法 水相分离法 分子包囊法,传统油脂的的缺点,不易称量、包装和存放; 缺乏流动性、难均匀混和入配料系统中; 与空气直接接触易膛败变质; 相关容器与加工机械带来清洗上不便。 -为此，迫切需要一种能适应现代食品加工业，贮存、运输和使用相当方便的新型油脂产品问世，粉末化油脂的出现顺应了这种需要。,香精香料的粉末化,粉末化香精香料的优点 粉末香精香料的微胶囊化技术 香精香料的-环糊精-喷干微胶囊工艺 粉末化香精香料的用途,粉末化香精香料的用途,例如在焙烤食品中添加风味物桂皮醛会抑制酵母的生长繁殖，从而给应用带来困

4、难。如果将桂皮醛微胶囊化后，即可圆满地解决上述矛盾。 在生产口香糖上，如使用微胶囊化的薄荷油，这种香料油只有与唾液接触时溶化了外包囊物质后才释放出，因此能持久浓厚地释放出香味成分。 在生产糖果巧克力时使用粉末香精香料，有助于防止加工过程中香味成分的损失，同时提高产品香味的持久性。 在生产配制固体饮料时，粉末化香料比液体香料更有无可比拟的优越性。,香精香料的-环糊精-喷干微胶囊工艺,粉末香精香料的微胶囊化技术,喷雾干燥法 分子包囊法 水相分离法 挤压法 囊心交换法,粉末化香精香料的优点,1保护香味物质避免直接受热、光和温度和影响而引起氧化变质; 2避免有效成分因挥发而损失; 3可有效地控制香味物

5、质的释放; 4提高贮存、运输和应用时的方便性。,食品添加剂包囊化过程,微胶囊技术应用,固定化酶和固定化细胞,微胶囊技术应用,固定化酶和固定化细胞,微胶囊技术应用,化学法微胶囊造粒技术,界面聚合法 原位聚合法 分子包囊法 辐射包囊法,辐射包囊法,利用聚乙烯醇或明胶为壁材，使壁材在乳浊液状态下经过辐射而发生交联，即可得到球状实体的微囊，然后将微囊浸于心材水溶液中，使其吸收心材，待水分干燥后得到微胶囊成品。,分子包囊法,主要是指 一种利用-环状糊精分子作为包覆介质，发生在分子水平上的微胶囊化方法。 环状糊精包囊外来分子的方法： 把环状糊精和外来分子混合在一起，然后搅拌混合 先使固体环状糊精与外来分子

6、混合，再加水制成糊状 往环状糊精溶液中通入气体（囊心材料）,环糊精的平面与立体结构,原位聚合法,也在心材滴液表面形成（不溶性的）聚合物膜，可溶的单体及催化剂全由分散相或全由连续相提供。,界面聚合法,原理： 利用分别溶解在不同溶剂中的两种活性单体，当一种溶液分散在另一种溶液中时，两种活性单体相互在界面发生聚合反应而形成胶囊壁（薄膜）。 特点 可使疏水性也可使亲水性材料的溶液或分散液微胶囊化 膜极薄(约20纳米)，有半透性，其物性受反应时间影响 微胶囊大小（1 至几微米）由第一种单体分散滴的大小决定也受搅拌速度及乳化剂浓度影响 注意 聚合反应如为缩聚反应， 反应时会放酸，不适合易酸变性的材料； 用

7、于酶时，要注意选择合适的单体,界面聚合法微胶囊造粒示意图,A和B为单体; (A-B)n为缩聚物,物化法微胶囊造粒技术,相分离法（水相，油相分离法） 囊心交换法 挤压法 锐孔法 粉末床法 熔化分散法,熔化分散法,原 理: 心材分散于热熔化型壁材液， 分散成微滴并在冷却介质中冷却, 壁材(如蜡类物)固化而成为微胶囊。 特 点: 特别适合于水溶性心材物的微胶囊化.冷介质可是液体也可是气体,熔化分散法,用液体作冷却介质： 壁材料(蜡状物) 心材物 加进温度高于壁材熔点的惰性液体使壁熔化, 后搅拌条件下冷却,使在心材周围的壁材硬化;先使心材分散于熔化的壁材中, 而后将此混合物加到冷却液体介质中 用气体作

8、冷却介质： 微滴状的心材与液化壁材混合物先悬浮在空气(或别的气体)中, 然后然下降, 微滴冷却时被固化成非粘性的球状干燥颗粒.,粉末床法,原 理：液滴进入干粉末会成球状。如使液球边沿沾有被弄湿的粉末,可使得清晰而固定的相分离现象能持久存在。 产品大小: 毫米级 类 型: 心材液 落入 粉末状的壁材 溶剂 落入 由心材壁材混合物构成的粉末床 由壁材,心材和其他惰性材料组成 心材相分散于壁材溶液的分散液滴入成膜材料粉末床 热熔化的心材液 滴入 惰性粉末床 装置：之一，之二,粉末床法微胶囊造粒装置之二,粉末床法微胶囊造粒装置之一,锐孔法,原 理使初始液(如以藻酸钠作壁材的溶液)通过锐孔成微粒状进入一

9、种能使其固化的液体(如氯化钙液)而造成固化(在囊外形成藻酸钙所至). 锐孔结构: 见(图2-25)(图2-26),一种改进的锐孔法微胶囊造粒装置,锐孔法成型示意图,挤压法,原 理受压力作用的心材壁材乳化液被挤出模头成丝 液丝进入冷却固化液，在固化的同时被打断成粒再经分离，水洗和干燥后得到成品（图2-23 ,图2-24) 特 点基本上在低温下操作 适合热不稳定性产品 应 用已有香精香料,维生素C等一百多种产品用此法生产, 粉末产品货贺期大多超过了两年,通过挤压法对香精油进行微胶囊化,挤压法示意图,A压力反应器 B挤压模头 C异丙醇溶液,囊心交换法,基本原理: -用 真正需要的心材替换先被包囊的心

10、材 操作步骤： 非极性溶剂预微胶囊化：用复凝聚法，用明胶和阿拉伯胶作 壁材 极性液的微胶囊化：用(需胶囊化的)极性溶剂(乘壁尚有高 渗透性)对初始微胶囊中的非极性溶剂进行置换 微胶囊壁处理成非渗透性：再用明胶的非溶剂(如乙醇,丙酮等)处理 适 用:大多数水溶液,高极性液, 低沸点液体,结构与比例非常易变的混合型囊心物 (如柠檬油),水相分离法,相分离原理 单凝聚法 复凝聚法 应用举例,复凝集法制备粉末化白兰香精,100ml3% 阿拉伯胶水溶液 混合乳化 12ml 白兰香精 100ml3% 明胶水溶液 复相混合 温度50- 53 pH8 10% 醋酸水溶液 调pH至4.07 250ml 水 稀释

11、 形成凝集相,复凝集法制备粉末化白兰香精, 固 化 水 洗 过 滤 干 燥 粉末化白兰香精,复凝聚法,两带不同电荷胶体水溶液混合时会产生因受电荷作用而成的复合物，这种复合因溶解度低而会产生相分离现象， 从而可从水溶液中析出成微胶囊,单凝聚法原理,（高分子聚合物性）壁材水溶液 + 水不溶性心材 调合 3相混合物 + 凝聚剂（也称沉淀剂，夺水或使聚合物失水） 壁材相溶解度降低而凝聚成微胶囊粒,聚合物与沉淀 剂的组合,聚合物水溶液与沉淀剂的组合,凝聚剂,乙醇， 丙酮，丙醇 异丙醇 之类的沉淀剂） 硫酸钠，硫酸铵之类的强亲水亲盐 酸碱之类pH值调节剂,相分离法基本原理,初始溶液 + 某种物质或采用某种

12、手段 形成新相 分离 微胶囊,概述,微胶囊的含意:一种具有聚合物壁壳的微型容器或包装品. 什么是微胶囊造粒技术: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. 微胶囊的历史： 胶囊化:源于十九世纪, 微胶囊化:源于上世纪三十年代, 微胶囊化的突破: 50-70年代,概述,微胶囊的应用领域：制药,食品,饲料,精细化工,照相器材,机械制造业等. 食品工业中应用微胶囊的目的 最大限度地保持原有的色香味、性能和生物活性 防止营养物的损失与破坏. 使不稳定的气体液体食品变成稳定的固体 掩盖食品自身的异味,基本概念,微胶囊粒子的形态 微胶囊粒子的材料 微胶囊造粒的基本步骤 微

13、胶囊造粒方法分类 微胶囊的释放 微胶囊产品的质量评定,微胶囊产品的质量评定,心材溶出速度 反映囊心物质释放速度的指标 测定方法：食品工业尚未建立标准，尚借助其它行业方法.因产品具体形式而定. 如：对片剂药物中的微胶囊可有 美国药典一九版中描述的转蓝式释放仪， 国产片剂仪 改进的烧杯法 心材含量 测定方法也因产品不同而异，多用采用溶剂或水提取法进得测定。如：挥发性油类心材含量常用索氏提取法测定 微胶囊尺寸 胶囊大小可用显微镜进行测量，也可用别的粒度测定方法测定,微胶囊的释放,微胶囊释放的时间 立即 延时 微胶囊释放的机理与方法 微胶囊释放的模型,微胶囊释放的模型,零级模型 一级模型 时间平方根倒

14、数模型,微胶囊释放的零级模型,微胶囊释放的一级模型,微胶囊释放的方根倒数模型,微胶囊释放的机理与方法,机理 通过囊壁膜扩散释放 囊膜破裂释放出心材 囊膜降解而释放出心材 方法 机械方法( 加压 破碎 摩擦) 加热 燃烧 熔化 电磁 用酶、 溶剂或水使壁材溶解,微胶囊造粒方法分类,物理方法 喷雾干燥 喷雾凝冻 空气悬浮 真空蒸发沉积 静电结合 多孔离心 物理化学方法 水相分离 油相分离 囊心交换 挤压 锐孔 粉末床 熔化分散 复相乳液 化学方法 界面聚合 原位聚合 分子包囊 辐射包囊,微胶囊造粒的基本步骤,将心材分散于微胶囊化的介质中,将壁材放入该分散体系中,将壁材聚集, 沉渍或包 在心材的周围

15、,进行化学或物理方法处理 (获得一定的机械强度),微胶囊粒子的材料,心材(囊心物质) -微胶囊内部装载的物料 组成-固体,液体,气体(香精,香料等易挥发配料或添加物) 固液,液液,固固,或气液混合体等 食品工业中心材举例(水溶性居多) 壁材(包囊物质) -外部包囊的壁膜物料 组成-有机和无机, 天然与合成的高分子材料 食品工业中壁材举例 壁材的选材原则,食品工业中心材举例(水溶性居多):,生物活活性物-氨基酸，维生素，矿物元素 食用油脂 酒类 酶和微生物细胞 甜味剂,酸味剂,防腐剂 香精香油 色素,食品工业中壁材举例,植物胶-阿拉伯胶,琼脂,藻酸盐,瓜儿胶,罗望子 胶和卡拉胶等 多 糖-黄原胶, 阿拉伯聚半乳糖, 淀 粉-玉米,马玲薯 交联改性 接枝共聚 纤维素- 羧甲基 羧乙基 乙基 二醋酸 丁基醋酸 硝酸等 蛋白质-明胶 酪蛋白 玉米蛋白 大豆蛋白 聚合物-聚乙烯醇, 聚氯乙烯 蜡与类脂物-石蜡 蜂蜡 硬脂酸 和甘油酸脂等,微胶囊粒子的形态,尺 度: 一般 5200 有些0.51000 不宜过大过小： 300 表面静电作用减小,形 状: 形,肾形,粒状,谷粒状,絮状,和块状,结 构,囊壁厚度: 0.2 - 10