微胶囊造粒技术
食品加工技术二食品造粒技术
第二章食品造粒新技术第一节总论一、微胶囊造粒的基本概念１、微胶囊──是指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包装物。
２、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，使之成为一种固体微粒产品的技术。
３、心材（囊心物质）──微胶囊内部装载的物料。
４、壁材（包囊材料）──微胶囊外部包囊的壁膜。
二、微胶囊造粒的基本原理针对不同的心材和用途，选用一种或几种复合的壁材进行包覆。
通常，油溶性心材采用水溶性壁材，而水溶性心材必须采用油溶性壁材。
三、微胶囊造粒技术的优点保护被包裹的物料，使之与外界不宜环境相隔绝，最大限度地保持原有的色香味、性能和生物活性，防止营养物质的破坏和损失；掩盖物料的异味；将不易加工贮藏的气体、液体转化成较稳定的固体形式，防止或延缓产品劣变的发生。
四、微胶囊的常见形状有球形、肾形、粒状、絮状和块状等。
五、已经使用的心材１、生物活性物质：２、氨基酸：３、微生素：４、矿物元素：５、食用油脂：６、酒类：７、微生物细胞：８、甜味剂：９、酸味剂：１０、防腐剂：１１、酶制剂：１２、香精香油：１３、其它：六、常见壁材（膜材、包裹材料、成膜材料）１、选择壁材的原则能与心材相配伍但不发生化学反应；能满足安全、卫生要求；具备适当的渗透性、吸湿性、溶解性和稳定性。
２、食品工业中可使用的壁材举例：（１）植物胶：阿拉伯胶、琼脂、藻酸盐、瓜儿胶、罗望子胶和卡拉胶等；（２）多糖：黄原胶、阿拉伯半乳聚糖、半乳糖甘露聚糖、壳聚糖等；（３）淀粉：玉米淀粉、马铃薯淀粉、交联改性淀粉和接枝共聚淀粉等；（４）纤维素：羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、乙基纤维素、二醋酸纤维素、丁基醋酸纤维素、硝酸纤维素等；（５）蛋白质：明胶、蛋白、玉米蛋白、大豆蛋白等；（６）聚合物：聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰氨、聚苯乙烯等；（７）蜡与类脂物：石蜡、蜂蜡、硬脂酸、甘油酸酯等。
七、微胶囊的功能与局限性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，保护敏感性物质。
微胶囊造粒技术.
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60 时间
80
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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 真空蒸发沉积 喷雾凝冻 静电结合 油相分离 熔化分散 • 原位聚合 空气悬浮 多孔离心 挤压 锐孔
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β-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质的释放; 4提高贮存、运输和应用时的方便性。
——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;
微胶囊技术
微胶囊化的基本步骤
将芯材分散成微粒 以壁材包敷其上 固化定形
• 芯材为固态时，可用磨细后过筛的方法控 制其粒度，或者制备成溶液，按液态芯材包 埋； • 液态芯材可用均质、搅拌、超声震动等方 法分散成小液滴，均匀分布在分散相中。 • 如果微胶囊化所用的介质为气体则可应用 喷雾法、离心力法、重力法或流化床法。 • 在很多情况下，微胶囊的膜壁是不稳定的， 需要用化学或物理的物料相对密度。根据需要使物料经微胶 囊化后质量增加，下沉性提高，或者制成含 空气的胶囊，使物料相对密度下降，让高密 度固体物质能漂浮在水面上。
降低挥发性，保存易挥发性物质，减少食 品香气成分损失，并掩盖不良气味的释放。 食品香料、香精经微胶囊化后，制成的粉 末香料不易挥发，可防止因光化学反应和 氧化反应而形成的食品变质，并控制香料 释放速率。
2.乳品工业 益生菌的包埋 乳酸菌和双歧杆菌等益生菌经过蛋白质双层 微胶囊化包埋处理后，保证了在胃酸中不被 溶解，而在肠液的中性环境中经过2-3min后 释放出来，保证了益生菌在 肠道中的定植。
3.食品添加剂 香精香料 色素 抗氧化剂 调味剂
4.功能性食品工业 在保健食品中，因功能成分比较强，通过 微胶囊化的处理可以使其功能成分的稳定性 增强，并且延长货架期。
控制物质的释放时机。 机械方法：加压、摩擦、加热融化； 化学方法：酸的作用、溶剂及水的溶解等。
微胶囊技术的应用
1.饮料工业 2.乳品工业 3.食品添加剂工业 4.功能性食品工业
1.饮料工业 茶饮料 果蔬汁和果蔬饮料 固体饮料 产品富含叶酸、维生素C、蛋白质、钙等营养 成分。具有色泽明快、风味独特、营养丰富、 稳定性强等优点。
微胶囊化的材料
芯材：微胶囊内部装载的物料 壁材：外部包裹的壁膜 微皮囊芯材和壁材的种类繁多，性能 各异，在材料和工艺选择上必须正确合 理，才可能制备成功。
微胶囊造粒技术
挤压法虽操作简单、成本低、能保持较高的菌体密度和活 性，但难以获得干燥的粉末产品。
参考文献
[1]张培茜,郑昌江,阎喜霜,等.香辛料精油喷雾干燥法微胶 囊化的研究[J].食品科学,1998,19(12):27～29. [2]王璐,许时婴.香精香料微胶囊化[J].食品与发酵工业， 1999,25(3):52～58. [3]郑建仙.功能性食品[M].北京:中国轻工业出版社 1999.255～259. [4]许萍,雍国平,盛良金,等.香兰素-β-环糊精包合物的研究 [J].食品工业科技,1998,19(5):28～29. [5]郭本恒主编.益生菌[M].北京:化学工业出版社,2004 [6]曹永梅．肠溶性乳酸菌微胶囊的制备[J].食品与发酵工 业，1998,25(2):71.
微胶囊造粒的分类
喷雾干燥法、喷雾凝冻法、空气悬浮法
物理法
真空蒸发沉淀法、静电结合法等
界面聚合法、原位聚合法
化学法
分子包裹法、辐射包装法
物化法
水相分离法、油相分离法、挤压法
囊芯交换法、融化分散法、复相乳液法
4、微胶囊在食品中的应用优势
1、改变物料的存在状态、物料的质量与体积
将不易加工贮存的气体、液体原料固体化,从而提高其溶解性、流动性和贮藏 稳定性,如粉末香精、粉末食用油脂、粉末乙醇等。
5、降低毒性、保持活性
减少食品添加剂的毒理作用等。且能保持食品中微量营养素和生理活性物质 对人体的活性作用。
5、食品中常用的微胶囊造粒方法
1、喷雾干燥法 2、挤压法 3、凝聚法 4、分子包埋法
5、喷雾凝冻法
1、喷雾干燥法
喷雾干燥法制备微胶囊的原理是：首先制备乳 化分散相，即把芯材分散在已液化的壁囊材中混合 形成溶液，后加入乳化剂，热分散体系经均质变成 水包油型乳状液，最后进行喷雾干燥即可。 传统喷雾干燥法的工艺流程为: 芯材和壁材→混合→均质、乳化→乳化液→在热空 气中雾化和干燥→脱水→微胶囊产品 喷雾干燥的过程主要包括4个部分： 预处理、乳化部分、均质部分、喷雾干燥
详细阐述微胶囊造粒技术的原理
详细阐述微胶囊造粒技术的原理微胶囊造粒技术是一种将药物、香料、食品添加剂等物质包覆在微小的胶囊中的方法。
这种技术可以改善药物的稳定性、控制释放速度和提高生物利用度，同时还可以改善食品口感和防止香料挥发。
本文将详细介绍微胶囊造粒技术的原理。
一、微胶囊造粒技术概述微胶囊造粒技术是一种将核心物质包裹在外壳中形成微小颗粒的方法。
这些颗粒通常具有直径在1到1000微米之间，可以根据需要进行调整。
制备微胶囊的主要步骤包括：选择合适的材料作为壳层材料；选择合适的方法将核心物质包裹在壳层中；对所得到的微胶囊进行表征和评价。
二、壳层材料选择1.聚合物聚合物是最常用的壳层材料之一。
常见的聚合物有明胶、乙基纤维素等。
这些聚合物具有良好的生物相容性和可降解性，因此可以用于制备药物缓释剂和食品添加剂。
2.脂质脂质是另一种常用的壳层材料。
脂质包括磷脂类、甘油酯类等。
这些材料可以形成稳定的微胶囊，并且可以控制药物释放速度。
3.天然高分子天然高分子如明胶、海藻酸钠等也可以作为壳层材料。
这些材料具有良好的生物相容性和可降解性，因此可以用于制备药物缓释剂和食品添加剂。
三、核心物质包裹方法选择1.乳化法乳化法是一种常用的核心物质包裹方法。
该方法将核心物质溶解在水相中，将壳层材料溶解在油相中，然后通过搅拌或超声波处理将两个液体混合起来形成乳液。
随后，通过调整pH值或加入交联剂等方法使得乳液中的壳层材料凝聚成固体颗粒，从而形成微胶囊。
2.凝胶化法凝胶化法是一种将核心物质包裹在凝胶中的方法。
该方法将壳层材料溶解在溶剂中，然后将核心物质悬浮在溶液中，最后通过加热或添加交联剂等方法使得溶液凝胶化形成微胶囊。
3.喷雾干燥法喷雾干燥法是一种将核心物质包裹在壳层中的方法。
该方法将核心物质和壳层材料混合成溶液，然后通过高速旋转的喷雾器将溶液喷向高温的气流中，使得水分蒸发并形成固体颗粒。
四、微胶囊表征和评价制备好的微胶囊需要进行表征和评价。
常用的表征方法包括扫描电子显微镜、透射电子显微镜、动态光散射仪等。
食品化学微胶囊化技术
微胶囊化技术一、基本概念微胶囊造粒技术：或称微胶囊是将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶内成为一种固体微粒产品的技术，这样能够保护被包裹的物料，使之与外界不宜环境相隔绝，达到最大限度地保持原有的色香味、性能和生物活性，防止营养物质的破坏与损失。
二、微胶囊技术的优越性1、可以有效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，可以使纯天然的风味配料、生理活性物质融入食品体系，并能保持生理活性，它可以使许多传统的工艺过程得到简化，同时它也使许多用通常技术手段无法解决的工艺问题得到解决。
二、基本原理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：溶解性、缓释性、流动性等，同时它还对微胶囊化工工艺方法有一定影响，因此壁材的选择是进行微胶囊化首先要解决的问题。
微胶囊造粒技术针对不同的心材和用途，选用一种或几种复合的壁材进行包覆。
一般来说，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。
心材：微胶囊内部装载的物料。
壁材：外部囊的壁膜。
一种理想的壁材必须具有如下特点：高浓度时有良好的流动性，保证在微胶囊化过程中有良好的可操作性能。
能够乳化心材并能形成稳定的乳化体系。
在加工过程以及储存过程中能够将心材完整的包埋在其结构中。
易干燥以及易脱溶。
良好的溶解性。
可食性与经济性。
三、功能1、液态转变成固态液态物质经微胶囊化后，可转变为细粉关产物，称之为拟固体。
在使用上它具有固体特征，但其内相仍是液体。
2、改变重量或体积物质经微胶囊后其重量增加，也可由于制成含有空气或空心胶囊而使胶囊而使物质的体积增加。
这样可使高密度固体物质经微胶囊化转变成能漂浮在水面上的产品。
3、降低挥发性易挥发物质经微胶囊化后，能够抑制挥发，因而能减少食品中的香气成分的损失，并延长贮存的时间。
微胶囊
喷雾冻凝与喷雾干燥的相同点和不同点
相同点：二者都是将心材分散与已液化的壁材中， 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。 不同点： 1、壁材的液化方法不同：喷雾干燥法是将之溶解在 某种溶剂中形成溶液，而喷雾冻凝法是通过加热 手段使之呈现出熔融的液状体； 2、胶囊化微粒壁膜的固化手段不同：喷雾干燥法是 利用加热手段溶解壁材的溶剂蒸发去除，从而使 壁膜固化，而喷雾冻凝法是借助冷却或冷冻方法 使熔融状的壁膜固定。
喷雾干燥法微胶囊造粒技术的优点和缺点
突出优点： 突出优点： 1、适合于热敏性以及亲油性液体物料的微胶囊造粒； 、适合于热敏性以及亲油性液体物料的微胶囊造粒； 2、工艺简单，易实现工业化流水线作业，生产能力打、 、工艺简单，易实现工业化流水线作业，生产能力打、 成本低； 成本低； 3、干燥速率高、时间短、物料温度较低。 、干燥速率高、时间短、物料温度较低。 主要缺点： 主要缺点： 1、包囊率较低、心材有可能粘附在微胶囊颗粒的表面 、包囊率较低、 从而影响产品的质量； 从而影响产品的质量； 2、设备造价高、体积大、热效率低。 、设备造价高、体积大、热效率低。
复凝聚法：当一种带正电荷的胶体水溶液与 一种带负电荷的胶体水溶液混合时，由于 电荷间的相互作用形成一种复合物，导致 溶解度降低并产生相分离现象，结果从水 溶液中凝聚析出形成了微胶囊，此法即称 为复凝聚法微胶囊技术。分离出得两相分 别为凝聚胶体相和稀释胶体相，凝聚胶体 相即可用作微胶囊的壁膜。
油相分离法微胶囊造粒技术
工艺流程
喷雾干燥法的工艺流程如下所示： 喷雾干燥法的工艺流程如下所示： 囊材和囊心物质→混合 均质、乳化→乳 混合→均质 囊材和囊心物质 混合 均质、乳化 乳 化液→在热空气中雾化和干燥 脱水→微 在热空气中雾化和干燥→脱水 化液→在热空气中雾化和干燥→脱水→微 胶囊产品 喷雾干燥的过程主要包括4个部分 个部分： 喷雾干燥的过程主要包括 个部分： 预处理、乳化部分、均质部分、 预处理、乳化部分、均质部分、喷雾干燥
第13章 微胶囊
13.4 化学法微胶囊造粒技术
1、界面聚合法 它是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 生聚合反应后形成了胶囊壁。 此法既可用于使疏水材料的溶液或分散液微胶囊化，也可 使亲水材料的水溶液或分散液微胶囊化，
如图，A为疏水单 体，B为亲水单体。 A单体存在于与水 不相溶的溶剂中， 称为油相。然后将 此油相分散入水相 中去，使之成非常 微小的油滴。再把 单体B加入到水相 中，当搅拌整个系 统，水相与油相处 就发生聚合反应， 在油滴表面形成了 聚合物薄膜，于是 油被包埋形成含油 微胶囊。
第三步：壁囊层的固化稳定，通过加热等方法使壁囊层
固化。
2、油相分离法 前水相分离法中，被微胶囊的心材是不溶于水的油或固体材 料。当心材为溶于水时，则用油相分离法。基本原理与水相 分离法差不多。以某种合适的有机溶剂溶解高分子壁材聚合 物，加入水溶性心材三种互不相溶的化学相，然后通过絮凝 剂或其他适宜的方法使壁材的溶解度降低而凝聚分离出来， 从而实现微胶囊化。
3、挤压法：将心材在合适的乳化条件下与呈熔融状态的 壁材混合乳化形成胶囊初始溶液，通过压力模头挤成细丝 状，经冷却固化，打段成棒状颗粒。
4、锐孔法：将一滴某一物质加到另一液体中，因表面力 等的作用，会立即形成弹状的圆球（如1.5%的藻酸钠水溶 液加到10%的氯化钠水溶液内），因此，可先将心材用锐 孔成型，然后加到固化剂中。
1、喷雾干燥法 初始溶液调制 调制心材和壁材组成的胶囊化溶液（初始溶液）十分重要， 主要影响因素有：心材和壁材的比例，初始溶液的浓度，粘 度和湿度等。 初始溶液有三种类型： （1）水溶液型 水溶液型初始溶液要求壁材能溶于水，心材为油溶性或固体， 心材含量不超过50%，一般在初始溶液中低于20%。 （2）有机溶液型 壁材为非水溶性聚合物，心材可为亲水性材料或疏水性材料。 先将乳化或分散到聚合物的有机溶液中。 （3）囊浆型 通过其他方法得到湿囊浆型溶液。
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微胶囊造粒技术
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，这样能够保护被包裹的物料，使之与外界不宜环境相隔绝，达到最大限度地保持物质原有的色、香、味、性能和生物活性，防止营养物质的破坏与损失。
此外，有些物料经胶囊化后可掩盖自身的异味，或由原先不易加工贮存的气体、液体转化成较稳定的固体形式，从而大大地防止或延缓了产品劣变的发生。
微胶囊内部装载的物料称为心材(或称囊心物质)，外部包囊的壁膜称为壁材(或包囊材料)。
微胶囊造粒(或称微胶囊化)的基本原理是，针对不同的心材和用途，选用一种或几种复合的壁材进行包覆。
一般来说，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。
一、微胶囊技术处理食品的优点
(一)将液体转变为固体
液态物质经过微胶囊处理形成细粉末状产物，称为拟固体，在使用上具有固体特性，但仍然保留液体内核，能够在需要的时间破囊而出，重新恢复液体状态，使食品在运输、贮存等方面都得到简化。
(二)保护不稳定成分
微胶囊可使被防护物质免受环境中的氧化、紫外辐射和温度、湿度等因素的影响，有利于保持物料特性和营养。
例如，大蒜所含挥发性油中的大蒜辣素和大蒜新素在光线、温度的影响下易被氧化，并对消化道粘膜有刺激性。
将大蒜挥发油制成大蒜素微胶囊后，可提高其抗氧化能力，增加贮藏稳定性，并掩盖强烈的刺激性辣味，而其生理活性不变。
由于微胶囊化后隔离了各成分，故能阻止两种活性成分之间的化学反应。
(三)改变物料相对密度
可根据需要将物料微胶囊化，使其质量增加，下沉性提高；也可将物料制成含空气的胶囊而使物料相对密度下降，让高密度固体物质能漂浮在水面上。
(四)降低挥发性
对食品香料、香精进行微胶囊化，制成粉末状的香料不易挥发，可防止因光化学反应和氧化反应而形成的食品变质，并能控制香味的释放速率。
如普通香料加在口香糖中，其效果是入口时很香，但短时间内香味便释放完全，口中仅有辛辣感；而使用微胶囊化处理后，入口时不会过香，仅在咀嚼时微胶囊破裂而释放香料，因此可长久留香。
(五)控制物质的释放时机
囊芯物质的即刻释放可以采用机械方法，例如加压、摩擦、加热熔化，或者采用化学方法如酸的作用、溶剂及水的溶解等；囊芯物质的逐步释放是用非水溶性材料为壁材，通过改变壁材的化学组成，调节壁材的厚度、硬度、囊壁的组成层次和孔径大小，控制水溶性芯材的释放速度，从而控制风味物质的释放，减少其在加工过程中的损失，降低生产成本。
二、微胶囊造粒技术的应用
(一)香精香料的粉末化
食品风味是决定食品质量的重要因素之一，由于风味物质挥发性强，在食品加工与贮藏过程中，各种条件(包括温度、pH值、压力、密闭或开放式、时间和投料顺序等)均会对产品的风味造成影响。
如条件未控制好，会导致风味成分的大量损失或劣变，引起食品品质的恶化。
因此可应用微胶囊技术将液体香味物质包囊化或微胶囊化成固体粉末香味料，从而提高产品质量。
(二)粉末油脂
微胶囊化能够对油脂进行有效的保护，降低在保存过程中的氧化酸败，而且极大地提高了油脂的使用方便性。
最广泛应用的粉末油脂是人们熟悉的咖啡伴侣，产品的保质期可达一年。
此外，.深海鱼油、小麦胚芽油等含高度不饱和脂肪酸的油脂易氧化变质，而且带有特殊腥味或异味。
通过微胶囊化使其成为固体粉末，不仅能有效降低其氧化变质的可能，而且异味也得以掩蔽。
(三)粉末酒类
酒通常由酒精及挥发性芳香化合物、非挥发性呈味化合物(有机酸、糖分等)和水三大成分组成。
在酒的粉末化过程中需将水分去除掉而保存其他两类成分。
在香精香料和油脂粉末化过程中，是用适当的壁材将液体心材全部包裹住而不需去除液体心材中的某种组成成分。
但在酒粉末化过程中，需去除掉其所含的
水分而将其他成分用适宜的壁材包囊住。
将酒类微胶囊化，可以极大地降低酒类产品的贮存和运输成本，只需在饮用前加水溶解复原即可，非常适合于作为旅行食品等。
粉末酒类除了饮用作用外，也可用作食品以及化妆品的原料，起着香、矫味、防腐等作用。
在点心及面包中加入1％～5％的粉末酒，不仅能使烘烤后的蛋糕组织细腻，没有蛋腥味，而且有较好的防腐性能。
(四)甜昧剂微胶囊
甜味剂微胶囊化后的吸湿性大为降低，而且微胶囊的缓释作用能使甜味持久。
此外，阿斯巴甜是天冬氨酸与苯丙氨酸甲酯的二肽酯类化合物，在可乐等酸性饮料中不稳定，易于水解，在烘烤食品中应用也较容易损失而使甜味减弱，制成微胶囊后稳定性可显著提高。
(五)酸味剂微胶囊
酸味剂有增加风味、延长保质期的作用，但有时酸味剂会与食品中的某些成分发生化学作用，使食品的风味损失，色素分解，淀粉食品的货架期缩短。
茶叶中加入酸味剂后会与茶叶中的单宁起反应，并使茶叶褪色。
将酸味剂制成微胶囊，使其与食品中其他成分隔离，对酸敏感的成分便可不受其影响。
酸味剂的微胶囊通常使用氢化油脂、脂肪酸等蜡质材料为壁材，在食品加工的后期加入食品中，微胶囊受热熔化时才释放。