1、微胶囊微胶囊1.1.发展简史发展简史2.2.基本概念基本概念3.3.微胶囊的微胶囊的常用常用壁材壁材4.4.微囊化的方法微囊化的方法5.5.应用应用 1特选内容1 1 发展简史发展简史l在微胶囊化领域里，Wuster和Green是两位伟大的先驱者。l 微胶囊化始于本世纪30年代，但发展非常迅速。迄今有一百多个研究室在开发微胶囊技术。l隐色压敏复写纸的发明是微胶囊化技术第一次成功应用于商业中，至1981年，此种微胶囊的产量就超过5106t.l应用范围扩大到医药，农用化学品，黏胶剂和液晶等各个领域。2特选内容19361936年年1111月：大西洋海岸渔业公司月：大西洋海岸渔业公司(Atlantic
2、 Coast Fishers)(Atlantic Coast Fishers)提出了适提出了适用于在液体石蜡中，制备含用于在液体石蜡中，制备含鱼肝油明胶微胶囊鱼肝油明胶微胶囊的专利申请。的专利申请。19401940年年1010月，明胶产品有限公司提出了采用一种同心的三层锐孔，创备月，明胶产品有限公司提出了采用一种同心的三层锐孔，创备含含药物双壁微胶囊药物双壁微胶囊的专利申请。的专利申请。19491949年年1 1月：威斯康星校友研究基金会提出了利用月：威斯康星校友研究基金会提出了利用WursterWurster发明的空气悬发明的空气悬浮法，将浮法，将固体微粒微胶囊化固体微粒微胶囊化的专利申请。
3、的专利申请。19501950年年4 4月：东方柯达月：东方柯达(Eastman Kodak)(Eastman Kodak)公司提出了将彩色照片用的乳液公司提出了将彩色照片用的乳液和三种基色颜料包敷和三种基色颜料包敷( (即微胶囊化即微胶囊化) )制备混合颗粒制备混合颗粒的专利申请。的专利申请。19501950年年1111月：通用邓洛普月：通用邓洛普(General Dunloberge)(General Dunloberge)公司提出了通过使用一公司提出了通过使用一种双层锐孔来制种双层锐孔来制褐藻酸微胶囊褐藻酸微胶囊的专利申请。的专利申请。3特选内容l19531953一一19541954年：年
4、：NCRNCR公司提出了利用凝聚法制备含油明胶微胶囊之基本方公司提出了利用凝聚法制备含油明胶微胶囊之基本方法的二个专利，以及利用上述基本方法制备法的二个专利，以及利用上述基本方法制备微胶囊型压敏复写纸微胶囊型压敏复写纸的四个专的四个专利。除日本外，全世界都应用了这个专利。利。除日本外，全世界都应用了这个专利。l19561956年年3 3月：月：NCRNCR公司提出了有关公司提出了有关光电材料微胶囊化光电材料微胶囊化的专利申请。的专利申请。l19571957年年4 4月：月：NCRNCR公司提出了有关彩色公司提出了有关彩色摄影用的化合物微胶囊化摄影用的化合物微胶囊化工艺的专利工艺的专利申请。申请
5、。l19571957年年8 8月：穆尔企业公司月：穆尔企业公司(Moore Buslness)(Moore Buslness)提出了有关应用提出了有关应用喷雾干燥工喷雾干燥工艺艺的微胶囊专利申请。的微胶囊专利申请。l19571957年年1111月：通用安尼莱因月：通用安尼莱因(Anlline)(Anlline)胶片公司提出用乙基纤维素将胶片公司提出用乙基纤维素将照相照相乳液微胶囊化乳液微胶囊化后成混合的细粒状的专利申请。后成混合的细粒状的专利申请。4特选内容l19581958年年 3 3月；静电复印月；静电复印(xerox)(xerox)公司提出了制备公司提出了制备含有液体显像调节剂含有液体显
6、像调节剂的微胶的微胶囊的专利申请。囊的专利申请。l19581958年年5 5月；月；NCRNCR公司提出了利用公司提出了利用微胶囊化制备热敏粘合剂微胶囊化制备热敏粘合剂的专利申请。的专利申请。l19581958年年6 6月：月：NCRNCR公司提出了有关公司提出了有关含油的聚苯乙烯微胶囊制备方法含油的聚苯乙烯微胶囊制备方法的专利申请。的专利申请。该法中使用了单体，并应用了原位聚合反应的工艺。该法中使用了单体，并应用了原位聚合反应的工艺。l19581958年年1212月：厄普约翰月：厄普约翰(Upjohn)(Upjohn)公司提出了近公司提出了近2020个专利申请。它们均是有关个专利申请。它们均
7、是有关“乳液乳液”的微胶囊化的微胶囊化方法。在这些专利中，有的改进了方法。在这些专利中，有的改进了NC RNC R的凝聚方法，应的凝聚方法，应用了增稠剂；有的提出了在有机溶剂体系中的相分离方法；有的提出了明胶用了增稠剂；有的提出了在有机溶剂体系中的相分离方法；有的提出了明胶微胶囊固化的方法微胶囊固化的方法类似的一些方法。类似的一些方法。19631963年，所有的这些专利全都转让年，所有的这些专利全都转让给了给了NCRNCR公司。公司。5特选内容它是将固体、液体或气体包裹在一个微小的胶囊中。包封用的壁壳称为壁材；被包的囊芯称为芯材，芯材可以是单一的，也可以是复合的。囊壁厚度一般为0.1200m之
8、间，微胶囊的粒子大小，因制备工艺及用途不同而不同，理论上可以制成0.01m1000m的微胶囊。 6特选内容2 2 基本概念基本概念l微胶囊：指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包物。其大微胶囊：指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包物。其大小一般为小一般为5-2005-200m m不等，形状多样，取决于原料与制备方不等，形状多样，取决于原料与制备方法。法。l微胶囊化：制备微胶囊的过程称为微胶囊化。微胶囊化：制备微胶囊的过程称为微胶囊化。l微胶囊化技术：指将固体、液体或气体包埋在微小而密封微胶囊化技术：指将固体、液体或气体包埋在微小而密封的胶囊中，使其只有在特定条件下才会以控制速率释放的的胶囊中，使其只
9、有在特定条件下才会以控制速率释放的技术。其中，被包埋的物质称为技术。其中，被包埋的物质称为芯材芯材，包括香精香料、酸，包括香精香料、酸化剂、甜味剂、色素、脂类、维生素、矿物质、酶、微生化剂、甜味剂、色素、脂类、维生素、矿物质、酶、微生物、气体以及其它各种饲料添加剂。包埋芯材实现微囊胶物、气体以及其它各种饲料添加剂。包埋芯材实现微囊胶化的物质称为化的物质称为壁材壁材。7特选内容l芯材：芯材：可为油溶性、水溶性化合物或混合物可为油溶性、水溶性化合物或混合物, ,其状态可为粉其状态可为粉末、固体、液体或气体。可包囊物的品种极其繁多末、固体、液体或气体。可包囊物的品种极其繁多, ,如交联如交联剂、催化
10、剂、化学反应剂、显色剂、给湿剂、药物、杀虫剂、催化剂、化学反应剂、显色剂、给湿剂、药物、杀虫剂、矿物油、水溶液、染料、颜料、洗涤剂、食品、液晶、剂、矿物油、水溶液、染料、颜料、洗涤剂、食品、液晶、溶剂、气体、疏水化合物及无机胶体等。溶剂、气体、疏水化合物及无机胶体等。l壁材：壁材：可用作微胶囊包囊材料的有天然高分子、半合成高可用作微胶囊包囊材料的有天然高分子、半合成高分子和合成高分子材料分子和合成高分子材料, ,视所包囊物质视所包囊物质( (囊心物囊心物) )的性质的性质, ,油油溶性囊心物需选水溶性包囊材料溶性囊心物需选水溶性包囊材料, ,水溶性囊心物则选油溶性水溶性囊心物则选油溶性包囊材料
11、包囊材料, ,即包囊材料应不与囊心物反应即包囊材料应不与囊心物反应, ,不与囊心物混溶。不与囊心物混溶。高分子包囊材料本身的性能也是选择包囊材料所要考虑的高分子包囊材料本身的性能也是选择包囊材料所要考虑的因素因素, ,如渗透性、稳定性、溶解性、可聚合性、粘度、电性如渗透性、稳定性、溶解性、可聚合性、粘度、电性能、吸湿性及成膜性等。能、吸湿性及成膜性等。8特选内容 微胶囊的不同结构图微胶囊的不同结构图9特选内容 微胶囊的功能微胶囊的功能1 粉末化粉末化 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、粉末乙醇粉末香精、粉末食用油脂、粉末乙醇等
12、。例如:将液体油脂作为心材,选择适当的壁材,运用微胶囊技术就可产生出固体粉末油脂,非常方便地添加于各种食品原料中。有报导说,在国外,目前约有数十种微胶囊产品的粉末油脂粉末油脂作为食品工业原料,应用于各类营养保健食品或功能型食品。2 降低挥发性降低挥发性 防止风味成分的挥发,减少风味损失。10特选内容3 降低毒性 减少食品添加剂的毒理作用等，如硫酸亚铁阿司匹林硫酸亚铁阿司匹林等药物包裹后，可通过控制释放速度来减轻对肠胃副作用。对于制药工业来说，可采用微胶囊技术制造靶制剂，达到定向释放效果。4 提高物质的稳定性(易氧化，易见光分解，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,由于有
13、壁材的保护,能够防止其氧化,避免或降低紫外线、温度和湿度降低紫外线、温度和湿度等方面的影响,确保营养成分不损失,特殊功能不丧失。11特选内容 5 能使不相容成分均匀地混合 运用微胶囊技术,将可能相互反应的组分分别制成微胶囊产品,使它们稳定在一个物系中,各种有效成份有序地释放,分别在相应时刻发生作用,以提高和增进食品产品的风味和营养。例如:有些粉状食品对酸味剂十分敏感。因为酸味剂吸潮会引起产品结块;并且酸味剂所在部位pH 值变化很大,导致周围色泽变化,使整包产品外观不雅。将酸味剂微胶囊化以后,可延缓对敏感成分的接触和延长食品保存期限。12特选内容6 掩味 某些营养物质具有令人不愉快的气味或滋味,
14、这些味道可以用微胶囊技术加以掩蔽。这种微胶囊产品在口腔里不溶化,而在消化道中才溶解,释放出内容物,发挥营养作用。7 隔离活性成分 能保持食品中微量营养素和生理活性物质微量营养素和生理活性物质对人体的活性作用。8 控制心材释放和作用的时间和数量 微胶囊产品经由预先设计的溶解和释放的机理,可提供特殊的释放方式。13特选内容 释放的方式释放的方式l扩散扩散l膜层破裂膜层破裂l降解降解14特选内容微胶囊的概念微胶囊的概念微胶囊技术的发展状况微胶囊技术的发展状况微胶囊的心材与壁材微胶囊的心材与壁材微胶囊化方法的分类微胶囊化方法的分类微胶囊化方法选择的依据微胶囊化方法选择的依据微胶囊化的步骤微胶囊化的步骤
15、微胶囊的功能微胶囊的功能15特选内容16特选内容微胶囊制品的制备及其在食品中的应用微胶囊制品的制备及其在食品中的应用17特选内容类别类别 壁材壁材 特点特点 天然高分天然高分子材料子材料 明胶、阿拉伯胶、虫胶、紫明胶、阿拉伯胶、虫胶、紫胶、淀粉、糊精、蜡、松脂、胶、淀粉、糊精、蜡、松脂、海藻酸钠、玉米朊海藻酸钠、玉米朊 无毒、稳定、成膜性无毒、稳定、成膜性好好 半合成高半合成高分子材料分子材料 羧甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素乙基纤维素 毒性小，粘度大，成毒性小，粘度大，成盐后溶解度增加，但盐后溶解度增加，但易水解，不耐高温，易水解，不耐高温，需临时配制需临时配制
16、 全合成高全合成高分子材料分子材料 聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚醚、聚脲、聚乙二醇、烯、聚醚、聚脲、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚酰胺、聚丙烯聚乙烯醇、聚酰胺、聚丙烯酰胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酰胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、环氧树脂、聚硅氧烷环氧树脂、聚硅氧烷 成膜性好、化学稳定成膜性好、化学稳定性好性好 无机材料无机材料 铜、镍、银、铝、硅酸盐、铜、镍、银、铝、硅酸盐、玻璃、陶瓷玻璃、陶瓷 18特选内容19特选内容微胶囊化技术主要是利用一些可形成膜的物质，进行核心物质包埋及胶囊化的一种技术。目的：保护核心物质，避免直接受光、热、氧等影响
17、而产生变化，并可依特定条件控制下释出核心物质，产生特殊的效果。20特选内容囊壁：多由聚合物（polymer）构成，包覆与保护核心物质，常为无缝、固态的薄膜。采用天然高分子材料壳聚糖、聚赖氨酸、海藻酸钠等;大小：15000m。直径在50微米5毫米之间可控，膜厚度在120微米之间可控; 形状：以圆形为主，也有不规则形;物理形式：一般为粉末或悬浮体。21特选内容22特选内容23特选内容24特选内容Spray drying system25特选内容Schematic of a conventional air suspension system26特选内容Schematic of extrusion
18、process27特选内容Spray cooling 45 67Spray chilling 32 42Spray drying system28特选内容Schematic flow diagram of encapsulation process based on phase separation29特选内容Particle encapsulated by centrifugal extrusion(Benoit et al., 1996; Dziezak, 1988)30特选内容Rotational suspension separation system(Benoit et al., 1
19、996; Dziezak, 1988)31特选内容-Cyclodextrin molecule with planar representation of structure (Dziezak,1988) 32特选内容Oxygen uptake by microencapsulated milkfat with different core loads (50-WPI, 75-WPI), and by wall (BW) and core (B-AMF) materials stored at 50 with light (A) and without light (B) (Moreau an
20、d Rosenberg, 1996)33特选内容硝吡咯菌素硝吡咯菌素生物所能分解的生物所能分解的34特选内容氢化处理氢化处理35特选内容Core: Bifidobacterium pseudolongumWall: CAP (cellulose acetate phthalate)Method: Coacervation (phase separation)醋酸纤维素醋酸纤维素, 纤维素乙酸酯纤维素乙酸酯;邻苯二邻苯二甲酸盐甲酸盐(或酯或酯)酞酸盐酞酸盐(或酯或酯)36特选内容37特选内容38特选内容39特选内容40特选内容41特选内容42特选内容43特选内容Commercial acidul
21、ants versus fermentation using the starter culture process44特选内容45特选内容46特选内容This product offers a two-stage release: 1. The seeds release their contents; 2. The active ingredient in the core is released.47特选内容48特选内容Fitting wellFactors: Encapsulation can solve certain problems which cannot be solved
22、otherwise.49特选内容3 微胶囊的常用壁材微胶囊的常用壁材50特选内容 3.1 碳水化合物碳水化合物l麦芽糊精、玉米淀粉糖浆这两种碳水化合物本身不具备乳化能力,成膜能力也差,但它们具有高浓度时低粘度的特点,因此如果与其他具有乳化性的壁材配合后,可提高体系的固形物浓度,有利于降低干燥能耗,减少生产成本。l环糊精也不具备乳化能力,但其分子中疏水性空腔能同具有一定大小与形状的疏水性分子形成稳定的非共价复合物,从而起到稳定心材,掩盖心材异味的作用。51特选内容l壳聚糖主要用在复凝聚法微胶囊技术,纤维素及其衍生物主要用在水溶性食品添加剂如甜味剂、酸味剂以及酶或细胞的包埋剂。l蔗糖具有溶解速度快
23、、热稳定性高、价格低、来源广的特点,常被用来作为微胶囊的壁材,以往的研究主要限于在挤压法、共结晶两种微胶囊化工艺中使用,最近已开始有将蔗糖用作喷雾干燥法微胶囊工艺的壁材的报道。l具有乳化性能的碳水化合物只有辛酰基琥珀酸酯化变性淀粉,这种淀粉分子结构中同时包含亲水亲脂基团,因此具备乳化心材的能力,且已被FDA正式批准使用,它还具备高固形物浓度时低粘度的特点,比传统的阿拉伯胶具有更强的优越性。 52特选内容 3.2 胶质胶质v 海藻胶、瓜儿胶、卡拉胶可分别用于高脂食品,风味料,汤料与果汁等的包埋剂。v阿拉伯胶由于含有约1 %左右具乳化性的蛋白质,能够乳化心材,而且溶解性能好,因此在微胶囊技术中用途
24、最为广泛,研究最多,它主要应用在风味料的微胶囊化技术中,但阿拉伯胶的来源价格高且供应不稳定。v黄原胶是一种微生物多糖,虽然和海藻胶、瓜儿胶、卡拉胶一样不具乳化能力,但它在溶液中粘度较大,利于改善乳状液的流变性,增加乳化体系的稳定性,另外在体系固形物含量较低时添加适量的黄原胶,可以提高进料粘度,这对于喷雾干燥过程中形成较大的雾滴十分有利,因此在体系中使用黄原胶有利于微胶囊化工艺过程的实现,便于降低生产成本,黄原胶来源广,其价格与其他胶质相比也不算贵,因此黄原胶是较为实用的一种微胶囊壁材辅料。53特选内容 3.3 脂质脂质l脂质一般用作喷雾冷却法微胶囊工艺的壁材,主要用于水溶性材料或固体物质等的微
25、胶囊技术,以它为壁材的微胶囊产品在水中不溶解但具有一定条件释放的功能。l卵磷脂应用于微胶囊技术的主要在于它在较低温度下就可形成卵磷脂胶束,因而可用于生物活性物质如酶类的微胶囊。卵磷脂作为乳化剂与其他壁材如聚乙烯复配可对甜味剂、风味料等进行微胶囊化,作为一种营养强化剂,它本身也已被制成微胶囊化产品。l脂质体微胶囊化技术主要应用在医学上作为药物载体,除保持药物的生理活性外,还有定向释放的作用,该技术对于食品工业而言尚不现实。54特选内容 3.4 蛋白质蛋白质v主要在于其乳化性能,能够在两相界面形成有良好粘弹性的界面膜,从而有效促进微胶囊过程。v研究表明乳清蛋白能与麦芽糊精配合作为奶油或挥发性良好的
26、微胶囊化壁材。v大豆蛋白是一种分子量极大的球状蛋白,在制备O/ W乳状液时能定向吸附到油/ 水界面形成较强的界面膜,但乳化油滴过程中其球状结构的受热展开使大量憎水基团暴露,导致其在水相的溶解度大大下降。因此以其为主要壁材的微胶囊产品溶解性能欠佳,人们在大豆蛋白功能性质的长期研究中发现采用酶法改性是解决大豆蛋白溶解性的行之效的方法 ,即通过酶水解,打断大豆蛋白质的分子主链,一方面减小分子的大小,另一方面由于肽键的断裂,使体系的亲水基团大大增加,从而使分子的亲水性增加,达到改善溶解性之目的。55特选内容v 研究表明大豆分离蛋白经酶法改性后溶解性大幅度上升,在pH 8. 0后可完全溶于水中,而且尚有
27、一定的乳化能力,因此用它来作为水溶性微胶囊化产品的壁材有一定的可能性。v酪蛋白乳化能力很强但溶解性不够理想,酪蛋白酸钠乳化能力与溶解性均好,但价格太高,不宜作为主要壁材使用。v明胶是亲水胶体,也是一种重要的蛋白源,已成为许多食品中的重要功能性成分,有许多广泛的用途,明胶同时具备乳化性,成膜性,而且也易溶于水,符合作为胶囊壁材中蛋白源要求。另一方面,明胶还有价格低,来源广的优势,更适合于工业化大生产中使用,实际上明胶也是微胶囊技术中至今为止用得最为广泛的一种蛋白源。目前为止大部分报道主要集中于明胶与其他一些离子型多糖采用复凝聚法形成微胶囊 。56特选内容总结总结l前面所述的各种壁材中,变性淀粉因
28、具乳化性,阿拉伯胶则因其中含有1 %左右的蛋白，所以能够吸附在心材表面形成稳定的乳状液；其他胶质与碳水化合物,由于缺乏乳化心材的能力对心材包埋能力有限, 效率不高；l采用腊质为壁材则溶解性有限制,采用卵磷脂或脂质体则成本太高,在食品工业中不能广泛应用；l蛋白质分子具有较强的乳化能力,能够更好的稳定心材,利于提高微胶囊化的效率与产率,对食品工业而言以蛋白分子为壁材再复配一些其他胶质、碳水化合物以提高体系的固形物浓度提高干燥效率,降低干燥成本的方式,这是目前报道最多的微胶囊化技术的研究内容。57特选内容选择原则选择原则1 如果囊心是亲油性物质，一般宜选用亲水性聚合物作壁材，反之则选用非水溶性物质。
29、2 包囊壁材在包覆核心物质时，具有成膜性和粘着力。3 包壁材料与核心物质不起化学反应，同时考虑渗透性、吸湿性、溶解性和乳化性。4 包壁材料一定要符合食品卫生要求。5 材料要来源广泛，易得、成本比较低廉。58特选内容 空气悬浮法、喷雾干燥法、喷雾凝冻法、空气悬浮法、喷雾干燥法、喷雾凝冻法、 物理法物理法 真空蒸发沉积法、静电结合法、包结络合法、真空蒸发沉积法、静电结合法、包结络合法、 多孔离心法、多孔离心法、 界面聚合法、原位聚合法界面聚合法、原位聚合法 化学法化学法 分子包囊法、辐射包囊法分子包囊法、辐射包囊法 水相分离法、油相分离法、孔膜挤压法、水相分离法、油相分离法、孔膜挤压法、 物化法物
30、化法 熔化分散法、粉末床法、囊心交换法、熔化分散法、粉末床法、囊心交换法、 锐孔锐孔-凝固浴法、复相乳液法凝固浴法、复相乳液法(干燥浴法干燥浴法)4 微胶囊化的方法59特选内容l物理法：物理法是利用物理和机械原理的方法制备微胶囊物理法：物理法是利用物理和机械原理的方法制备微胶囊, ,主要有主要有空气悬浮法、喷雾干燥法、包结络合法空气悬浮法、喷雾干燥法、包结络合法等。等。l化学法：主要利用单体小分子发生聚合反应生成高分子或膜材料化学法：主要利用单体小分子发生聚合反应生成高分子或膜材料并将芯材包覆并将芯材包覆, ,常使用的是常使用的是界面聚合法和原位聚合法。界面聚合法和原位聚合法。l物理化学法：通
31、过改变条件物理化学法：通过改变条件( (温度、值加入电解质等温度、值加入电解质等) )使溶解使溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉出来并将芯材包覆形成微胶囊状态的成膜材料从溶液中聚沉出来并将芯材包覆形成微胶囊, ,具体具体有有凝聚法、油相分离法、干燥浴法、熔化分散冷凝法凝聚法、油相分离法、干燥浴法、熔化分散冷凝法等。等。60特选内容 微胶囊的制作方法61特选内容4.1物理法62特选内容 4.1.1 空气悬浮法空气悬浮法空气悬浮法 该方法是一种适合于多种包囊材料的微胶囊化技术。其该方法是一种适合于多种包囊材料的微胶囊化技术。其工艺过程是先将固体粒状的囊心物质分散悬浮在承载气工艺过程是先将固体粒状的囊心
32、物质分散悬浮在承载气流中，然后在包囊室内将包囊材料喷洒在循环流动的囊流中，然后在包囊室内将包囊材料喷洒在循环流动的囊心物质粒子上，囊心物质粒子悬浮在上升的空气流中，心物质粒子上，囊心物质粒子悬浮在上升的空气流中，并靠承载气流本身的湿度调节来对产品实行干燥。该方并靠承载气流本身的湿度调节来对产品实行干燥。该方法可以使包囊材料以溶剂、水溶液乳化剂分散系统成热法可以使包囊材料以溶剂、水溶液乳化剂分散系统成热溶物等形式包囊，通常只适用于包制固体的囊心物质，溶物等形式包囊，通常只适用于包制固体的囊心物质，目前一般多用于香精香料以及脂溶性维生素等的微胶囊目前一般多用于香精香料以及脂溶性维生素等的微胶囊化。
33、化。63特选内容64特选内容喷雾干燥法喷雾干燥法 喷雾干燥是食品工业中应用最普遍的一种微胶囊技术、其工艺喷雾干燥是食品工业中应用最普遍的一种微胶囊技术、其工艺过程经济且灵活，所使用的设备适应性强、产品质量好。喷雾过程经济且灵活，所使用的设备适应性强、产品质量好。喷雾干燥法也是最古老的包埋方法之一，早在干燥法也是最古老的包埋方法之一，早在19301930年就已应用于香年就已应用于香料的包埋。料的包埋。 喷干法是喷干法是最常用和成本最低廉最常用和成本最低廉的微胶囊化方法。的微胶囊化方法。 该法微胶囊造粒的原理是：首先制备乳化分散相，即把芯材该法微胶囊造粒的原理是：首先制备乳化分散相，即把芯材分散在
34、已液化的壁囊材中混合形成溶液，后加入乳化剂，热分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。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。 4.1.2 喷雾干燥法喷雾干燥法65特选内容喷雾干燥法喷雾干燥法 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： 囊材和囊心物质囊材和囊心物质混合混合均质、乳化均质、乳化乳化乳化液液在热空气中雾化和干燥在热空气中雾化和干燥脱水脱水微胶囊产微胶囊产品品 喷雾干燥的过程主要包括喷雾干燥的过程主要包括4 4个部分：个部分： 预处理、乳化部分、均质部分、喷雾干燥预处理、乳化部分、
35、均质部分、喷雾干燥66特选内容喷雾干燥法喷雾干燥法预处理过程预处理过程: : 混合混合 芯材（如香科、油脂等）芯材（如香科、油脂等） 壁材溶液壁材溶液 ( (壁材一般是食品级的胶类，如明胶、植壁材一般是食品级的胶类，如明胶、植物胶、变性淀粉、糊精、或非胶类蛋白质物胶、变性淀粉、糊精、或非胶类蛋白质) )， 加入乳化剂加入乳化剂 均质均质后形成水包油的乳状液后形成水包油的乳状液 泵送泵送人喷雾干燥室人喷雾干燥室 雾化雾化后形成微小的球状颗粒，颗粒的外壁为水溶性物料。后形成微小的球状颗粒，颗粒的外壁为水溶性物料。尽管喷雾干燥的过程处于中高温，但在造粒过程中外层尽管喷雾干燥的过程处于中高温，但在造粒
36、过程中外层水分快速蒸发水分快速蒸发时，芯材的温度可保持在时，芯材的温度可保持在100100以下，物料以下，物料受热时间一般为几秒钟。受热时间一般为几秒钟。67特选内容 喷雾干燥法喷雾干燥法 芯材与壁材的比例、进料的温度与湿度、干燥空气进出口芯材与壁材的比例、进料的温度与湿度、干燥空气进出口温度等因素都会影响产品的质量：温度等因素都会影响产品的质量：适当的范围内适当的范围内增加壁材增加壁材含量可以大幅度含量可以大幅度提高包埋率提高包埋率进料温度不能太高，必须考虑到低沸点挥发成分的挥发进料温度不能太高，必须考虑到低沸点挥发成分的挥发提高空气入口温度可提高包埋率提高空气入口温度可提高包埋率、降低表面
37、的挥发物含量，、降低表面的挥发物含量，且进料的固形物含量越高，这种作用就越强。且进料的固形物含量越高，这种作用就越强。68特选内容 喷雾干燥法喷雾干燥法 喷雾干燥法最适于喷雾干燥法最适于亲油性液体亲油性液体物料的微胶囊化，芯材物料的微胶囊化，芯材的的憎水性越强包埋效果越好憎水性越强包埋效果越好。 该方法主要该方法主要优点优点是干燥速率高、时间短，物料温度较低，是干燥速率高、时间短，物料温度较低，对干喷雾干燥工艺来说，虽然采用对干喷雾干燥工艺来说，虽然采用较高温度较高温度的干燥介质，的干燥介质，但是液滴中含有大量溶剂存在时，物料的表面温度一般但是液滴中含有大量溶剂存在时，物料的表面温度一般不不超
38、过热空气的湿球温度超过热空气的湿球温度，因此非常，因此非常适用于热敏性物质适用于热敏性物质的干的干燥，产品纯度高，具有良好的分散性和溶解性；生产过程燥，产品纯度高，具有良好的分散性和溶解性；生产过程简单，操作控制方便，易于实现大规模工业化生产。简单，操作控制方便，易于实现大规模工业化生产。69特选内容喷雾干燥法喷雾干燥法 缺点缺点: :单位产品的单位产品的耗热量大耗热量大，设备的热效率低，介质消，设备的热效率低，介质消耗量大。另外，干燥器的体积较大，基建费用高。喷耗量大。另外，干燥器的体积较大，基建费用高。喷雾干燥的雾干燥的产品通常粒度较小，溶解性高产品通常粒度较小，溶解性高，但在干燥时，但在
39、干燥时可能存在分散困难。可能存在分散困难。 问题问题: :芯材有可能残存在微胶囊的表面芯材有可能残存在微胶囊的表面、因此存在被氧、因此存在被氧化的可能，而氧化后会使产品化的可能，而氧化后会使产品产生异味产生异味。70特选内容71特选内容喷雾喷雾凝冻凝冻法法 （喷雾冷冻法与喷雾冷却法）（喷雾冷冻法与喷雾冷却法）与喷雾干燥过程类似，不同点主要有以下与喷雾干燥过程类似，不同点主要有以下两点：干燥室内两点：干燥室内空气的温度空气的温度及及包壁材料包壁材料的选用。的选用。一般的喷雾干燥是用一般的喷雾干燥是用热空气热空气将物料的水份将物料的水份蒸发，而冷却喷雾和冷冻喷雾则是用蒸发，而冷却喷雾和冷冻喷雾则是
40、用冷空气冷空气将将干燥室内的温度冷却到室温或所需冷冻温度，干燥室内的温度冷却到室温或所需冷冻温度，远低于所用远低于所用壁材如脂质（硬脂酸）或蜡质的凝壁材如脂质（硬脂酸）或蜡质的凝固点。固点。 4.1.3 喷雾凝冻法喷雾凝冻法72特选内容喷雾喷雾凝冻凝冻法法 （喷雾冷冻法与喷雾冷却法）（喷雾冷冻法与喷雾冷却法）对于冷冻喷雾，对于冷冻喷雾，壁材壁材一般选用某种植物一般选用某种植物油油或其或其衍生衍生物，物，也可选用其他类型的脂肪，熔点在也可选用其他类型的脂肪，熔点在4545122122的硬脂酸的硬脂酸酯具有提高微胶囊产品的酯具有提高微胶囊产品的分散性分散性并有一定的并有一定的乳化乳化效果。效果。冷
41、冻喷雾冷冻喷雾最早用在固体食品添加剂最早用在固体食品添加剂的包埋，如的包埋，如硫酸亚硫酸亚铁、酸味剂、维生素、固体香精、敏感物料铁、酸味剂、维生素、固体香精、敏感物料及不溶于一般及不溶于一般溶剂中的特殊物料。溶剂中的特殊物料。73特选内容 喷雾喷雾凝冻凝冻法法 （喷雾冷冻法与喷雾冷却法）（喷雾冷冻法与喷雾冷却法）液态物料转换成固态后，也能进行冷冻喷雾。加工后的液态物料转换成固态后，也能进行冷冻喷雾。加工后的产品外形像珍珠粒，可溶于水，但芯材只能在壁材的熔点下产品外形像珍珠粒，可溶于水，但芯材只能在壁材的熔点下才能释放。才能释放。由于能够通过由于能够通过调节壁材的熔点控制芯材调节壁材的熔点控制芯
42、材的释放，这一技的释放，这一技术适用于保护许多水溶性的物料，用此技术术适用于保护许多水溶性的物料，用此技术生产的香精生产的香精应用应用于于焙烤食品焙烤食品时，产品在时，产品在烘烤受热时，香味才能挥发烘烤受热时，香味才能挥发出来。出来。74特选内容 喷雾喷雾凝冻凝冻法法 （喷雾冷冻法与喷雾冷却法）（喷雾冷冻法与喷雾冷却法）这两种工艺适用面较窄，对于香料等易挥发或对热特这两种工艺适用面较窄，对于香料等易挥发或对热特别敏感或太不稳定易氧化的芯材适合在低温下使溶剂去除，别敏感或太不稳定易氧化的芯材适合在低温下使溶剂去除，使壁材凝聚形成微胶囊。使壁材凝聚形成微胶囊。水溶性的芯材水溶性的芯材如矿物质、酶、
43、水溶性维生素、酸味剂等；如矿物质、酶、水溶性维生素、酸味剂等；固体芯材固体芯材如硫酸亚铁、固体风味料等如硫酸亚铁、固体风味料等。75特选内容l喷雾冷冻法举例喷雾冷冻法举例：1.1.将药物及稳定剂溶液分散到疏水性载体高分子的有机将药物及稳定剂溶液分散到疏水性载体高分子的有机溶剂中溶剂中( (常用二氯甲烷常用二氯甲烷) )形成形成油包水乳液油包水乳液. .2.2.混合液经喷雾装置进入到冷的酒精中混合液经喷雾装置进入到冷的酒精中3.3.有机溶剂中界面封以液氮有机溶剂中界面封以液氮, ,在在-70-70温度下乙醇将微球温度下乙醇将微球中的有机溶剂不断抽提中的有机溶剂不断抽提, ,经过滤、干燥即可得包载
44、药经过滤、干燥即可得包载药物的微胶囊物的微胶囊. .l此方法制得的药物包封率可接近此方法制得的药物包封率可接近100%100%。76特选内容溶剂脱水法溶剂脱水法这是针对上述喷雾干燥法的不足而被开发出来的这是针对上述喷雾干燥法的不足而被开发出来的一种新型的微胶囊化技术。一种新型的微胶囊化技术。其主要的其主要的工艺原理工艺原理就是首先将含有一定包囊材料就是首先将含有一定包囊材料的水溶性囊心及其乳化液制成均匀的混合液，然后再的水溶性囊心及其乳化液制成均匀的混合液，然后再将这种液体混合到一定的极性溶剂中，利用液体溶剂将这种液体混合到一定的极性溶剂中，利用液体溶剂吸收微囊液滴中的水分从而达到干燥的目的，
45、最终形吸收微囊液滴中的水分从而达到干燥的目的，最终形成一种结构坚实的微型胶囊颗粒并从溶液中沉淀出来。成一种结构坚实的微型胶囊颗粒并从溶液中沉淀出来。 4.1.4 溶剂脱水法溶剂脱水法77特选内容溶剂脱水法溶剂脱水法该法的该法的工艺流程工艺流程如下所示：如下所示：囊材（阿拉伯胶）和囊心物质（调味香料）囊材（阿拉伯胶）和囊心物质（调味香料）混合混合均质、乳均质、乳化化乳化液乳化液在乙醇中雾化和干燥在乙醇中雾化和干燥脱水脱水微胶囊产品微胶囊产品主要特点：主要特点：整个的工艺过程都是在较低的温度下来进行的，而且还能整个的工艺过程都是在较低的温度下来进行的，而且还能在人为控制的纯溶剂中进行，目前主要用于
46、那些热敏性且易被在人为控制的纯溶剂中进行，目前主要用于那些热敏性且易被氧化的一些香料的粉末化生产。氧化的一些香料的粉末化生产。78特选内容 孔膜挤压法孔膜挤压法这是一种在低温条件下进行的微囊化技术。这是一种在低温条件下进行的微囊化技术。其其作用机理作用机理是首先将悬浮在一种液化了的碳水化合物介质是首先将悬浮在一种液化了的碳水化合物介质中的囊心物质的混合物，经过一系列的孔膜用压力挤压到一种中的囊心物质的混合物，经过一系列的孔膜用压力挤压到一种盛有脱水液的水溶液中，当被经过孔膜挤压出来的这种混合物盛有脱水液的水溶液中，当被经过孔膜挤压出来的这种混合物在接触到脱水液体时，包囊材料便发生硬化并随之包覆
47、在囊心在接触到脱水液体时，包囊材料便发生硬化并随之包覆在囊心物质的表面上，然后再从脱水液中分离出由于挤压所形成的细物质的表面上，然后再从脱水液中分离出由于挤压所形成的细丝，对其进行干燥并研成粉末状，以便降低它的吸湿性，这样丝，对其进行干燥并研成粉末状，以便降低它的吸湿性，这样便形成了初产品。便形成了初产品。 4.1.5 孔膜挤压法孔膜挤压法79特选内容孔膜挤压法孔膜挤压法该工艺特别适用于那些对热不稳定的囊心物质，其微胶囊该工艺特别适用于那些对热不稳定的囊心物质，其微胶囊化产品的货架期明显的高于采用其它微胶囊技术的制得的产品。化产品的货架期明显的高于采用其它微胶囊技术的制得的产品。目前该工艺主要
48、用于生产微胶囊化的香科及色素等。目前该工艺主要用于生产微胶囊化的香科及色素等。80特选内容81特选内容 包结络合法包结络合法这是一种利用这是一种利用-环状糊精作为载体，在分子水平上进行包环状糊精作为载体，在分子水平上进行包结的微胶囊化技术。结的微胶囊化技术。-环状物精分于是由环状物精分于是由7个葡萄糖分子以个葡萄糖分子以-1，4糖苷键连接成糖苷键连接成环状，分子呈圆柱形，表面是亲水区，内有一个中空的近似圆环状，分子呈圆柱形，表面是亲水区，内有一个中空的近似圆柱形的疏水区。包结络合反应只发生在有水的条件下，水分子柱形的疏水区。包结络合反应只发生在有水的条件下，水分子占据了环状物精分子中间的疏水区
49、，很容易被极性较低的客体占据了环状物精分子中间的疏水区，很容易被极性较低的客体分子所取代，从而进行包埋。分子所取代，从而进行包埋。 4.1.6 包结络合法包结络合法82特选内容 包结络合法包结络合法包结络合物在干燥的条件下很稳定，要在包结络合物在干燥的条件下很稳定，要在2000的温度下的温度下才能被分解，但在人体口腔的温度和湿度条件下，囊心物质易才能被分解，但在人体口腔的温度和湿度条件下，囊心物质易被释放。被释放。该工艺技术主要用在香精、色素及维生素等微胶囊化产品该工艺技术主要用在香精、色素及维生素等微胶囊化产品的生产加工上。的生产加工上。83特选内容 旋转分离法旋转分离法其其工艺原理工艺原理
50、是先将囊心物质的颗粒混在一种纯的经过液化是先将囊心物质的颗粒混在一种纯的经过液化的包囊材料中，然后将它们倾注在一个转盘中，使过量的液体的包囊材料中，然后将它们倾注在一个转盘中，使过量的液体包囊材料展开并使其形成一层比颗粒直径还要薄的液膜，这时包囊材料展开并使其形成一层比颗粒直径还要薄的液膜，这时过量的液体包囊材料便会在雾化时形成细小的微粒，从而可以过量的液体包囊材料便会在雾化时形成细小的微粒，从而可以与最终的包囊产品相分离并加以回收，而核心粒子在离开转盘与最终的包囊产品相分离并加以回收，而核心粒子在离开转盘时便会被包囊材料所包埋。包囊过的粒子可以通过冷凝或者干时便会被包囊材料所包埋。包囊过的粒
