微胶囊造粒技术学习教案.pptx
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1、微胶囊造粒技术微胶囊造粒技术(jsh)第一页,共24页。一:引言一:引言二:什么是微胶囊?二:什么是微胶囊?三:微胶囊有什么组成?三:微胶囊有什么组成?四:微胶囊有什么作用?四:微胶囊有什么作用?五:怎么才能五:怎么才能(cinng)制成微胶囊?制成微胶囊?六:微胶囊怎么起作用?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七:微胶囊造粒技术在农产品加工中有什么应用?用?第1页/共24页第二页,共24页。一:引言(ynyn)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,和
2、发展水平。在发达国家的农产品加工工业中,90%以上的商品以上的商品都采用了高新技术。目前都采用了高新技术。目前(mqin)国际上广泛应用于农产品领域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,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。这些高压加工技术,特征红外干燥技术
3、,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。广泛运用。第2页/共24页第三页,共24页。二:微胶囊造粒的概念二:微胶囊造粒的概念(ginin)及及原理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
4、环境隔绝,达到最大限度地保持原有的色料,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、性能和生物香味、性能和生物(shngw)活性,防止营养物质的损失与破活性,防止营养物质的损失与破坏。坏。微胶囊颗粒的大小一般都在微胶囊颗粒的大小一般都在 5 200m 范围内,在某些应用中,范围内,在某些应用中,这个范围可以扩大到这个范围可以扩大到 0.25 1000 m。当胶囊粒子小于。当胶囊粒子小于 5m时,因布朗运动加剧而很难收集。而当粒度超过时,因布朗运动加剧而很难收集。而当粒度超过 300m时,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。微其表面静电摩擦系数会突然减少,从而失去
5、微胶囊的作用。微胶囊的壁厚度通常在胶囊的壁厚度通常在0.2 10m 范围内。范围内。第3页/共24页第四页,共24页。三:微胶囊造粒的结构三:微胶囊造粒的结构(jigu)组成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)就是化)就是(jish),针对不同的心材和用途,选用一种或几,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
6、溶性心材必须采用油溶性壁材。壁材,而水溶性心材必须采用油溶性壁材。1.心心 材(囊心物质)材(囊心物质)心材可以是单一的固体、液体或气体物质,也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,体。在食品工业中,“气体气体”心材通常是指香精、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求可以设计出某些(mu xi)特殊用途的微胶囊特殊用途的微胶囊产品。产品。第
7、4页/共24页第五页,共24页。针对食品工业,已经使用的心材有:针对食品工业,已经使用的心材有:生物活性物质:膳食纤维、活性多糖、超氧化物生物活性物质:膳食纤维、活性多糖、超氧化物歧化酶(歧化酶(SODSOD)、免疫)、免疫(miny)(miny)球蛋白等;球蛋白等;氨基酸:赖氨酸、精氨酸和组氨酸等;氨基酸:赖氨酸、精氨酸和组氨酸等;维生素:维生素维生素:维生素A A、B1B1、B2B2、C C和和E E等;等;防腐剂:山梨酸和苯甲酸钠等;防腐剂:山梨酸和苯甲酸钠等;酶制剂:蛋白酶、淀粉酶和果胶酶等;酶制剂:蛋白酶、淀粉酶和果胶酶等;香精香油:桔子香精、柠檬香精、薄荷油和冬青香精香油:桔子香精
8、、柠檬香精、薄荷油和冬青油等;油等;微生物细胞:乳酸菌、黑曲霉和酵母等;微生物细胞:乳酸菌、黑曲霉和酵母等;酸味剂:柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乳酸、醋酸酸味剂:柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乳酸、醋酸和磷酸等;和磷酸等;酒类:白酒、葡萄酒和乙醇浸出液等;酒类:白酒、葡萄酒和乙醇浸出液等;其他:焦糖色素和酱油等。其他:焦糖色素和酱油等。第5页/共24页第六页,共24页。2.2.壁壁 材(成膜物质材(成膜物质(wzh)(wzh))对一种对一种(y zhn)(y zhn)微胶囊产品而言,选择合适的壁材非常重要,不微胶囊产品而言,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
9、本原则是: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,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。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:括天然和合成两大类。在食品工业中的应用有:植物胶:阿拉伯胶、琼脂、藻酸盐、卡拉胶等;植物胶:阿拉伯胶、琼脂、藻酸盐、
10、卡拉胶等;多糖多糖(du tn)(du tn):黄原胶、阿拉伯半乳聚糖、半乳糖干露聚糖和壳聚糖等;:黄原胶、阿拉伯半乳聚糖、半乳糖干露聚糖和壳聚糖等;淀粉:玉米淀粉、马铃薯淀粉、交联改性淀粉等;淀粉:玉米淀粉、马铃薯淀粉、交联改性淀粉等;蛋白质:明胶、玉米蛋白和大豆蛋白等;蛋白质:明胶、玉米蛋白和大豆蛋白等;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;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;聚合物:聚乙烯醇、聚苯乙烯和聚丙烯酰胺等;聚合物:聚乙烯醇、聚苯乙烯和聚丙烯酰胺等;蜡与类脂物:石蜡蜂蜡、硬脂酸和甘油酸酯等。蜡与类脂物:石蜡蜂蜡、硬脂酸
11、和甘油酸酯等。第6页/共24页第七页,共24页。四:微胶囊的功能四:微胶囊的功能(gngnng)(gngnng)1.改变物料的存在状态、质量与体积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,保护敏感性物隔离物料间的相互作用,保护敏感性物料料3.掩盖掩盖(yngi)不良风味、降低挥发性不良风味、降低挥发性4.控制释放控制释放5.降低食品添加剂的毒副作用降低食品添加剂的毒副作用第7页/共24页第八页,共24页。1.1.微胶囊造粒的步骤微胶囊造粒的步骤 形象地说,微胶囊造粒是物质微粒的包形象地说,微胶囊造粒是物质微粒的包衣过程。其过程可分为衣过程。其过程可分为(fn wi)(fn wi)
12、以下四个步骤:以下四个步骤:ABCD微胶囊化的基本步骤微胶囊化的基本步骤A 心材在介质中分散;心材在介质中分散;B 加入壁材;加入壁材;C 壁膜沉积;壁膜沉积;D 壁膜固化壁膜固化 将心材分散在微胶囊化的介质中;将心材分散在微胶囊化的介质中;再将壁材放入该分散体系中;再将壁材放入该分散体系中;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(zhuwi)(zhuwi);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。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:微胶囊造粒的步骤五:
13、微胶囊造粒的步骤(bzhu)及方法及方法第8页/共24页第九页,共24页。根据微胶囊造粒原理的不同,可将造粒方法归为三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类。但这种分类方法并未包括目前的所有(suyu)(suyu)方法,方法,而且有些具体方法属于交叉的,因此分类是相对的。而且有些具体方法属于交叉的,因此分类是相对的。2.2.微胶囊造粒的方法微胶囊造粒的方法(fngf)(fngf)物理方法物理方法 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;沉积法、静电结合法等;物理化学方法
14、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、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;熔化分散法、复相乳液法等;化学方法化学方法 包括:界面聚合法、原位聚合法、分子包括:界面聚合法、原位聚合法、分子(fnz)包囊法和辐包囊法和辐射包囊法等。射包囊法等。第9页/共24页第十页,共24页。喷雾微胶囊造粒的原理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),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使芯材分散在己液化(yhu)的壁材中混合均匀,并将此混合物经的壁材中混合均匀,并将此混合物经雾化
15、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材(即已形成湿微胶囊)。然后,在喷雾干操室内使之与热气流(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。固化,最终形成一种颗粒粉末状的微胶囊产品。一:喷雾干燥法一:喷雾干燥法第10页/共24页第十一页,共24页。优缺点:优缺点:(1)优点)优点 适于热敏性物料的造粒,因为物料表面的水分蒸发适于热敏性物料的造粒,因为物料表面的水分
16、蒸发(zhngf)带走带走 热量,使得物料温度始终较低;热量,使得物料温度始终较低;工艺简单,可实现连续化操作,生产能力大;工艺简单,可实现连续化操作,生产能力大;(2)缺点)缺点包裹率低,芯材可能附着在颗粒的表面;包裹率低,芯材可能附着在颗粒的表面;设备造价高,耗能大。设备造价高,耗能大。喷雾干燥能耗较大,一般情况下,热效率为喷雾干燥能耗较大,一般情况下,热效率为30%50%30%50%,若要提,若要提高效率,可在不影响产品质量高效率,可在不影响产品质量(chn pn zh lin)(chn pn zh lin)的前提下,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。尽量提高进风温度
17、以及利用排风的温度预热进风。第11页/共24页第十二页,共24页。二:喷雾凝冻二:喷雾凝冻(nn dn)法(冷喷技术)法(冷喷技术)1 1、基本原理、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粒,通过冷凝的方法使壁材固化成固体(gt)(gt)颗粒。颗粒。2 2、冷喷技术(喷雾冻凝法)与喷雾干燥法的比较、冷喷技术(喷雾冻凝法)与喷雾干燥法的比较(1 1)相似之处)相似之处 都是将芯材分散于液化的壁材中
18、,利用喷雾法进行造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。粒并借助外界条件使胶囊化微粒壁膜固化。(2 2)不同之处)不同之处 壁材液化方法不同,喷雾干燥法是溶解于某种溶剂形成溶壁材液化方法不同,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;液,而喷雾凝冻法是加热成熔融的液体状;胶囊化微粒壁膜的固化手段不同,喷雾干燥法是利用加热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。法是
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