第二章_食品造粒新技术

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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：

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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。 ３、掩盖不良风味、降低挥发性。 ４、控制释放速度，延长有效时间 ５、降低食品添加剂的毒理作用

６、局限性：如要控制心材的释放速度，则要权衡壁材的厚度； 要选择能够同时溶解于水的心材和壁材，难度很大。

八、微胶囊造粒的步骤

１、将心材分散于微胶囊化的介质中； ２、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；

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４、用化学或物理方法处理，加强其机械强度。

九、微胶囊造粒方法的分类 （一）分类依据

（二）造粒方法的种类

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十、微胶囊的释放 （一）释放方法：

１、缓慢释放：选择合适的壁材种类和厚度来控制释放速度； ２、立即释放：采用机械方法（如加压、揉破、毁形或磨擦）、加热融化、化学处理（酶、溶剂溶解、水的溶解、萃取）、在心材中放入膨胀剂或采用电磁方法等。

（二）释放机理

１、心材通过囊壁膜的扩散作用释放

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２、用外压或内压使囊膜破裂释放心材

３、用水、溶剂等浸渍或加热等方法使囊膜降解而释放心材

十一、产品的质量评定 １、溶出速度的测定

片剂药品中微胶囊产品的溶出速度采用美国药典１９版中描述的转蓝式释放仪或国产的片剂仪以及改进的烧杯法测定。 ２、心材含量测定

对挥发油类的测定，通常采用索氏提取法，其它类型的产品采用溶剂提取法或者水提取法。

３、微胶囊尺寸大小的测定 用显微镜法。

第二节 物理法造粒技术

一、喷雾干燥法 （一）优点与缺点 １、优点是：

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；

工艺简单，可实现连续化操作，生产能力大； ２、缺点是：

包裹率低，心材用可能附于颗粒的表面； 设备造价高，耗能大。

（二）喷雾法造粒原理

将心材分散在已液化的壁材中混合均匀，并将此混合物经雾化器喷雾成小液滴，此小液滴的基本要求是壁材必须将心材包裹住。然后在喷雾干燥室内使之与热空气直接接触，使溶解壁材的溶剂瞬间蒸发除去，促使膜壁的形成与固化，最好形成一种颗粒粉末状的微胶囊产品。

概念１ 初始溶液──由心材和壁材调制而成的胶囊化溶液。

概念２ 囊浆型初始溶液──初始溶液有三中类型，即水溶液型、有机溶液型、囊浆型。

概念３ 水溶性型初始溶液是由水溶性壁材调制而成的初始溶液；

概念４ 有机溶剂型初始溶液是由有机溶液可溶性壁材调制而成的初始溶液； 概念５ 囊浆型初始溶液是向已经微胶囊化的絮状分散液中混入少量聚合物粘合剂，所调制而成的初始溶液。用囊浆型初始溶液经过干燥所得的微胶囊产品叫做双壁微胶囊或微胶囊簇。

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（三）喷雾法微胶囊造粒的基本装置 １、初始溶液调制系统 ２、溶液输送雾化系统 ３、空气加热输送系统 ４、气液接触干燥系统

５、成品分离、气体净化系统

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二、喷雾冻凝法

１、喷雾冻凝法造粒原理

将壁材加热至熔融状态，再混合入心材调制而成胶囊化熔融液，使用喷雾器形成熔融状微胶囊细颗粒，于冷凝条件下干燥固化。

２、喷雾冻凝法与喷雾干燥法的异同点

相似之处在于：将心材分散于已经液化的壁材中； 利用喷雾法进行造粒；

利用外界条件使胶囊化壁膜固化。

不同之处在于：一是壁材的液化方法不同：喷雾干燥法是将壁材溶解于溶解中形成溶液，而喷雾冻凝法是将壁材加热成熔融状态；

二是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是溶解壁材的溶剂蒸发而固化，而喷雾冻凝法是借助冷冻或冷却的方法使熔融状的壁膜固定。

３、工艺举例：VB1 （硝酸盐或盐酸盐）对碱不稳定，且具有明显的异味，这就限制了它在食品中的应用范围。如用微胶囊法进行包裹处理，既可提高其稳定性，又可掩盖其异味。

采用喷雾冻凝法的方法是：将100G微生素B1 硝酸盐分散于200G预先加热熔化(70~75℃)的棕榈酸及硬脂酸甘油酯混合液中搅拌均匀，通过变形的多叶式圆盘在15000r/min转速下进行离心雾化，所形成的细小液滴进入冷却室，在冷气流的作用下冷

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却，使壁膜固化，便得到直经为50微米的微胶囊产品。

４、与喷雾干燥法的设备比较

喷雾干燥法 喷雾冻凝法

空气加热输送系统──> 冷气发生输送设备 干燥室───────> 冷却室

三、空气悬浮法（Wurster法）

空气悬浮法是将流态化技术与微胶囊技术结合起来的空气悬浮微胶囊造粒法。流态化技术是使固体微粒与气体接触转变成类似流体状态的单元操作。 （一）Wurster法的装置

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