Technologie der Mikroverkapselung

1.1 Das Konzept der Mikroverkapselungstechnologie

Mikrokapsel ist eine Art von Einschluss oder Paket mit Inhalt durch die Schale des polymerisierten Materials eingewickelt, und die Substanz im Inneren geladen ist Kernmaterial genannt, und die Substanz außerhalb eingewickelt ist Wandmaterial genannt. Mikrokapsel-Technologie bezieht sich auf eine neue Art von Technologie durch das Polymer von Polymer-Materialien als Wand-Material, so dass es auf der Oberfläche des Kernmaterials gebildet wird, um einen kontinuierlichen Film, Isolierung des Inhalts zu bilden, um so eine neue Art von Technologie von Mikrokapseln zu bilden.

Die Technologie der Mikroverkapselung kann feste, flüssige oder gasförmige Stoffe einkapseln, wobei Farbe, Aroma, Geschmack, Nährwert und Aktivität des Kernmaterials weitestgehend erhalten bleiben. Heutzutage ist sie in den Bereichen Lebensmittel, Medizin, täglicher Bedarf, chemische Stoffe usw. weithin erforscht und angewendet worden.

1.2 Merkmale der Mikroverkapselungstechnologie

Spezielle Kernmaterial Stoffe nach Mikroverkapselung, seine Farbe, Morphologie, Volumen, Qualität, Löslichkeit und Lagerfähigkeit, etc. werden bestimmte Änderungen, unter bestimmten Bedingungen, die Kernmaterial Stoffe werden langsam freigegeben werden, um eine Rolle zu spielen.

Die Partikelgröße von mikroverkapselten Produkten liegt im Allgemeinen zwischen 1 nm und 1.000 nm. Mikrokapseln in verschiedenen Formen, vor allem unregelmäßig, einfach, Multi-Core-Typ, Multi-Wall-Typ, Füllstoff-Teilchen, etc.; nach den funktionalen Eigenschaften der Differenzierung, einschließlich der langsamen Freisetzung Typ, druckempfindlich, hitzeempfindlich, lichtempfindlich, Schwellung, pH-empfindlichen Typ.

1.3 Auswahl des Kernmaterials und des Wandmaterials

Kern-Material ist meist eine einzige Substanz, kann auch eine Mischung aus mehreren Stoffen, die üblicherweise als Kern-Material kann grob in ätherische Öle, Pigmente, Öle, Stämme, Enzyme, Wirkstoffe, Nährstoffe und andere Kategorien, die spezifischen Kern-Material Stoffe in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1 Herstellung von Mikrokapseln - Klassifizierung der üblicherweise verwendeten Kernmaterialien

Im Allgemeinen wird das Kernmaterial nur aus der Kapselwand der Mikrokapsel freigesetzt, um seine Wirksamkeit zu spielen, ist die Freisetzungsrate in sofortige Freisetzung und langsame Freisetzung von zwei Arten unterteilt, die Freisetzungsrate ist anfällig für die Dicke des Wandmaterials, die Größe des Lochs, der Reaktionsmodus und andere Faktoren;

Die Löslichkeit und der Diffusionskoeffizient des Kernmaterials selbst wirken sich ebenfalls auf die Freisetzungsrate aus, und der allgemeine Freisetzungsprozess des Kernmaterials folgt der Gleichung für die Freisetzungsrate auf Nullniveau oder auf einem Niveau. In der Produktion und Verarbeitung der Getränkeindustrie, Pigment, Wirkstoffe und Nährstoffe Klasse des Kernmaterials Auswahl ist mehr, mikroverkapselten Kernmaterial Substanzen in das Getränk, verbessern die Qualität und den Wert des Getränks, bereichern den Geschmack und das Aroma des Getränks.

Die Auswahl der Wandmaterialien hat einen großen Einfluss auf die Wirkung der Mikroverkapselung, wie z. B. Durchlässigkeit, Löslichkeit, Fließfähigkeit usw. Das verwendete Wandmaterial sollte die Anforderungen an Lebensmittelzusatzstoffe in den nationalen Normen erfüllen sowie eine gute Filmbildung, Löslichkeit, Emulgierung, Trocknung, Kompatibilität und niedrige Viskosität aufweisen, nicht toxisch, nicht reizend, biologisch abbaubar, weithin verfügbar und kostengünstig sein und nicht chemisch mit dem Kernmaterial reagieren.

Darüber hinaus haben die Kern-und Wand-Materialien auch gegenseitige Selektivität, in der Regel, öl-löslichen Wand-Materialien können verwendet werden, um die wasserlöslichen Kern-Materialien, wasserlösliche Wand-Materialien wickeln die öl-löslichen Kern-Materialien, die Oberflächenspannung zwischen der Öl-Phase und der Wasser-Phase, um die Lösung zu einem stabilen Wasser-in-Öl-oder Wasser-in-Öl-System bilden gebildet.

Bei den üblicherweise verwendeten Wandmaterialien wird zwischen natürlichen und synthetischen Polymermaterialien unterschieden.

Natürliche Polymere sind weniger giftig, zähflüssiger und abbaubar;

Synthetische Polymere sind stark und leicht zu modifizieren, aber weniger biokompatibel.

Pflanzengummis (z. B. Gummi arabicum, Pektin) haben eine hohe Viskosität, gute filmbildende Eigenschaften und eine hohe Stabilität;

Zucker (wie Maltose, Saccharose, Chitosan) haben eine gute Löslichkeit, aber schlechte Filmbildungseigenschaften;

Stärke und ihre Derivate (wie Carboxymethylstärke, Oligosaccharide) aus einer Vielzahl von Quellen, keine Verunreinigung;

Dextrine (z. B. Maltodextrin, Cyclodextrin) haben eine gute Hitzebeständigkeit;

Celluloseklassen (z. B. Carboxymethylcellulose, Ethylcellulose) sind weniger giftig und zähflüssiger, aber nicht hitzebeständig;

Proteine (z. B. Gelatine, Sojabohnenisolat) und Lipide (z. B. Paraffin, Lecithin) haben gute filmbildende und emulgierende Eigenschaften.PETROVIC et al. stellten Mikrokapseln aus Sonnenblumenöl durch Sprühtrocknung mit Hydroxypropylmethylcellulose als Wandmaterial her und untersuchten experimentell die Wirkung anionischer Tenside auf den Prozess der Mikrokapselbildung.

CAI Xuran et al. untersuchten die Stabilität von fünf Anteilen von Carboxymethylstärke und Xanthangummi, die in Mikrokapseln mit Anthocyanen aus Heidelbeeren eingebettet waren, und bestätigten, dass die Mikrokapseln hauptsächlich im Magen zurückgehalten und im Darm durch den In-vitro-Freisetzungsversuch freigesetzt wurden.LOLENY TAVARES et al. verwendeten einen Komplex aus Molkenprotein und Chitosan zur Mikroverkapselung von Knoblauchextrakt, was zu einer Rückhalteeffizienz von 50 % bis 60 % der phenolischen Verbindungen in Knoblauch führte.

1.4 Herstellungsverfahren für Mikrokapseln

Es gibt zahlreiche Methoden zur Herstellung von Mikrokapseln, die je nach Prinzip in physikalische, chemische und physikochemische Methoden unterteilt werden können. Die spezifischen Methoden und ihre Vorteile sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2 Herstellungsverfahren für Mikrokapseln

In der Getränkeindustrie wird die Sprühtrocknungsmethode häufig zur Herstellung fester Getränke verwendet, um eine großtechnische Produktion zu ermöglichen. Chai Wisdom et al. verwendeten Rohrsaft und Zimt als Rohstoffe, fügten Maltodextrin hinzu und trockneten es anschließend durch Sprühtrocknung, um ein festes Getränk aus Rohrsaft und Zimt herzustellen. Das Rohrsaft-Zimt-Getränk, das unter den optimalen Bedingungen des Prozesses hergestellt wurde, hat eine schnelle Auflösungsgeschwindigkeit, eine gute Qualität, ist süß und schmackhaft und hat den einzigartigen Geschmack von Rohrsaft und Zimt.

In der tatsächlichen Produktion von mehr Kernmaterial in der Wand Materiallösung gemischt homogen zu einer stabilen Lösung zu bilden, Futtermittel an den Sprühtrockner nach Zerstäubung und Hochtemperatur-Trocknung, so dass das Lösungsmittel verdampft schnell, die gelösten Niederschlag, um die Mikrokapseln zu erhalten und dann auf den Saft Getränke, feste Getränke und so weiter. Die durch Sprühtrocknung hergestellten Mikrokapseln haben eine gute Einbettungswirkung, feine und einheitliche Partikel und eine gute Löslichkeit.

1.5 Charakterisierung von Mikrokapseln

Für die Charakterisierung von mikroverkapselten Produkten gibt es viele spezifische Methoden: Fourier-Transformations-Infrarot-Spektroskopie, Röntgenbeugung und andere Techniken zur Bestimmung des Grades der Einbettung der Mikrokapseln und zur Überprüfung der eingebetteten Struktur; Rasterelektronenmikroskopie zur Beobachtung der Oberflächenstruktur der Mikrokapseln und der Auswirkungen der Einbettung; Partikelgrößenanalyse zur Analyse der Partikelgrößenverteilung von mikroverkapselten Produkten; die Verwendung von thermogravimetrischen Analysatoren, um die thermische Stabilität von mikroverkapselten Produkten zu ermitteln; die Verwendung der grafischen Darstellung der Einbettungsrate der Mikrokapseln Die Einbettungsrate der Mikrokapseln wurde durch Kartierung ermittelt; die Eigenschaft der langsamen Freisetzung von Mikrokapseln wurde durch Chromatographie ermittelt, usw. Storm Sasha et al. etablierten eine Niederfeld-Kernspinresonanztechnologie in Kombination mit der Methode der partiellen kleinsten Quadrate der Regressionsanalyse, die eine schnelle, zerstörungsfreie und genaue Bestimmung der Einbettungsrate von antarktischem Krillöl-Mikrokapseln ermöglicht.

Die Anwendung der Mikroverkapselungstechnologie in der Getränkeindustrie

2.1 Die Rolle der Mikroverkapselungstechnologie in der Anwendung der Getränkeherstellung

(1) Flüssige Getränke können nach der Mikroverkapselung in Pulver oder feste Partikel umgewandelt werden, was für die Verarbeitung, den Transport, die Lagerung und den Verzehr praktisch ist.

(2) Schutz des flüchtigen, instabilen Kernmaterials vor dem Einfluss der äußeren Umgebung (Licht, Temperatur, Feuchtigkeit, pH-Wert usw.), um die Oxidation des Kernmaterials und die Verschlechterung zu verhindern oder die Geschwindigkeit der Oxidation zu verlangsamen und gleichzeitig die Wechselwirkung mit anderen Komponenten im Getränk nachteilige Reaktionen zu vermeiden, die zu Schäden für die menschliche Gesundheit führen.

3）Verbessern Sie die chemische Stabilität des Produkts und verlängern Sie die Lagerzeit.

4）Kontrolle des Freisetzungsortes, der Freisetzungszeit und der Freisetzungsrate des Kernmaterials im menschlichen Körper, so dass die Wirkstoffe mit therapeutischen Funktionen usw. effektiv und genau freigesetzt werden können und die Absorption und Nutzung des menschlichen Verdauungstraktes fördern.

(5) Überdecken Sie den schlechten Geruch des Kernmaterials selbst, wie z.B. fischig, würzig, bitter, usw., um den Geschmack und das Aroma des Getränks zu verbessern.

6）Maximierung der ursprünglichen Farbe, des Aromas, des Geschmacks sowie der biologischen Aktivität des Getränks, Erhaltung des Nährwerts oder sogar Verbesserung des Nährwerts.

(7) Verringerung der Menge der zugesetzten Lebensmittelzusatzstoffe, um die Schäden für die menschliche Gesundheit zu reduzieren.

2.2 Anwendung der Mikroverkapselungstechnologie in Teegetränken

Tee enthält Teepolyphenole und andere Stoffe, die für die menschliche Gesundheit von Vorteil sind und von den Verbrauchern geschätzt werden, aber Teepolyphenole sind unter alkalischen Bedingungen leicht zu oxidieren und reagieren leicht mit Koffein, Proteinen und anderen Stoffen, um Teekäse zu erzeugen; Vitamine im Tee werden leicht durch Hitze beschädigt; Aromastoffe können sich leicht verflüchtigen oder unerwünschte Aromastoffe freisetzen; Pigmente können sich unter Lichtbedingungen leicht zersetzen, und einige von ihnen erscheinen auch trübe und fallen aus, wodurch die Suppenfarbe braun wird und sich das Aroma verschlechtert Einige von ihnen weisen auch Trübungen und Ausfällungen auf, wodurch die Suppenfarbe braun wird und sich das Aroma verschlechtert.

Die Anwendung der Mikroverkapselungstechnologie bei der Herstellung und Verarbeitung von Teegetränken kann die oben genannten Probleme wirksam lösen. Die Anwendung der Mikroverkapselungstechnologie kann die Tee-Polyphenole, Vitamine, Aromastoffe und Pigmente in Teegetränken schützen, die Verflüchtigung der Inhaltsstoffe verhindern, die Farbe und den Geschmack des Tees erhalten, die Stabilität und Beständigkeit gegenüber Licht, Hitze, Säure und Alkali verbessern und die Haltbarkeit verlängern. Ning Enchuang et al. bereiteten Mikrokapseln durch Sprühtrocknung der ursprünglichen Flüssigkeit von Camellia sinensis-Polyphenolen vor, und die Tee-Polyphenole konnten 81,23 % zurückhalten. Chen Xin wies darauf hin, dass der Zusatz einer Art Milchfett-Mikrokapsel zum Teegetränk den Geschmack verbessern und den Nährwert erhöhen kann.

Bei der Herstellung von Instant-Tee, um den ursprünglichen Geschmack, Farbe und Aroma des Tees zu erhalten, ist der Schlüssel, das Hinzufügen thrive-Cyclodextrin kann nicht nur in den Geschmack Komponenten eingebettet werden, um den Verlust zu vermeiden, sondern auch verhindern, dass die Produktion von Tee-Käse, die Produktion von Tee-Getränke mit starkem Aroma und gute Farbe.

2.3 Anwendung der Mikroverkapselungstechnologie bei Milchgetränken

Um sicherzustellen, dass die Nährstoffe in den Milchprodukten nicht zersetzt werden, wird die Technologie der Mikroverkapselung zur Verarbeitung der Nährstoffe eingesetzt, so dass das hergestellte Milchpulver eine einheitliche Textur, ein gutes Aroma und einen feinen Geschmack aufweist. Dai Yi et al. wiesen darauf hin, dass die Mikroverkapselung von Fettsäuren, die dem Milchpulver für Säuglinge zugesetzt werden, die Nährstoffqualität und Sicherheit des Produkts gewährleisten, die Stabilität der Fettsäuren verbessern und die Oxidation verlangsamen kann. Docosahexaensäure (DHA) ist eine ungesättigte Fettsäure, die für das Wachstum und die Entwicklung von Säuglingen und Kleinkindern wichtig ist, aber anfällig für Oxidation und Verfärbung ist, was zu Fehlaromen führt.

Mikroverkapseltes DHA, das Milchpulver zugesetzt wird, kann den Fischgeruch vermeiden und auch die Löslichkeit des Milchpulvers verbessern. Durch Mikroverkapselung können auch viele verschiedene Geschmacksrichtungen von Milchprodukten hergestellt werden, z. B. aromatisiertes Milchpulver, Biermilchpulver, aufgeschäumtes Milchpulver, Ingwermilchpulver und so weiter. Die Mikroverkapselung von Lactobacillus acidophilus in Joghurt kann das Wasserhaltevermögen des Joghurts verbessern und den Proteingehalt erhöhen, und es wurde experimentell bestätigt, dass die Eigenschaften dieses mikroverkapselten Lactobacillus acidophilus 10 Wochen lang stabil bleiben können.

Sung Ahn et al. untersuchten das Verfahren zur Herstellung von magensaftresistenten Laktase-Mikrokapseln und stellten fest, dass die In-vitro-Freisetzungsrate von Hydroxypropylmethylcellulosephthalat-Mikrokapseln besser ist als die von Mikrokapseln, die in Zeinolysin eingebettet sind, und dass diese Art von mikroverkapselter Laktase in Milch und Joghurt eingesetzt werden kann, um das Problem der unzureichenden Laktasesekretion im menschlichen Körper zu lösen und die Symptome der Laktoseintoleranz zu lindern und so die Gesundheit der Menschen zu gewährleisten.

2.4 Anwendung der Mikroverkapselungstechnologie in funktionellen Getränken

Mikroverkapselung Technologie hat viele Anwendungen in der Produktion von funktionalen Getränken, die vielversprechendsten Anwendungen, Probiotika, um das Gleichgewicht der menschlichen Darmflora zu erhalten, das Überleben der Bedingungen erfordern hohe, aus probiotischen Mikrokapseln, kann die Aktivität und Stabilität von Probiotika im Darmtrakt zu verbessern, fügen Sie probiotische Mikroverkapselung Produktion von Saft Getränke, Milchgetränke haben einen breiten Markt.

MAS Hara SOUNGA B A F et al. verwendeten Molkeisolat-Protein-Oligofructose-Komplex als Wandmaterial, Lactobacillus acidophilus und Lactobacillus casei als Kernmaterial zur Herstellung probiotischer Mikrokapseln, die pürierten Bananen zugesetzt wurden, um zu Pulver gefriergetrocknet zu werden und die Behandlung menschlicher Magen- und Darmflüssigkeiten zu simulieren, und der Test zeigte, dass das Bananenpulver mit dem Zusatz der eingebetteten probiotischen Mikrokapsel eine hohe bakterielle Lebensfähigkeit und gute Lagerstabilität aufwies.

Ding Ke et al. mikroverkapselten Ganoderma lucidum Stämme, das Filtrat der Gärung und Zitronensäure, Saccharose, Honig in Übereinstimmung mit einem bestimmten Anteil der Mischung, nach der Homogenisierung, Füllung, Sterilisation aus fermentierten Getränken, nährstoffreiche, besseren Geschmack.

Cai Xiangyang und andere Mikrokapseln mit Distelöl vorbereitet, um eine funktionale Composite-Getränk zu entwickeln, durch menschliche experimentelle Forschung zeigt, dass dieses Getränk auf den Körper des Athleten metabolische Fähigkeit zu fördern, langfristige Trinken kann auch die sportliche Leistung zu verbessern.

2.5 Die Anwendung der Mikroverkapselungstechnologie in Fruchtsaftgetränken

Die Verwendung von Mikroverkapselung Technologie zur Herstellung von Fruchtsaftgetränken, in der Regel mit Natriumalginat, natürlichen Fruchtsaft oder Composite-Saft als Rohstoffe, verschiedene Geschmacksrichtungen von mikroverkapselten Saftgetränke mit einer breiten Palette von Rohstoffquellen, einfaches Verfahren, in den Produktionsprozess ist nicht einfach zu viel Verlust von Nährstoffen zu machen, können die Verbraucher einen reichen Geschmack beim Trinken erleben.

Liu Chunju et al. wendeten Mikrokapseln mit ätherischem Zitronenöl auf Fruchtsaft an, die eine Vielzahl von vorteilhaften Aromakomponenten im ätherischen Öl bewahrten, mit charakteristischem Geschmack und hoher Akzeptanz, und die Anwendung dieses ätherischen Öls in Fruchtsaft hat einen großen Wert für Entwicklung und Nutzung.

Chen Jianbing et al. verwendet die Mikroverkapselung Technologie der Hesperidin eingebettet, um die Orangensaft trinken, durch die Untersuchung der Auswirkungen auf die Qualität des Saftes, um die optimale Formel für die Bestimmung: die ursprüngliche Saftkonzentration von 30 %, Hesperidin Mikroverkapselung 0,8 %, Stabilisatoren 0,2%, der Orangensaft trinken unter diesen Prozessbedingungen produziert hat einen guten Geschmack, Hesperidin Inhalt von bis zu 0,82 g / l, und zur gleichen Zeit zur Verbesserung der Saft trinken Nährwert.

Es gibt auch Studien über Apfelsaft mit Lipiden, die in Mikrokapseln eingebettet sind und dann zu Wasser hinzugefügt werden, um mikroverkapselten Apfelsaft herzustellen, der die Absorption durch den Menschen begünstigt, eine längere Verweildauer als gewöhnlicher Apfelsaft im Körper hat und eine hohe Bioverfügbarkeit aufweist.

NAMBIAR et al. stellten mikroverkapselten Kokosnusssaft durch Sprühtrocknung her und wiesen experimentell nach, dass die Mikroverkapselung phenolische Verbindungen vor einer wirksamen kontrollierten Freisetzung unter bestimmten Bedingungen schützt. Auch die Wirkung von Gelatine auf die Klärung von Obst- und Gemüsesäften steht im Zusammenhang mit der Anwendung der Mikroverkapselungstechnologie.

2.6 Anwendung der Mikroverkapselungstechnologie bei festen Getränken

In den Vereinigten Staaten wird die Mikroverkapselungstechnologie in mehr als der Hälfte der Produktionsprozesse für feste Getränke eingesetzt. Wang Yutong et al. mischten gepufftes Getreidepulver als Wandmaterial, in das Karotin eingebettet war, und bereiteten durch Sprühtrocknung ein mikroverkapseltes festes Getränk vor, so dass das feste Getränk eine bessere Löslichkeit und Fließfähigkeit aufweist und der Nährwert verbessert wurde.

Bei der Herstellung und Verarbeitung von Instantkaffee kann die Mikroverkapselung instabile Alkohole, Aldehyde und Ketone vor der Zersetzung schützen, was für die einzigartigen Geschmackseigenschaften des Kaffees unerlässlich ist.

Das durch Mikroverkapselung gewonnene Schaumpulver kann dem Getränk einen reichhaltigen Schaum verleihen. Phytomasse, die durch Mikroverkapselungstechnologie hergestellt wird, kann in den Zutaten von Kaffee und Milchtee verwendet werden, um die milchige und glatte Textur zu erhöhen und die schnelle Löslichkeit zu verbessern. Mikroverkapselte Partikel, die natürliche Fruchtsäfte einkapseln, wurden festen Getränken zugesetzt, die natürlich und nahrhaft sind und einen fruchtigen Geruch haben. Wu Shudong et al. extrahierten Flavonoide aus Zitrusschalenresten und fügten sie festen Getränken zu, nachdem sie mit Thrive-Cyclodextrin eingebettet worden waren, was zu einem delikaten Braugeschmack und einem mäßig süß-sauren Geschmack führte.

Perspektive und Ausblick

Die Anwendung der Mikroverkapselungstechnologie vereinfacht den traditionellen Herstellungsprozess von Getränken, fördert die Entwicklung der Getränkeindustrie von einem niedrigen Niveau zu einer hohen Tiefe und schafft viele wertvolle Produkte. Mit der Reife der Technologie wird die Mikroverkapselungstechnologie auch allmählich auf die Verwendung von Säuerungsmitteln, Konservierungsstoffen und anderen Getränkezusatzstoffen angewandt. Die Mikroverkapselungstechnologie ist ein wichtiges Mittel zur Förderung des kontinuierlichen Fortschritts der Getränkeindustrie geworden.

Derzeit befindet sich die chinesische Mikroverkapselungstechnologie in einer rasanten Entwicklungsphase. Entsprechend der Marktnachfrage und der aktuellen Situation sind weitere theoretische Forschung und breite Anwendung für die Entwicklung neuer umweltfreundlicher und ungiftiger Wandmaterialien und Kernmaterialaushub sowie die Erweiterung der Mittel zur Funktionsbewertung usw. von großer Bedeutung. Heutzutage entwickelt sich die Mikroverkapselungstechnologie in Richtung Mikronisierung, hohe Qualität und Umweltschutz, und in Zukunft wird die Mikroverkapselungstechnologie eine größere Rolle in der Getränkeindustrie spielen und kontinuierlich neue Produkte entwickeln, die der menschlichen Gesundheit zuträglich sind, größere Durchbrüche erzielen und den Menschen und der Gesellschaft mehr Nutzen bringen.