這是一個關于食品微膠囊造粒技術原理ppt，包括了微膠囊造粒技術總論，物理法微膠囊造粒技術，化學法微膠囊造粒技術，微膠囊造粒技術在食品工業(yè)中的應用等內容。第二章 微膠囊造粒技術 第一節(jié) 總論一、基本概念 1、微膠囊(Microcapsules)：指一種具有聚合物壁殼的微型容 器或包物。其大小可在0.25-1000μm范圍內（一般5-200μm），壁厚通常為0.2-10μm。 2、微膠囊化(Microencapsulation)：制備微膠囊的過程稱為微膠囊化。 3、微膠囊化技術(Microencapsulation technology)：指將固體、液體或氣體包埋在微小而密封的膠囊中，使其只有在特定條件下才會以控制速率釋放的技術。其中，被包埋的物質稱為芯材，包埋芯材實現(xiàn)微囊膠化的物質稱為壁材。 4、微膠囊化與超微粉碎的結合 當混合的液態(tài)食品物料（含有水相和油相）經過均質機的超微粉碎之后，所得的新液滴在新出現(xiàn)的相界面上仍有重新并和的傾向，液體心材（如油脂，液體香料，液體調味品等）經過微膠囊化后（如噴霧干燥）轉變成細粉狀固體物質，因其內部仍是液體相，故能保護良好的液相反應性。同時也可改變物質的色澤、形狀、質量、體積、溶解性、反應性、耐熱性和貯藏性，使能夠儲存微細形態(tài)的心材物質并在必要時釋放出。二、微膠囊造粒的基本原理 1、 芯材 芯材可以是單一的固體、液體或氣體，也可以是固液、液液、固固或氣液混合體等，歡迎點擊下載食品微膠囊造粒技術原理ppt。

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第二章 微膠囊造粒技術 第一節(jié) 總論一、基本概念 1、微膠囊(Microcapsules)：指一種具有聚合物壁殼的微型容 器或包物。其大小可在0.25-1000μm范圍內（一般5-200μm），壁厚通常為0.2-10μm。 2、微膠囊化(Microencapsulation)：制備微膠囊的過程稱為微膠囊化。 3、微膠囊化技術(Microencapsulation technology)：指將固體、液體或氣體包埋在微小而密封的膠囊中，使其只有在特定條件下才會以控制速率釋放的技術。其中，被包埋的物質稱為芯材，包埋芯材實現(xiàn)微囊膠化的物質稱為壁材。 4、微膠囊化與超微粉碎的結合 當混合的液態(tài)食品物料（含有水相和油相）經過均質機的超微粉碎之后，所得的新液滴在新出現(xiàn)的相界面上仍有重新并和的傾向，液體心材（如油脂，液體香料，液體調味品等）經過微膠囊化后（如噴霧干燥）轉變成細粉狀固體物質，因其內部仍是液體相，故能保護良好的液相反應性。同時也可改變物質的色澤、形狀、質量、體積、溶解性、反應性、耐熱性和貯藏性，使能夠儲存微細形態(tài)的心材物質并在必要時釋放出。二、微膠囊造粒的基本原理 1、 芯材 芯材可以是單一的固體、液體或氣體，也可以是固液、液液、固固或氣液混合體等。在食品工業(yè)上，“氣體”芯材可理解成香精、香料之類易揮發(fā)的配料或添加劑。 2、 壁材 對一種微膠囊產品來說，合適的壁材非常重要，不同的壁材在很大程度上決定著產品的物化性質。選擇壁材的基本原則是：能與芯材相配伍但不發(fā)生化學反應，能滿足食品工業(yè)的安全衛(wèi)生要求，同時還應具備適當的滲透性、吸濕性、溶解性和穩(wěn)定性等。常用的壁材是高分子的有機材料，包括天然和合成兩大類。在食品工業(yè)中可使用的壁材舉例如下：植物膠：阿拉伯膠、瓊脂、藻酸鹽、瓜兒膠、羅望子膠和卡拉膠等；多糖：黃原膠、阿拉伯半乳聚糖、半乳糖甘露聚糖和殼聚糖等；淀粉：玉米淀粉、馬鈴薯淀汾、交聯(lián)改性淀粉和接枝共聚淀粉等；纖維素：羧甲基纖維素、羧乙基纖維素、乙基纖維素、二醋酸纖維索、丁基醋酸纖維素和硝酸纖維素等；蛋白質：明膠、酪蛋白、玉米蛋白和大豆蛋白等；聚合物：聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺和聚苯乙烯等；蠟與類脂物；石蠟、蜂蠟、硬脂酸和甘油酸酯等。 明膠是親水膠體，也是一種重要的蛋白源，已成為許多食品中的重要功能性成分，有許多廣泛的用途，明膠同時具備乳化性，成膜性，而且也易溶于水，符合作為膠囊壁材中蛋白源要求。另一方面，明膠還有價格低，來源廣的優(yōu)勢，更適合于工業(yè)化大生產中使用，實際上明膠也是微膠囊技術中至今為止用得最為廣泛的一種蛋白源。目前為止大部分報道主要集中于明膠與其他一些離子型多糖采用復凝聚法形成微膠囊。 前面所述的各種壁材中，變性淀粉因具乳化性，阿拉伯膠則因其中含有1%左右的蛋白，所以能夠吸附在芯材表面形成穩(wěn)定的乳狀液；其他膠質與碳水化合物，由于缺乏乳化芯材的能力對芯材包埋能力有限，效率不高；采用臘質為壁材則溶解性有限制，采用卵磷脂或脂質體則成本太高，在食品工業(yè)中不能廣泛應用；蛋白質分子具有較強的乳化能力，能夠更好的穩(wěn)定芯材，利于提高微膠囊化的效率與產率，對食品工業(yè)而言以蛋白分子為壁材再復配一些其他膠質、碳水化合物以提高體系的固形物濃度提高干燥效率，降低干燥成本的方式，這是目前報道最多的微膠囊化技術的研究內容。 3 、壁材選擇原則如果囊心是親油性物質，一般宜選用親水性聚合物作壁材，反之則選用非水溶性物質。包囊壁材在包覆“核心物質”時，具有成膜性和粘著力。包壁材料與核心物質不起化學反應，同時考慮滲透性、吸濕性、溶解性和乳化性。包壁材料一定要符合食品衛(wèi)生要求。材料要來源廣泛，易得、成本比較低廉。三、微膠囊造粒的步驟與分類 1、微膠囊造粒的步驟 （1）將芯材分散入微膠囊化的介質中；（2）再將壁材放入該分散體系中；（3）通過某一種方法將壁材聚集、沉漬或包敷在已分散的芯材圍；（4）這樣形成的微膠囊膜壁在很多情況下是不穩(wěn)定的，尚需要用化學或物理的方法進行處理，以達到一定的機械強度。 微膠囊造粒的分類四、微膠囊的釋放 1、釋放方法（1）即刻釋放 可以采用機械方法（如加壓、揉破、毀形或摩擦）、加熱下燃燒或融化方法以及采用化學方法（如酶的作用、溶劑及水的溶解、萃取等）。在芯材中摻入膨脹劑或應用放電或磁力的電磁方法也可使即刻釋放。（2）逐漸釋放 在環(huán)境中芯材緩慢釋放出來，一般不需要外加條件。醫(yī)藥、化肥等一般常要求緩慢釋放，以提高作用效果。 2、釋放模型（1）零級釋放　 釋放速率K0為常數　dmt/dt = K0 （2）一級釋放　 釋放速率比例與活性組分的質量，隨時間成指數衰減。 dmt/dt = K0 (m0-mt) m0 為t = 0時活性組分的質量。（3） 級釋放釋放 釋放速率比例于時間平方根的倒數�！� dmt/dt = K0 / 3、釋放機理（1）活性芯材物質通過囊壁膜的擴散釋放。 芯材通過囊壁膜上的微孔、裂縫或者半透膜進行擴散出來。（2）用外壓或內壓使囊壁膜破裂釋放出芯材。（3）浸漬或加熱等方法使囊壁膜溶解或降解而釋放出芯材。 這種釋放機理對食品工業(yè)來說，在許多方面能發(fā)揮較好的作用。如對一些用在焙烤食品中的微膠囊化香料或者酸味劑來說，就是利用在一定溫度下囊壁的熔化而釋放出芯材來發(fā)揮作用。另外，對于一些本身具有異味的營養(yǎng)物質來說，需制成在口中溶解而能在腸胃中溶解吸收的膠囊產品，要靠腸胃中的酶溶解囊壁而釋放芯材。 第二節(jié) 物理法微膠囊造粒技術一、噴霧干燥法二、噴霧凝凍法三、空氣懸浮法四、真空蒸發(fā)沉積法五、靜電結合法六、多孔離心法等 一、噴霧干燥法 1、噴霧微膠囊造粒的原理 調制由芯材和壁材組成的膠囊化溶液（又稱為初始溶液），使芯材分散在己液化的壁材中混合均勻，并將此混合物經霧化器霧化成小液滴，此小液滴的基本要求是壁材必需包裹住芯材 （即已形成濕微膠囊）。然后，在噴霧干操室內使之與熱氣流直接接觸，使溶解壁材的溶劑瞬間蒸發(fā)除去，促使壁膜的形成與固化，最終形成一種顆粒粉末狀的微膠囊產品。 2、噴霧干燥法微膠囊造粒的裝置組成 初始溶液調制系統(tǒng)，包括調制缸、攪拌器等；溶液輸送霧化系統(tǒng)，包括送料泵、霧化器等；空氣加熱輸送系統(tǒng)，包括空氣過濾器、空氣加熱器和風機等；氣液接觸干燥系統(tǒng)，主要是干燥室；成品分離、氣體凈化系統(tǒng)，包括卸料器、粉末回收器和除塵器等。 3. 噴霧干燥的熱效率 通常將干燥系統(tǒng)的熱效率定義為 （1）霧化器 離心式霧化器 離心式霧化器是將初始溶液送到高速旋轉的圓盤上，利用離心力將之擴展成液體薄膜從盤緣甩出，并受到周圍空氣摩擦力的作用而碎裂成液滴。對一定結構和尺寸的離心圓盤來說，影響因素以轉速最為顯著，其次是進液量和液體粘度。氣流式霧化器 氣流式霧化器是利用高速氣流對液膜的摩擦分裂作用而使液體霧化的。高速氣流一般用壓縮空氣流，也可用蒸汽流。氣流式霧化器有二流式、三流式和四流式等幾種形式。影響氣流式霧化液滴大小的因素除霧化器結構之外，主要是氣液流量比和氣液相對速度，尤其是氣液流量比的影響更大。 （2）干燥室和收集設備 干燥室 新型的干燥室通常是立式(塔式)金屬結構，用不銹鋼制造，干燥塔的底部結構有錐形底、平底和斜底三種。對于吸濕性較強的顆粒，為避免造成粘壁成團的現(xiàn)象，必須具有塔壁冷卻措施。常用的冷卻塔壁的方法有三種；①由塔的圓柱體下部切線方向進入冷空氣掃過塔壁； ②具有夾套，冷空氣自圓柱體上部夾套進入，并從錐底下部夾套排出；③沿塔內壁裝有旋轉空氣清掃器，通冷空氣冷卻。 順流式噴霧干燥塔示意圖 左：直線流 右：旋轉流 常用來收集微膠囊產品的設備示意圖 (1)沉降室 (2)旋風分離器 (3)布袋過濾器 1.氣體入口 2.氣體排出口 3.中央排氣管 4.布袋 4、噴霧干燥法微膠囊造粒的優(yōu)缺點（1）優(yōu)點 ①適于熱敏性物料的造粒，因為物料表面的水分蒸發(fā)帶走熱量，使得物料溫度始終較低； ②工藝簡單，可實現(xiàn)連續(xù)化操作，生產能力大；（2）缺點 ①包裹率低，芯材可能附著在顆粒的表面； ②設備造價高，耗能大。 二、冷噴技術 1、基本原理 將壁材加熱至熔融的液體狀態(tài)，加入芯材調成膠囊化熔融液并混合均勻，然后使用霧化器形成熔融狀微膠囊細顆粒，通過冷凝的方法使壁材固化成固體顆粒。 2、冷噴技術（噴霧凍凝法）與噴霧干燥法的比較（1）相似之處 都是將芯材分散于已液化的壁材中，利用噴霧法進行造粒并借助外界條件使膠囊化微粒壁膜固化。（2）不同之處 ①壁材的液化方法不同，噴霧干燥法是將之溶解在某種溶劑中形成溶液，而噴霧凝凍法是通過加熱手段使之呈現(xiàn)出熔融的液體狀； ②膠囊化微粒壁膜的固化手段不同，噴霧干燥法是利用加熱手段使溶解壁材的溶劑蒸發(fā)去除從而使壁膜固化，而噴霧凝凍法是借助冷卻或冷凍方法使熔融狀的壁膜固定。 3、冷噴法適宜的芯材和壁材（1）芯材 一些對熱敏感的活潑物質，諸如維生素、礦物元素（硫酸亞鐵）和風味物質等。（2）壁材 室溫下為固態(tài)而在適當溫度下可以熔融的物質，諸如氫化植物油、脂肪酸酯、脂肪醇、蠟類、糖類和某些聚合物。 4、冷噴法微膠囊造粒的設備 三、空氣懸浮法 將流態(tài)化技術與微膠囊技術結合起來即是空氣懸浮微膠囊造粒法，系美國威斯康辛大學D．E．Wurster教授最先提出，故又稱為Wurster法。 1、Wurster法的原理 當空氣氣流速度u界于臨界流態(tài)化速度umf和懸浮速度ut之間時(即umf＜u＜ut)，固體芯材顆粒在流化床所產生的湍動空氣流中劇烈翻滾運動，這時往這些作懸浮運動的芯材顆粒外表面噴射預先調制好的壁材溶液使芯材表畫濕潤(即包囊)。之后，芯材表面的成膜溶液逐漸被空氣流所干燥，(若采用加熱空氣則有助于加速囊膜的干燥)，形成了一定厚度的薄膜，從而完成芯材的包囊與固化過程。 2、Wurster法的芯材和壁材 （1）芯材 僅限與固體顆粒物質或可以固化為顆粒的液態(tài)芯材物質。（2）壁材 包括各種植物膠、動物膠、淀粉及衍生物、纖維素衍生物、蠟類、脂肪酸酯和酯肪醇等，這些壁材允許以水溶液、溶劑溶液、乳劑、分散液或熱熔融物等形式對芯材進行包囊。壁材的選擇僅限于能與芯材相粘附即可。 3、Wurster法裝置組成 Wurster法所用裝置它主要由直立的柱筒、流化床和噴霧管組成。柱筒分成成膜段和沉積段兩部分，后者的截面積較前者的截面積要大。 4、Wurster法的過程控制（1）芯材的相對密度、表面積、熔點、溶解度、脆碎度、揮發(fā)性、結晶性及流動性；（2）壁材的濃度（如果不是溶液則是指熔點）；（3）壁材的包囊速度；（4）承載芯材和使之液態(tài)化所需要的空氣量；（5）壁材用量；（6）進口與出口的操作溫度。 四 、其它方法 1、真空蒸發(fā)沉積法 2、靜電結合法 3、多孔離心法 第三節(jié) 物化法微膠囊造粒技術一、水相分離法二、油相分離法三、囊心交換法四、擠壓法與銳孔法五、粉末床法六、熔化分散法七、復相乳液法 第四節(jié) 化學法微膠囊造粒技術一、界面聚合法二、原位聚合法三、分子包囊法四、輻射包囊法 一、分子包囊法（包接絡合法）原理利用環(huán)糊精做壁材，圓臺形，親水基團在外，中心為疏基團，中間的非極性腔可與許多物質形成包接絡合物，包住芯材。芯材含量6-15%，在口腔的溫度、濕度下芯材易釋放。成本低，芯材為非極性。二、輻射包囊法原理： 以聚乙烯醇或明膠為壁材，利用γ-射線、x-射線或電子束進行輻射后使壁材在乳濁液狀態(tài)發(fā)生交聯(lián)，形成微膠囊，然后將微膠囊浸泡于芯材水溶液中吸收芯材，待干燥后成為微膠囊。 第五節(jié) 微膠囊產品的質量評定 1、溶出速度 目前片劑藥物中微膠囊產品溶出速度的測定采用美國藥典十九版中描述的轉藍式釋放儀，或國產的片劑僅以及改進的燒杯法等。 2、芯材含量的測定 如對揮發(fā)油類微膠囊的含量調定，通常是以索氏提取法來計算含油量。對其它類型的微膠囊產品也可以采用溶劑提取法或水提取法等來進行。 3、微膠囊尺寸大小的測定 測定方法可采用顯微鏡法，即用裝有帶校正過的目鏡，觀測625個微膠囊，分別測定并計算其大小，對于非球形微膠囊，應在顯微鏡上另加特殊裝置，也可借助粒度分布測定法進行分析。 4、包埋率 包埋心材質量濃度 包埋率=————————— X100% 心材總質量濃度 第六節(jié) 微膠囊技術在食品工業(yè)的應用一、酶或細胞的固定化二、傳統(tǒng)液體產品的固定粉末化三、食品添加劑的微囊化四、營養(yǎng)強化劑的微囊化 一、在酶與細胞固定化上的應用 1、微膠囊化在固定化酶和固定化細胞上的應用 生產實例(利用包囊化細胞生產L-天冬氨酸) 2.微膠囊技術在微生物制品方面的應用 益生菌是活的微生物制劑，一定數量的益生菌在人的體內寄存，對人身體的健康起著非常重要的作用，例如寄居在人腸道內的益生菌能通過產生酸、產細菌素及競爭腸道黏膜的受體和提高機體免疫力來抑制有害微生物和食物中病原微生物的生長，從而維持和改善宿主腸道的微生態(tài)平衡。而益生菌對外界環(huán)境的抵抗能力很弱，許多研究已經證實酸奶和發(fā)酵乳中的益生菌的存活比率很低，胃酸和膽鹽的環(huán)境下，乳制品中嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌菌數會很快地下降，所有這一些因素都嚴重影響了普通食品中益生菌的作用和療效。  微膠囊包埋可保護益生菌免受噬菌體的侵害，提高其在冷凍干燥過程中的存活率，增加貯存過程中的穩(wěn)定性，保護益生菌免受胃內不良環(huán)境的影響。因此，近年來人們?yōu)殚_發(fā)出高存活率的益生菌制劑，解決貯存過程中活菌含量下降和服用時受胃酸影響而導致活性損失的問題，人們開始著手進行益生菌微囊化的研究。 二、在傳統(tǒng)液體產品固定粉末化過程中的應用 2、食用油脂的粉末化 微膠囊化能夠對油脂進行有效的保護，降低在保存過程中的氧化酸敗，而且極大地提供了油脂的使用方便性。最廣泛應用的粉末油脂是指人們熟悉的咖啡伴侶，產品的保質期可達一年。粉末油脂作為調料已用于餅干、面包的生產中，也可用于速成甜點、冰激凌和調味粉的配料，若將方便面的油包改為粉末油脂，將給方便面的包裝和使用帶來很大便利。 此外，深海魚油、小麥胚芽油、γ-亞麻酸、DHA、EPA等含高度不飽和脂肪酸的油脂極易氧化變質，而且?guī)в刑厥獾男任痘虍愇叮�難以直接服用。通常微膠囊化使其成為固體粉末，不但能有效降低其氧化變質的可能，而且異味也得以掩蔽。 3、粉末酒類 將酒類微膠囊化，去除酒中最大的組分——水，保留酒中有效成分——醇和酯，制成粉末狀微膠囊形式，可以極大地降低酒類產品的貯藏和運輸成本，只需在引用前加水溶解復原即可，非常適合于作為旅行食品等。粉末酒類除了飲用作用外，也可用作食品以及化妝品、飼料的原料，起到著香，矯味、防腐等作用。如酒心巧克力的含酒量僅為1%左右，而且巧克力表面容易起霜，降低了產品品質。使用粉末酒類不僅可使巧克力含酒量達到5%，而且不起霜。在點心及面包中加入1%-5%的粉末酒，不僅能使烘烤后的蛋糕組織細膩，沒有雞蛋腥味，而且有較好的防腐性能。粉末酒類在調味食品、咖啡、紅茶等飲料中，以及在香腸、火腿等肉制品的加工中也有良好的風味調節(jié)和保質作用。 三、食品添加劑的微囊化 1、酸味劑微膠囊 酸味劑有增加風味、延長保質期的作用，但有時酸味劑會與食品中的某些成分發(fā)生化學作用，使食品的風味損失、色素分解、淀粉食品的貨架期縮短。茶葉中加入酸味劑后會與茶葉中的單寧起反應，并使茶葉褪色。將酸味劑制成微膠囊，使其與食品中其它成分隔離，對酸敏感的成分便可不受其影響。 酸味劑的微膠囊通常采用氧化油脂、脂肪酸等蠟質材料為壁材，在食品加工的后期加入食品中，微膠囊受熱時才釋放。 2、防腐劑微膠囊 食品防腐劑微膠囊化可以達到緩釋、延長防腐作用時間、減小對人毒性的目的。如山梨酸的酸性對食品性能會有影響，而且長期暴露在空氣中易于氧化變色。采用硬化油脂為壁材形成微膠囊后，既可避免山梨酸與食品直接接觸，又可利用微膠囊的緩釋作用，緩慢釋放出防腐劑起到殺菌作用。又如乙醇在低pH值條件下，即使量很低也有很好的防腐效果。例如6%濃度的乙醇配合乳酸、磷酸等和一種天然物質相互間的協(xié)同作用可以起到與70%濃度乙醇或3%濃度過氧化氫相同的防腐殺菌效果。將這些物質微膠囊化，附在食品包裝內，其緩慢釋放的蒸汽有很好的殺菌作用，而且對人體無任何毒害作用。 四、營養(yǎng)強化劑的微囊化 1、氨基酸微膠囊 氨基酸產品往往帶有些特殊的氣味，直接添加到食品中會影響食品的風味，而且氨基酸還會與食品中含有的還原糖發(fā)生美拉德反應，使食品顏色變深，這一現(xiàn)象在某些食品中是不希望發(fā)生的，因此，需要把氨基酸微膠囊化。 2、維生素微膠囊 維生素C在食品工業(yè)中得到廣泛應用，如在肉類食品中加入維生素C可以保持肉類色澤鮮紅及防止亞硝胺生成，在果蔬加工過程中可防止氧化褐變，在魚類冷凍前用維生素C處理可延長保存期，防止和減少三甲胺氧化物的產生。此外，維生素C還可以作食品保鮮劑等等。 但是，維生素C在食品加工過程中受溫度、濕度影響而分解的情況是很嚴重的，如在100 ℃下2h和24h的殘存率為60%和37%，在常溫下庫存30天和60天后殘存率分為為60%和25%。微膠囊化對穩(wěn)定維生素C有極佳的作用，如在食品含水量為15%，溫度85-95℃條件下，維生素C微膠囊的保存率在95%以上，而在同樣條件下對照組維生素C保存率僅42-49%。維生素A、維生素D有令人不愉快的氣味和味道，并在消化過程中易被胃液破壞，通常使用乙基纖維素或鄰苯二甲酸纖維素這類不溶于酸的壁材制成腸溶微膠囊，以利人體對維生素A、D和鈣質的吸收。 實例：VC微膠囊化工藝  稱取海藻酸鈉→溶于定量水→加熱溶解→冷卻至室溫→加入Vc粉末→攪勻→造粒→固化→干燥→微膠囊產品.Lff紅軟基地