食品加工新技術 第二章 食品造粒新技術（DOC 22頁）

1、天馬行空官方博客： ;qq:1318241189第二章 食品造粒新技術 第一節(jié) 總 論一、微膠囊造粒的基本概念、微膠囊是指一種具有聚合物壁殼的微型容器或包裝物。、微膠囊造粒技術就是將固體、液體或氣體物質包埋、封存在一種微型膠囊內，使之成為一種固體微粒產品的技術。、心材（囊心物質）微膠囊內部裝載的物料。、壁材（包囊材料）微膠囊外部包囊的壁膜。二、微膠囊造粒的基本原理 針對不同的心材和用途，選用一種或幾種復合的壁材進行包覆。通常，油溶性心材采用水溶性壁材，而水溶性心材必須采用油溶性壁材。三、微膠囊造粒技術的優(yōu)點 保護被包裹的物料，使之與外界不宜環(huán)境相隔絕，最大限度地保持原有的色香味、性能和生物活性

2、，防止營養(yǎng)物質的破壞和損失； 掩蓋物料的異味； 將不易加工貯藏的氣體、液體轉化成較穩(wěn)定的固體形式，防止或延緩產品劣變的發(fā)生。四、微膠囊的常見形狀 有球形、腎形、粒狀、絮狀和塊狀等。 五、已經使用的心材、生物活性物質：、氨基酸：、微生素：、礦物元素：、食用油脂：、酒類：、微生物細胞：、甜味劑：、酸味劑：、防腐劑：、酶制劑：、香精香油：、其它：六、常見壁材（膜材、包裹材料、成膜材料）、選擇壁材的原則 能與心材相配伍但不發(fā)生化學反應； 能滿足安全、衛(wèi)生要求； 具備適當?shù)臐B透性、吸濕性、溶解性和穩(wěn)定性。、食品工業(yè)中可使用的壁材舉例：（）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

3、糖：黃原膠、阿拉伯半乳聚糖、半乳糖甘露聚糖、殼聚糖等；（）淀粉：玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、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、二醋酸纖維素、丁基醋酸纖維素、硝酸纖維素等；（）蛋白質：明膠、 蛋白、玉米蛋白、大豆蛋白等；（）聚合物：聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰氨、聚苯乙烯等；（）蠟與類脂物：石蠟、蜂蠟、硬脂酸、甘油酸酯等。七、微膠囊的功能與局限性、改變物料的存在狀態(tài)、質量與體積、隔離物料間的相互作用，保護敏感性物質。、掩蓋不良風味、降低揮發(fā)性。、控制釋放速度，延長有效時間、降低食品添加劑的毒理作用、局限性：如要控制心材的釋放速度，則要權衡

4、壁材的厚度； 要選擇能夠同時溶解于水的心材和壁材，難度很大。八、微膠囊造粒的步驟、將心材分散于微膠囊化的介質中；、將壁材放入該分散體系中；、通過某一種方法將壁材聚集、沉漬，或包敷在已分散的心材周圍；、用化學或物理方法處理，加強其機械強度。 九、微膠囊造粒方法的分類（一）分類依據(jù)（二）造粒方法的種類十、微膠囊的釋放（一）釋放方法：、緩慢釋放：選擇合適的壁材種類和厚度來控制釋放速度；、立即釋放：采用機械方法（如加壓、揉破、毀形或磨擦）、加熱融化、化學處理（酶、溶劑溶解、水的溶解、萃?。?、在心材中放入膨脹劑或采用電磁方法等。（二）釋放機理、心材通過囊壁膜的擴散作用釋放、用外壓或內壓使囊膜破裂釋放心材

5、、用水、溶劑等浸漬或加熱等方法使囊膜降解而釋放心材十一、產品的質量評定、溶出速度的測定 片劑藥品中微膠囊產品的溶出速度采用美國藥典版中描述的轉藍式釋放儀或國產的片劑儀以及改進的燒杯法測定。、心材含量測定 對揮發(fā)油類的測定，通常采用索氏提取法，其它類型的產品采用溶劑提取法或者水提取法。、微膠囊尺寸大小的測定 用顯微鏡法。第二節(jié) 物理法造粒技術一、噴霧干燥法（一）優(yōu)點與缺點、優(yōu)點是： 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； 工藝簡單，可實現(xiàn)連續(xù)化操作，生產能力大；、缺點是： 包裹率低，心材用可能附于顆粒的表面； 設備造價高，耗能大。（二）噴霧法造粒原理 將心材

6、分散在已液化的壁材中混合均勻，并將此混合物經霧化器噴霧成小液滴，此小液滴的基本要求是壁材必須將心材包裹住。然后在噴霧干燥室內使之與熱空氣直接接觸，使溶解壁材的溶劑瞬間蒸發(fā)除去，促使膜壁的形成與固化，最好形成一種顆粒粉末狀的微膠囊產品。 概念 初始溶液由心材和壁材調制而成的膠囊化溶液。 概念 囊漿型初始溶液初始溶液有三中類型，即水溶液型、有機溶液型、囊漿型。 概念 水溶性型初始溶液是由水溶性壁材調制而成的初始溶液； 概念 有機溶劑型初始溶液是由有機溶液可溶性壁材調制而成的初始溶液； 概念 囊漿型初始溶液是向已經微膠囊化的絮狀分散液中混入少量聚合物粘合劑，所調制而成的初始溶液。用囊漿型初始溶液經過

7、干燥所得的微膠囊產品叫做雙壁微膠囊或微膠囊簇。（三）噴霧法微膠囊造粒的基本裝置、初始溶液調制系統(tǒng)、溶液輸送霧化系統(tǒng)、空氣加熱輸送系統(tǒng)、氣液接觸干燥系統(tǒng)、成品分離、氣體凈化系統(tǒng) 二、噴霧凍凝法、噴霧凍凝法造粒原理 將壁材加熱至熔融狀態(tài)，再混合入心材調制而成膠囊化熔融液，使用噴霧器形成熔融狀微膠囊細顆粒，于冷凝條件下干燥固化。、噴霧凍凝法與噴霧干燥法的異同點 相似之處在于：將心材分散于已經液化的壁材中； 利用噴霧法進行造粒； 利用外界條件使膠囊化壁膜固化。 不同之處在于：一是壁材的液化方法不同：噴霧干燥法是將壁材溶解于溶解中形成溶液，而噴霧凍凝法是將壁材加熱成熔融狀態(tài)； 二是膠囊化微粒壁膜的固化手

8、段不同：噴霧干燥法是利用加熱手段是溶解壁材的溶劑蒸發(fā)而固化，而噴霧凍凝法是借助冷凍或冷卻的方法使熔融狀的壁膜固定。、工藝舉例：vb1 （硝酸鹽或鹽酸鹽）對堿不穩(wěn)定，且具有明顯的異味，這就限制了它在食品中的應用范圍。如用微膠囊法進行包裹處理，既可提高其穩(wěn)定性，又可掩蓋其異味。 采用噴霧凍凝法的方法是：將100g微生素b1 硝酸鹽分散于200g預先加熱熔化(7075)的棕櫚酸及硬脂酸甘油酯混合液中攪拌均勻，通過變形的多葉式圓盤在15000r/min轉速下進行離心霧化，所形成的細小液滴進入冷卻室，在冷氣流的作用下冷卻，使壁膜固化，便得到直經為50微米的微膠囊產品。、與噴霧干燥法的設備比較 噴霧干燥法

9、 噴霧凍凝法 空氣加熱輸送系統(tǒng) 冷氣發(fā)生輸送設備 干燥室 冷卻室 三、空氣懸浮法（wurster法） 空氣懸浮法是將流態(tài)化技術與微膠囊技術結合起來的空氣懸浮微膠囊造粒法。流態(tài)化技術是使固體微粒與氣體接觸轉變成類似流體狀態(tài)的單元操作。（一）wurster法的裝置 由柱筒、流化床和噴霧管組成。（二）工作原理 當空氣氣流速度界于臨界流態(tài)化速度 和懸浮速度 之間時（ 再將壁材溶劑于有機溶劑中（）將二者分散制成/型乳化液配制膠體保護劑水溶液（），將此溶液分散在上述溶液中，制成/型乳化液加熱或減壓使有機溶劑蒸除，得到微膠囊產品。 實例： 取份酶水溶液（）配制份聚苯乙烯苯溶液（）將二者分散制成/型乳化液配制

10、100分膠體保護水溶液（水溶液），分散于上述溶液中，形成/乳化液。加熱，使苯蒸除。干燥后得到微膠囊產品。（）/復相乳液法（適于水溶性壁材對油溶性心材的微膠囊化） 步驟： 將油溶性心材溶液（）分散在水溶性壁材聚合物中（），形成/型乳化液將混合液分散在膠體穩(wěn)定油溶性材料中（），形成/型乳化液。干燥后得到微膠囊化產品 實例: 制備魚甘油明膠微膠囊產品:將200g魚甘油分散在1000g33%的明膠水溶液中,制成o/w乳化液在將其加到300ml礦物油中,制成o/w/o型乳化液干燥后得到微膠囊產品第四節(jié) 化學法微膠囊造粒技術一、界面聚合法、概念 界面聚合法是利用分別溶解在不同溶劑中的兩中活性單體，當一種溶

11、液分散在另一種溶液中時，兩中活性單體相互間在界面發(fā)生聚合，從而形成膠囊壁的一種微膠囊造粒技術。、原理及步驟 二、原位聚合法、概念 在原位聚合法中，單體及催化劑全部位于心材液滴的內部或外部，單體是可溶的，它僅由分散相或者僅由連續(xù)相供給，而聚合物是不可溶的。聚合反應在心材液滴的表面發(fā)生，生成的薄膜覆蓋住心材液滴的全部表面。、酶或細胞的固定化過程 三、分子包裹法、概念 分子包裹法，是一種發(fā)生在分子水平上的微膠囊化法，它主要是利用環(huán)糊精作為膠囊化的包覆介質。、原理及原理圖 、環(huán)狀糊精包裹外來分子的主要方法把環(huán)狀糊精與外來分子混合在一起，然后攪拌混合。如果外來分子不溶于水，則應首先用水溶性溶劑溶解它。把

12、固體環(huán)狀糊精與外來分子混合，加水制成糊狀，在此過程中不用任何溶劑。把氣體通入環(huán)狀糊精溶液中。四、輻射包裹法概念與原理 以聚乙烯醇或明膠為壁材，利用射線、射線或電子束進行輻照后使壁材在乳濁液狀態(tài)發(fā)生交聯(lián)，得到球狀實體微囊，然后將微囊浸泡于含心材的水溶液中，使其吸收心材，待水分干燥后，即得到含有心材的微膠囊產品。第五節(jié) 微膠囊造粒技術在食品工業(yè)中的典型應用一、在酶或細胞固定化方面的應用（一）固定化酶和固定化細胞的特點、固定化酶的優(yōu)點容易與底物和產物分開；可以在較長時間內進行反復分批反應；可以提高酶的穩(wěn)定性；酶反應過程得到嚴格控制；產物溶液中沒有酶的殘留，因而簡化了提純工藝；較水溶性酶更適合于多酶反

13、應；增加產物的得率，提高產物質量；提高酶的使用效率，降低生產成本。、固定化酶的缺點固定化過程對酶的活性有所損失；增加了固定化成本；只能用于水溶性底物，而且對小分子底物較適宜，對大分子底物不太適宜；與完整菌株相比，它不適宜于多酶反應，特別是對需要輔助因子的反應。胞內酶必須經過酶的分離。、固定化細胞的優(yōu)點省去酶的分離費用；是多酶系統(tǒng)，無需輔酶的再生；細胞生長停滯的時間短；細胞多，且反應快；對污染的抵抗力強；可實現(xiàn)連續(xù)化發(fā)酵；蒸溜或提取前，不需分離去除細胞；保持酶的原始狀態(tài)，從而加強了酶的穩(wěn)定性；單批發(fā)酵的細胞只用一次即行廢棄，而固定化細胞卻可以連續(xù)使用； 使用固定化細胞反應塔，一邊進入培養(yǎng)基，一邊排出發(fā)酵液，可以避免反饋抑制和產物的消耗。、固定化細胞的缺點必須保持菌體的完整，防止菌體的自溶，否則會影響產物的純度；必須抑制細胞內蛋白酶對所需酶的分解作用；細胞內有多種酶的存在，因而易形成副產物，因此，要抑制其它酶的活力。細胞膜或細胞壁會造成底物滲透和擴散的障礙。（二）利用固定化處理的部分酶的名稱 （三）實例（利用包裹化細胞生產天冬氨酸） 天冬氨酸是重要的食品添加劑，以延胡索酸和氨為原料，經天冬氨酸酶的催化作用來制備。大腸桿菌中的酶活性最高，因此對大腸桿菌進行固定化處理，再將其用于生產。 首先將大腸桿菌進行包裹化再將包裹化細胞用于l-天冬氨酸的連續(xù)化