Microcápsulas e tecnologia de microcápsulas
01.Microcápsulas
Refere-se a um micro-recipiente ou embalagem com revestimento de polímero. Seu tamanho geralmente varia de 5-200μm e seu formato varia, dependendo das matérias-primas e métodos de preparo.
02.Tecnologia de microencapsulação
Refere-se à tecnologia de encapsulamento de sólidos, líquidos ou gases em cápsulas minúsculas e seladas para que só possam ser liberados a uma taxa controlada sob condições específicas.
Entre eles, a substância encapsulada é chamada de material central, incluindo sabores e fragrâncias, acidulantes, adoçantes, pigmentos, lipídios, vitaminas, minerais, enzimas, microrganismos, gases e outros aditivos. O material que encapsula o material do núcleo para obter a gelificação da microencapsulação é chamado de material da parede.
03.Material da parede
Polímeros naturais, polímeros semissintéticos e polímeros sintéticos podem ser usados como materiais de encapsulamento de microcápsulas. Dependendo das propriedades da substância encapsulada (núcleo da cápsula), os materiais do núcleo solúveis em óleo precisam selecionar materiais de parede solúveis em água, e os materiais do núcleo solúveis em água precisam selecionar materiais de parede solúveis em óleo, ou seja, o material do núcleo e o o material da parede é insolúvel e não reativo.
O material da parede da microcápsula deve estar em conformidade com os padrões nacionais de aditivos alimentares, ser não tóxico, ter boas propriedades de formação de filme, fluidez e baixa higroscopicidade, e não deve reagir quimicamente com o material do núcleo.
Portanto, os materiais de parede podem frequentemente ser divididos nas seguintes categorias:
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categoria |
Substância |
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Materiais poliméricos naturais |
Amido, sacarose, maltodextrina, xarope de milho, celulose, quitosana, proteína de soja, proteína de soro de leite, gliadina, colofónia parafina, ácido esteárico, lecitina, alginato, goma arábica, gelatina, ágar, etc. |
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Materiais poliméricos semissintéticos |
Metilcelulose, etilcelulose, carboximetilcelulose, nitrocelulose, hidroxipropilcelulose, amido modificado, etc. |
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Materiais poliméricos sintéticos |
Polietileno, cloreto de polivinila, poliestireno, polibutadieno, poliamida, poliéster, poliéter, poliacrilamida, borracha sintética, poliaminoácido, ácido poliacrílico, etc. |
Morfologia das microcápsulas
Devido aos diferentes materiais do núcleo, materiais da parede e métodos de microencapsulação, o tamanho, a morfologia e a estrutura das microcápsulas variam muito. O diâmetro das partículas das microcápsulas varia de alguns mícrons a vários milhares de mícrons, geralmente de 5 a 200um, e a espessura da parede da cápsula é de 0,5 a 150um. Atualmente, microcápsulas em escala milimétrica variando de vários milímetros em tamanho até microcápsulas em escala nanométrica variando de 0,1 a 1 nm foram alcançadas.
Os tamanhos das microcápsulas preparadas por vários métodos diferentes são mostrados na tabela a seguir:
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Método de microencapsulação |
Faixa de tamanho de partícula (um) |
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Secagem por pulverização |
20-150 |
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Revestimento de suspensão a ar |
50-10000 |
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Método de saco de panela |
＞500 |
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Coagulação simples/complexa |
1-500 |
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Lipossomas |
0.1-1 |
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Tecnologia de nanomicrocápsulas |
＜0.1 |
Métodos de tecnologia de microcápsulas
Existem muitos métodos de tecnologia de microcápsulas, mas a aplicação na indústria alimentícia inclui principalmente polimerização interfacial, método de furo afiado, método de secagem por pulverização, método de resfriamento por pulverização, método de extrusão e método de suspensão a ar.
01. Método de polimerização interfacial
O material do núcleo é emulsionado por um emulsionante adequado e adicionado à solução do material da parede. O reagente é adicionado para iniciar a polimerização, um filme polimérico é formado na superfície da gota e então as microcápsulas são separadas da fase oleosa ou da fase aquosa. As microcápsulas preparadas por este método apresentam boa densidade, condições de reação suaves e taxa de reação rápida.
02.Método de furo afiado
Primeiro, o material do núcleo é dissolvido na solução do material da parede e, em seguida, é solidificado e formado por um determinado recipiente e adicionado ao líquido solidificante. É solidificado e formado por coprecipitação, e a secagem a vácuo é utilizada para obter o produto microcápsula. Normalmente, um agente de cura é adicionado ou é utilizada condensação térmica, e a cura também pode ser obtida complexando polímeros com diferentes cargas.
03.Método de secagem por spray
O material do núcleo é adicionado à solução de material de parede pré-liquefeito para formar um sistema de dispersão térmica e seco por pulverização em um fluxo de ar quente para evaporar o material de parede e fixar a membrana da cápsula para formar a substância necessária. Este método é adequado para substâncias sensíveis ao calor, com baixo custo e processo simples, mas as substâncias ativas são facilmente inativadas, a taxa de encapsulamento é baixa e o consumo de energia é alto.
04.Método de resfriamento por névoa
O material do núcleo é misturado com óleo fundido para formar um líquido fundido e, após formar partículas finas de microcápsulas com um atomizador, o material da parede é rapidamente resfriado com ar frio para solidificar em microcápsulas. Este método é adequado para substâncias sensíveis ao calor para proteger a atividade do material do núcleo.
05. Método de extrusão
O material do núcleo é disperso no açúcar derretido e depois colocado na solução de desidratação após extrusão e trefilação. O material de açúcar solidifica e o material do núcleo é incorporado nele. Em seguida, o produto microcápsula é obtido por trituração, separação e secagem. O material da parede desse processo geralmente utiliza sacarose, maltodextrina e amido modificado, que é usado principalmente para tecnologia de microencapsulação, como materiais aromatizantes e óleos essenciais, mas a taxa de incorporação é baixa.
06. Método de suspensão a ar
Primeiro, o material do núcleo granular sólido é disperso e suspenso no fluxo de ar transportador e, em seguida, o material da parede é pulverizado no material do núcleo circulante na câmara de encapsulamento. O material de encapsulamento é suspenso no fluxo de ar ascendente e o produto é seco com base na regulação de umidade do próprio fluxo de ar transportador. Este método só é aplicável à embalagem de materiais de núcleo sólido e geralmente é usado para sabores, especiarias e vitaminas solúveis em gordura.
Aplicação da tecnologia de microencapsulação na indústria alimentícia
Devido às suas vantagens únicas, a tecnologia de microencapsulação tem sido amplamente utilizada em vários tipos de alimentos, o que resolveu com sucesso problemas que os processos tradicionais não conseguem resolver e promoveu o rápido desenvolvimento da indústria alimentar.
01.Microencapsulação de óleos e gorduras
Os óleos e gorduras são substâncias importantes na vida quotidiana das pessoas e no processamento de alimentos, mas são facilmente oxidados e deterioram-se, produzindo maus sabores, e têm pouca fluidez, o que torna a embalagem e o consumo inconvenientes. Portanto, é necessário utilizar a tecnologia de microencapsulação para manter suas propriedades funcionais.
02.Microencapsulação de sabores e especiarias
Sabores e extratos de especiarias são altamente voláteis e facilmente oxidados para alterar seus sabores. Portanto, para evitar a volatilização de sabores e reações com outras substâncias, métodos de microencapsulação podem ser utilizados para converter especiarias líquidas em pós sólidos para melhorar a estabilidade e praticidade.
Geralmente, gelatina, goma arábica, carboximetilcelulose, etilcelulose, dextrina, etc. podem ser selecionados como materiais de parede, e produtos de microencapsulação de sabores e especiarias podem ser preparados pelo método de furo afiado, método de extrusão, método de secagem por pulverização, método de resfriamento por pulverização, etc.
03.Microencapsulação de pigmentos
Muitos pigmentos comestíveis são solúveis em óleo e apresentam baixa estabilidade. Em particular, os pigmentos naturais são muito sensíveis à luz, ao calor, ao oxigênio, aos ácidos e aos álcalis e são propensos ao desbotamento ou à descoloração. A microencapsulação pode evitar fatores ambientais que causam alterações de pigmentos e também pode melhorar a dispersibilidade e solubilidade de pigmentos solúveis em óleo em soluções aquosas.
04.Microencapsulação de probióticos
A atividade dos produtos probióticos será reduzida sob a ação do ácido gástrico, e a tecnologia de microencapsulação pode proteger os probióticos contra ambientes adversos. Materiais de parede entérica são usados para evitar danos causados pelo suco gástrico, para que o maior número possível de bactérias vivas possa atingir o intestino, o que é verdadeiramente benéfico para a saúde.
05.Microencapsulação de antioxidantes
Substâncias antioxidantes como vitaminas, flavonóides, polifenóis do chá, BHT, etc. são amplamente utilizadas na alimentação, mas essas substâncias são relativamente instáveis e facilmente afetadas pelo ambiente externo. Portanto, é necessário alterar suas propriedades características através da tecnologia de microencapsulação.
06.Microencapsulação de acidulantes e edulcorantes
Os acidulantes podem promover a oxidação dos alimentos, afetar o pH original dos alimentos e causar a deterioração dos alimentos. Portanto, os acidulantes podem ser encapsulados através da tecnologia de microencapsulação para evitar o contato direto com os alimentos e prolongar a vida útil dos alimentos.
A produção de acidulantes microencapsulados geralmente utiliza métodos físicos, como o uso de óleos hidrogenados, ácidos graxos e outros materiais para encapsular acidulantes e resfriá-los para formar microcápsulas. Essa tecnologia tem sido amplamente utilizada no processamento de recheios de tortas, pós para pastelaria, bebidas sólidas e carnes.
Os adoçantes microencapsulados podem reduzir a higroscopicidade, melhorar a fluidez e prolongar a doçura. O adoçante da goma de mascar Wrigley é uma microcápsula revestida com óleo endurecido, que melhora a estabilidade e o tempo de armazenamento.
07.Microencapsulação de agentes fermentadores
O uso da tecnologia de microencapsulação para encapsular agentes fermentadores pode fazer com que os agentes fermentadores reajam apenas sob condições apropriadas para evitar reações antes do cozimento.
08.Microencapsulação de preparações enzimáticas
As preparações enzimáticas são amplamente utilizadas na alimentação, mas são facilmente danificadas pelo ambiente externo. Portanto, certas substâncias poliméricas podem ser utilizadas como materiais de parede para encapsular uma variedade de enzimas na forma de microcápsulas em membranas semipermeáveis. As preparações enzimáticas microencapsuladas são feitas para manter a atividade enzimática, prolongar o tempo de ação e realizar produção ou fermentação enzimática contínua.
09.Microencapsulação de conservantes
Adicionar conservantes diretamente aos alimentos afetará a qualidade do produto, portanto essas substâncias podem ser microencapsuladas antes de serem adicionadas aos alimentos. Usar graxa endurecida como material de parede para incorporar ácido sórbico pode não apenas evitar o contato direto entre ácido sórbico e produtos cárneos, mas também liberar lentamente ácido sórbico através do efeito de liberação sustentada do material de parede para desempenhar um papel na preservação e esterilização.
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Tecnologia de microencapsulação da HSF
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