Microcápsulas y tecnología de microcápsulas.
01.Microcápsulas
Se refiere a un microenvase o paquete con una cubierta de polímero. Su tamaño generalmente oscila entre 5-200μm y su forma varía, dependiendo de las materias primas y métodos de preparación.
02.Tecnología de microencapsulación
Se refiere a la tecnología de encapsular sólidos, líquidos o gases en cápsulas pequeñas y selladas para que sólo puedan liberarse a un ritmo controlado bajo condiciones específicas.
Entre ellos, la sustancia encapsulada se denomina material central, e incluye sabores y fragancias, acidulantes, edulcorantes, pigmentos, lípidos, vitaminas, minerales, enzimas, microorganismos, gases y otros aditivos. El material que encapsula el material del núcleo para lograr la gelificación de microencapsulación se denomina material de pared.
03.Material de la pared
Se pueden utilizar polímeros naturales, polímeros semisintéticos y polímeros sintéticos como materiales de encapsulación de microcápsulas. Dependiendo de las propiedades de la sustancia encapsulada (núcleo de la cápsula), los materiales del núcleo solubles en aceite necesitan seleccionar materiales de pared solubles en agua, y los materiales del núcleo solubles en agua necesitan seleccionar materiales de pared solubles en aceite, es decir, el material del núcleo y el El material de la pared es insoluble y no reactivo.
El material de la pared de la microcápsula debe cumplir con las normas nacionales sobre aditivos alimentarios, no ser tóxico, tener buenas propiedades de formación de película, fluidez y baja higroscopicidad, y no debe reaccionar químicamente con el material del núcleo.
Por lo tanto, los materiales de las paredes a menudo se pueden dividir en las siguientes categorías:
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categoría |
Sustancia |
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Materiales poliméricos naturales. |
Almidón, sacarosa, maltodextrina, jarabe de maíz, celulosa, quitosano, proteína de soja, proteína de suero, gliadina, parafina, ácido esteárico, lecitina, alginato, goma arábiga, gelatina, agar, etc. |
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Materiales poliméricos semisintéticos. |
Metilcelulosa, etilcelulosa, carboximetilcelulosa, nitrocelulosa, hidroxipropilcelulosa, almidón modificado, etc. |
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Materiales poliméricos sintéticos. |
Polietileno, cloruro de polivinilo, poliestireno, polibutadieno, poliamida, poliéster, poliéter, poliacrilamida, caucho sintético, poliaminoácido, ácido poliacrílico, etc. |
Morfología de las microcápsulas.
Debido a los diferentes materiales del núcleo, materiales de las paredes y métodos de microencapsulación, el tamaño, la morfología y la estructura de las microcápsulas varían mucho. El diámetro de las partículas de las microcápsulas varía desde unas pocas micras hasta varios miles de micras, generalmente de 5 a 200um, y el espesor de la pared de la cápsula es de 0,5 a 150um. En la actualidad, se han logrado microcápsulas a escala milimétrica que van desde varios milímetros de tamaño hasta microcápsulas a escala nanométrica que van desde 0,1 a 1 nm.
Los tamaños de las microcápsulas preparadas mediante varios métodos diferentes se muestran en la siguiente tabla:
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Método de microencapsulación |
Rango de tamaño de partículas (um) |
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Secado por aspersión |
20-150 |
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Recubrimiento de suspensión neumática |
50-10000 |
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Método de bolsa de olla |
＞500 |
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Coagulación simple/compleja |
1-500 |
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liposomas |
0.1-1 |
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Tecnología de nanomicrocápsulas |
＜0.1 |
Métodos de tecnología de microcápsulas.
Existen muchos métodos de tecnología de microcápsulas, pero la aplicación en la industria alimentaria incluye principalmente la polimerización interfacial, el método de orificios afilados, el método de secado por aspersión, el método de enfriamiento por aspersión, el método de extrusión y el método de suspensión en aire.
01.Método de polimerización interfacial.
El material del núcleo se emulsiona mediante un emulsionante adecuado y se añade a la solución del material de la pared. Se agrega el reactivo para iniciar la polimerización, se forma una película de polímero en la superficie de la gotita y luego las microcápsulas se separan de la fase oleosa o acuosa. Las microcápsulas preparadas mediante este método tienen buena densidad, condiciones de reacción suaves y velocidad de reacción rápida.
02.Método de agujero afilado
Primero, el material del núcleo se disuelve en la solución del material de la pared, luego se solidifica y se forma en un recipiente determinado y se agrega al líquido solidificador. Se solidifica y se forma por coprecipitación y se utiliza secado al vacío para obtener el producto de microcápsula. Generalmente se añade un agente de curado o se utiliza condensación térmica, y el curado también se puede lograr complejando polímeros con diferentes cargas.
03.Método de secado por aspersión
El material del núcleo se agrega a la solución de material de pared prelicuado para formar un sistema de dispersión térmica y se seca por aspersión en un flujo de aire caliente para evaporar el material de pared y fijar la membrana de la cápsula para formar la sustancia requerida. Este método es adecuado para sustancias sensibles al calor, tiene un costo bajo y un proceso simple, pero las sustancias activas se inactivan fácilmente, la tasa de encapsulación es baja y el consumo de energía es alto.
04.Método de enfriamiento por niebla
El material del núcleo se mezcla con aceite fundido para formar un líquido fundido y, después de formar partículas finas de microcápsulas con un atomizador, el material de la pared se enfría rápidamente con aire frío para solidificarse en microcápsulas. Este método es adecuado para sustancias sensibles al calor para proteger la actividad del material del núcleo.
05.Método de extrusión
El material del núcleo se dispersa en el material de azúcar derretido y luego se coloca en la solución de deshidratación después de la extrusión y el estirado. El material de azúcar se solidifica y el material del núcleo queda incrustado en él. Luego, el producto de la microcápsula se obtiene triturando, separando y secando. El material de pared de este proceso generalmente utiliza sacarosa, maltodextrina y almidón modificado, que se utiliza principalmente para tecnología de microencapsulación, como materiales aromatizantes y aceites esenciales, pero la tasa de inclusión es baja.
06.Método de suspensión neumática
Primero, el material del núcleo granular sólido se dispersa y suspende en el flujo de aire portador, y luego el material de la pared se rocía sobre el material del núcleo que circula en la cámara de encapsulación. El material de encapsulación se suspende en el flujo de aire ascendente y el producto se seca confiando en la regulación de la humedad del propio flujo de aire portador. Este método sólo es aplicable al envasado de materiales de núcleo sólido y generalmente se utiliza para sabores, especias y vitaminas liposolubles.
Aplicación de la tecnología de microencapsulación en la industria alimentaria.
Debido a sus ventajas únicas, la tecnología de microencapsulación se ha utilizado ampliamente en varios tipos de alimentos, lo que ha resuelto con éxito problemas que los procesos tradicionales no pueden resolver y ha promovido el rápido desarrollo de la industria alimentaria.
01.Microencapsulación de aceites y grasas
Los aceites y las grasas son sustancias importantes en la vida diaria de las personas y en el procesamiento de alimentos, pero se oxidan y deterioran fácilmente produciendo malos sabores y tienen poca fluidez, lo que dificulta su envasado y consumo. Por tanto, es necesario utilizar tecnología de microencapsulación para mantener sus propiedades funcionales.
02.Microencapsulación de sabores y especias.
Los sabores y extractos de especias son muy volátiles y se oxidan fácilmente para cambiar sus sabores. Por lo tanto, para evitar la volatilización de sabores y reacciones con otras sustancias, se pueden utilizar métodos de microencapsulación para convertir especias líquidas en polvos sólidos para mejorar la estabilidad y la practicidad.
Generalmente, se pueden seleccionar gelatina, goma arábiga, carboximetilcelulosa, etilcelulosa, dextrina, etc. como materiales de pared, y se pueden preparar productos de microencapsulación de sabores y especias mediante el método de orificios afilados, el método de extrusión, el método de secado por aspersión, el método de enfriamiento por aspersión, etc.
03.Microencapsulación de pigmentos
Muchos pigmentos comestibles son solubles en aceite y tienen poca estabilidad. En particular, los pigmentos naturales son muy sensibles a la luz, el calor, el oxígeno y los ácidos y álcalis, y son propensos a decolorarse o decolorarse. La microencapsulación puede evitar factores ambientales que causan cambios en los pigmentos y también puede mejorar la dispersabilidad y solubilidad de los pigmentos solubles en aceite en soluciones acuosas.
04.Microencapsulación de probióticos
La actividad de los productos probióticos se reducirá bajo la acción del ácido gástrico y la tecnología de microencapsulación puede proteger a los probióticos contra ambientes adversos. Los materiales de la pared entérica se utilizan para prevenir el daño causado por el jugo gástrico, de modo que la mayor cantidad posible de bacterias vivas puedan llegar a los intestinos, lo que es realmente beneficioso para la salud.
05.Microencapsulación de antioxidantes
Las sustancias antioxidantes como vitaminas, flavonoides, polifenoles del té, BHT, etc. se utilizan ampliamente en los alimentos, pero estas sustancias son relativamente inestables y se ven fácilmente afectadas por el entorno externo. Por tanto, es necesario cambiar sus propiedades características mediante la tecnología de microencapsulación.
06.Microencapsulación de acidulantes y edulcorantes
Los acidulantes pueden promover la oxidación de los alimentos, afectar el pH original de los alimentos y provocar su deterioro. Por tanto, los acidulantes se pueden encapsular mediante tecnología de microencapsulación para evitar el contacto directo con los alimentos y prolongar la vida útil de los mismos.
La producción de acidulantes microencapsulados suele utilizar métodos físicos, como el uso de aceites hidrogenados, ácidos grasos y otros materiales para encapsular acidulantes y enfriarlos para formar microcápsulas. Esta tecnología se ha utilizado ampliamente en el procesamiento de rellenos para tartas, polvos de repostería, bebidas sólidas y carne.
Los edulcorantes microencapsulados pueden reducir la higroscopicidad, mejorar la fluidez y prolongar el dulzor. El edulcorante del chicle Wrigley es una microcápsula recubierta con aceite endurecido, que mejora la estabilidad y el tiempo de almacenamiento.
07.Microencapsulación de agentes leudantes.
El uso de tecnología de microencapsulación para encapsular agentes leudantes puede hacer que los agentes leudantes reaccionen solo en condiciones apropiadas para evitar reacciones antes de hornear.
08.Microencapsulación de preparados enzimáticos.
Las preparaciones enzimáticas se utilizan ampliamente en los alimentos, pero el entorno externo las daña fácilmente. Por lo tanto, se pueden utilizar determinadas sustancias poliméricas como materiales de pared para encapsular una variedad de enzimas en forma de microcápsulas en membranas semipermeables. Las preparaciones de enzimas microencapsuladas se elaboran para mantener la actividad enzimática, prolongar el tiempo de acción y realizar una producción o fermentación enzimática continua.
09.Microencapsulación de conservantes.
Agregar conservantes directamente a los alimentos afectará la calidad del producto, por lo que estas sustancias se pueden microencapsular antes de agregarlas a los alimentos. El uso de grasa endurecida como material de pared para incrustar ácido sórbico no solo puede evitar el contacto directo entre el ácido sórbico y los productos cárnicos, sino que también libera lentamente ácido sórbico a través del efecto de liberación sostenida del material de pared para desempeñar un papel en la conservación y esterilización.
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La tecnología de microencapsulación de HSF
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