收稿日期:2000-04-12。
作者简介:余若冰,湖北工学院化工系高分子材料专业研究生。现从事微胶囊的研究工作。
微胶囊与微胶囊技术
余若冰 彭少贤 郦华兴
(湖北工学院化工系,武汉,430068)
杨敬宇 汪秉坤
(武汉塑料十一厂,430010) (武汉马应龙药业公司,430064)
摘要:介绍了微胶囊、微胶囊的包囊材料的种类及选用原则、微胶囊囊芯物的种类。重点介绍微胶囊化技术,主要的制备方法有水相分离法、有机相分离法、复相乳液聚合法、乳液聚合法、界面聚合法、界面沉积法,后面三种方法主要用来制备纳米微胶囊。对微胶囊建立特性参数进行表征,并对微胶囊的大小、膜厚、微胶囊膜的孔径对微胶囊的扩散性能的影响进行探讨。预测了微胶囊技术的发展前景。
关键词: 微胶囊 微胶化 技术
微胶囊是由天然或合成高分子制成的微型容器,直径一般为1～1000μm 。含固体微胶囊的形状与囊内固体相同,含液体或固体的微胶囊形状是球形的。微胶囊技术包括微胶囊的制备技术和应用技
术。即采用特定的方法和特定的设备,使高分子材料包封住药品、涂料及反应试剂等,制成微胶囊,然后将制备的微胶囊通过一些其他的工艺,再制成具有优良特性的产品。
广义地说,微胶囊具有改善和提高物质表观及其性质的能力。更确切的说,微胶囊能够储存微细状态的物质,并在需要时释放该物质。微胶囊亦可转变物质的颜色、形状、重量、体积、溶解性、反应性、耐久性、压敏性、光敏性等特点。正因为以上特点,所以微胶囊已被广泛地用于医药、农药、涂料、生物固定化技术等行业。
1 微胶囊包囊材料
1.1 微胶囊包囊材料的选择原则
包囊材料应是可以掩盖或改变囊芯物不良性质的载体。选择微胶囊包囊材料应根据被包囊物质的性质、微胶囊产品的应用性能要求;包囊材料应具有足够的渗透性、稳定性、溶解性、粘度、介电性能、吸湿性;囊材对囊芯物有足够的包裹率,易于成囊。
此外,包囊材料的价格也是选择包囊材料所需考虑的因素。
1.2 微胶囊包囊材料
包囊材料可分为天然高分子材料、半合成高分
子材料、合成高分子材料三大类。天然高分子材料为可胶凝的胶体材料,如明胶、阿拉伯胶及淀粉等[1～3]
,这类材料无毒,成膜性好,但是机械强度差,原料质量不稳定。以天然高分子为包囊材料的微胶囊制备方法有许多,主要采用复凝聚法及其改进方法。半合成高分子材料以纤维素衍生物为主,如羧甲基纤维素钠(CMC -Na )、邻苯二甲酸醋酸纤维素(CAP )、乙基纤维素(EC ),纤维素衍生物的优点是毒性小、粘度大、成盐后溶解度增加,缺点是易水解,不耐高温,耐酸性差。在半合成高分子材料中,乙基纤维素(EC )适用于非水体系絮凝工艺制备微胶囊;醋酸纤维素酯适用于非水体系絮凝工艺和水体系中单凝聚的工艺制备微胶囊[4]。合成高分子材料(聚丁二烯、聚乙烯、聚乙烯醇缩醛、聚醚、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、环氧树脂、合成橡胶等)的特点是成膜性好,化学性能好,稳定性好[5]。随着药物控释技术的发展,合成生物降解型高分子材料将成为该领域的热点。由于此种材料可生物降解,也不会在体内滞留,
所以得到人们的关注,如聚乙烯吡咯烷酮(PVP )[6]
、现 代 塑 料 加 工 应 用
第12卷第6期 Modern P lastics Processing and A pplicatio ns 2000年12月
聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸(PLA)、聚膦腈[7]、多聚原酸酯、多聚磷酸酯和假性多聚氨基酸等[8]。
2 微胶囊的囊芯物
被高分子包囊材料所包裹的物质叫囊芯物。多数的气体、液体和固体材料可以被包封在微胶囊中,被包封的材料可以是亲水的亦可以是疏水的,如成像显色微胶囊,包囊了无色染料、光氧化剂及有机化合物,曝光时,囊芯物显影成像。而作为光记录介质和光敏记录材料的微胶囊,则包囊有卤化银、还原介质[9]、可聚合化合物、彩色成像剂和固体精细粒子[10],在热和光的作用下,显影成像。在药物微胶囊中,除主药外,还加入附加剂,如稳定剂、稀释剂以及控制药物释放的阻滞剂等。总之,囊芯物的品种极其繁多,如溶剂、增塑剂、色料、燃料、催化剂、香料、交联剂、化学反应剂、显色剂、药物、生物材料、食品、化学药剂、泡胀剂、防锈剂等。
3 微胶囊化技术
微胶囊化的关键在于包封囊芯物成膜,有时还需使膜固化。为了实现包囊化,包囊膜的表面张力应小于囊芯物的表面张力[11]。微胶囊制备方法大致可分为物理化学方法、化学方法和物理机械方法,本文重点介绍以下几种。
3.1 水相分离法
凝聚现象与胶体物质由溶液中沉析或絮凝现象密切相关,凡能引起沉析的因素都能引起凝聚。这些因素包括胶体间电荷的中和以及亲水胶粒周围水相溶剂层的消失。对于凝聚机理通常认为有两种可能,一是被包裹的材料逐渐被新形成的凝聚核所包埋,二是先形成较大的凝聚体,然后再进行包埋。水相分离法可分为复凝聚法和单凝聚法。
3.1.1 复凝聚法
复凝聚法就是利用两种带相反电荷的高分子包囊材料的相互交联,使包囊材料的溶解度降低,而从溶液中凝聚析出微胶囊。实现复凝聚的必要条件是有关的两种聚合物离子的电荷相反,且混合物中离子数量在电学上恰好相等。同时,体系的pH值、温度、浓度以及盐含量都对凝聚相的构成及数量有很大的影响。复凝聚微胶囊化技术由下列3步构成: (1)被包囊物质在聚电解质水溶液中扩散;(2)加入带相反电荷的另一种聚电解质水溶液,并在囊芯物周围形成沉析;(3)凝聚层的凝胶与固化。而明胶-阿拉伯胶微胶囊就是最典型的复凝聚法工艺。
在复凝聚法中,微胶囊化是在水溶液中进行的,故芯材必须是非水溶性的固体粉末或液体。它的优点是非水溶性的液体材料不仅能被微胶囊化而且具有高效率和高产率。
3.1.2 单凝聚法
单凝聚法是指在溶有高分子包囊材料的水溶液中加入油溶性囊芯物,分散,再加入强亲水性非电解质(乙醇、丙酮)或亲水性电解质(硫酸钠、硫酸铵)凝聚剂,使大量的水与凝聚剂结合,由此导致高分子包囊材料溶解度降低,凝聚分离出来形成微胶囊。如果选择适当的温度、pH值、溶剂或盐等条件,则任何聚合物的水溶液都能发生单凝聚。由于单凝聚体系中常应用水、明胶和醇,因此,微胶囊化的芯材应该既不溶于水,也不溶于醇。在使用单凝聚法微胶囊化时,控制微胶囊的大小较为困难,所以该法逊色于使用复凝聚法微胶囊化。
3.2 有机相分离法
有机相分离法是指在作为囊壁材料的聚合物有机溶液中,加入一种对该聚合物不溶的液体(非溶剂),引起相分离而形成微胶囊。所分离出来的聚合物数量和状态取决于聚合物的浓度、加入非溶剂的量及温度。本法所用囊芯物可以是水溶性,亲水性的固体或液体物质,但在包囊溶剂与非溶剂中均不溶解,也无化学反应发生。所用包囊材料及溶剂和非溶剂如表1。
表1 包囊材料及溶剂和非溶剂的种类
囊材溶剂非溶剂
乙基纤维素四氯化碳(或苯)石油醚醋酸纤维素丁酯丁酮异丙醚
聚氯乙烯四氢呋喃(或环己酮)水(或乙二醇)聚醋酸乙烯酯氯仿乙醇苯乙烯马来酸共聚物乙醇醋酸乙酯
聚乙烯二甲苯正己烷
3.3 复相乳液法
复相乳液法是制备芯材为水溶液的微胶囊的一种重要方法。其原理是:将壁材与芯材的混合物以
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微滴状态分散到介质中,随后,挥发性的分散介质急骤从液滴中蒸除,形成囊壁,再通过加热、减压、搅拌、溶液萃取、冷却或冻结的手段将囊壁中的溶剂除去而实现微胶囊化。常根据包囊材料的性质制成W/O/W或O/W/O的乳液体系。稳定剂对液滴的形成非常重要,通过在液滴的表面形成一层保护层,从而减少了彼此间的凝聚。常用的乳化稳定剂有聚乙烯醇、明胶、司班、吐温等。要根据乳化剂的HLB 值进行选择。由于乳液液滴的大小直接决定了最终微胶囊的尺寸,所以乳化剂的选择和用量相当重要。在复相乳液法中溶剂的提取及挥发都存在着一个溶剂从液滴向周围介质扩散的过程。提取速度快时微胶囊表面呈现多孔性,而蒸发的方法则可形成相当光滑的表面[12]。搅拌速度对乳液液滴的形成有很重要的影响,所以在制备纳米级微胶囊时,常在均化器中高速搅拌或者在强烈的超声波下制成乳化液,才能形成粒径更小的纳米级微胶囊。同时,高分子溶液的粘度对微胶囊的大小也有影响,粘度大,粒径也随之增大,同时微胶囊表面也比较粗糙。
在复相乳液法制备微胶囊过程中pH值不发生变化,也不需要特殊的试剂。通常为了提高微胶囊收率和制剂稳定性,常采用乙基纤维素为包囊材料。
3.4 乳液聚合
乳液聚合[13]是制备纳米微胶囊的重要方法。乳液聚合法既可适用于连续的水相,也可适用连续的有机相。典型的在连续水相中乳液聚合的方法如下:首先,单体分散于水相进入乳化剂胶束,形成有乳化剂稳定的单体液滴,然后通过引发或高能辐射在水相中聚合。聚甲基丙烯酸甲酯、聚烷基异氰酸酯、聚丙烯酸共聚物微胶囊均可通过此法制得。由于有机相作为连续相的乳液聚合均使用大量的有机溶剂和有毒的表面活性剂,所以在制药方面受到限制。将超声波(20～50kHz)用于乳液聚合,可提高单体的正常转化率,提高聚合物在囊芯物上的厚度[14]。超声波对聚合反应的影响,主要在反应的初始阶段,其原理在于超声的空穴作用。使用低能量超声,微胶囊覆盖好,用高能量的超声,分散性好。
3.5 界面聚合
界面聚合[15]也是制备纳米微胶囊的重要方法。其原理是将两种活性单体分别溶解在不同的溶剂中,当一种溶液被分散在另一种溶液中时,溶液界面处发生聚合反应而形成微胶囊。界面聚合反应通常要求参加反应的两种或多种官能团之间容易反应,反应是相界面的扩散控制。凡能进行界面缩聚反应的单体都可用来进行界面聚合法的微胶囊化,但用的较多的是聚酰胺、聚酯和聚氨酯。一般来说,通过控制单体浓度、吸附的单体量和接触时间等,可以有效的控制囊壁的厚度。界面聚合反应进行的速度很快。在界面聚合制备微胶囊过程中,搅拌速度、乳化剂的浓度对第一种单体分散液滴大小有直接影响。
3.6 界面沉积法
界面沉积法是一种制备纳米微胶囊的新方法[16]。典型的例子是将PLA溶于丙酮,药物溶于油相,将所形成的丙酮-油体系注入到含有表面活性剂的水中,由于丙酮迅速地穿透界面,显著地降低了界面张力,自发形成纳米液滴,使得逐渐不溶的高分子向界面迁移、沉积,最终形成纳米微胶囊。
不同制法制得的微胶囊性能差别很大。界面聚合反应制得以聚氨酯、聚酯、聚脲、聚酰胺、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、脲醛树脂作包囊材料的微胶囊致密性好。以流动床法、喷雾干燥法制得的微胶囊产品致密性差,且颗粒直径相对较大。而水相分离法制得的微胶囊以明胶作包囊材料的微胶囊机械强度差,有一定的缓释性。
4 微胶囊的应用
从1954年第一个微胶囊产品(无碳复写纸)被开发以来,微胶囊技术作为一种有效的商品化方法被广泛利用,尤其在医药、农药、涂料、生物固定化技术和塑料阻燃剂等领域应用广泛。
在医药领域中,使药物微胶囊化后,可以达到以下功效:(1)可以大大减少服药次数,屏蔽药物的刺激性气味。如用乙基纤维素包囊维生素和阿斯匹林。(2)延长药物的生物活性,控制药物释放剂量,提高药物疗效。如用聚原酸酯包囊甲氨喋呤(M TX)可以延长生理活性,制成长效药物[17]。(3)选择适当方法,使微胶囊壁膜起到暂时隔离的作用,将微胶囊药品置于病灶附近,提高疗效,减少副作用。如可在特定pH条件下释放药物活性组分[18]。
(4)将脲酶和活性炭包在微胶囊中制备人工肾;用聚丙烯酸等包囊氟化碳可制备人工血液[19]。
微胶囊化固定技术在生物医学领域发展很快。目前,生物微胶囊固定技术已在细胞和酶的固定化,微生物和动植物细胞的大规模培养,药物控制释放,
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余若冰等.微胶囊与微胶囊技术
抗癌药物筛选,蛋白质等物质的分离等领域获得广泛的应用。以前,使用得最多的是海藻酸钠、壳聚糖类、丙烯酸酯类和琼脂类的生物微胶囊体系。但是这些体系存在许多缺点,限制了生物固定化技术的进一步应用。近年来出现的一种新型的NaCs-PDADMAC生物微胶囊,是由硫酸纤维素钠(NaCs)和聚二丙烯二甲基氯化铵(PDADMAC)等两种水溶性聚合物电解质构成的全新生物微胶囊。该种微胶囊制备方法简单,生物相容性好,具有很好的应用前景[20]。
微胶囊化技术应用于农药可降低口服毒性,降低皮肤毒性,提高残存物活性,降低土壤迁移,降低挥发性,提高抗UV辐射能力,降低植物毒性,提高与不相配农药的复配能力[21]。如有机磷杀虫剂0,0-二甲基-0-(4-硝基间甲基苯)硫化磷脂微胶囊化可以降低用药次数,降低毒性。将菊酯类杀虫剂α-氰基-3-苯氧基苄基-2,2,3,3-四甲基环丙烷羧酸酯微胶囊化后,降低了口服毒性[22]。
在涂料领域,可以将10～80μm的无机颜料微胶囊化,再与软质树脂如聚氨酯配合使用可以实现完全消光,制成所谓的“感觉涂料”,这是高档涂料的一个重要发展方向。在示温涂料中,随着示温涂料趋向于低温,微胶囊化技术可用于制备可逆或不可逆热变色材料。将螺吡腩类光变色物质微胶囊化后,可用于纺织品染色,制成光变色纺织品[23]。
在阻燃剂领域,SBC是一种阻燃性能优异的阻燃剂,与通用高分子材料具有优良的相容性,无毒,挥发性低,但稳定性比较低。通过采用密胺改性脲醛树脂微胶囊化包囊工艺后可以使SBC-2050的热分解温度从185℃提高到220℃,SBC-3540的热分解温度从175℃提高到210℃[24]。红磷是一种优良的塑料阻燃剂,但是它本身带色,易氧化吸湿成酸,通过无机和有机树脂复层微胶囊化红磷阻燃剂阻燃效果比普通红磷好,并且色泽浅,缓释长效,减少了粉尘污染[25]。
其他还有许多领域应用微胶囊化产品,如香料、化妆品、胶粘剂、液晶、食品、树脂固化剂等。
5 微胶囊的特性表征及传质规律
5.1 微胶囊的特性表征
微胶囊的主要功能是保护膜内物质和控制物质渗透,因此膜的强度和渗透特性是微胶囊的主要性能指标。目前,国际上通用截割相对分子质量[26]作为微胶囊的重要性能表征。然而截割相对分子质量只反映了微胶囊对不同相对分子质量溶质的阻隔能力,对于低于截割相对分子质量的溶质分子就不能予以反映。鉴于微胶囊的阻隔作用与超滤膜(截留蛋白)和微滤膜(截留细胞)相仿,而微胶囊传质机理则与透析相似[27,28]。因此可以建立以下特性表征参数。
5.1.1 平衡分配系数K
平衡分配系数是平衡状态下溶质在微胶囊中的浓度和主体溶液的浓度之比。反映了微胶囊膜在平衡状态下对物质的整体透过能力。
5.1.2 截留率R
截留率是溶质在主体溶液中的浓度和溶质在微胶囊中浓度之差占溶质在主体溶液中的浓度的百分率。截留率反映了不同相对分子质量溶质通过微胶囊膜的透过特性。
5.1.3 截割相对分子质量
截割相对分子质量被定义为微胶囊膜不能透过的大分子的最低相对分子质量。
5.1.4 最大孔径d equ
截割相对分子质量一定程度上反映了膜孔径的大小,其最大孔径不会超过截割相对分子质量所对应的分子的直径。
5.1.5 透过速率J
透过速率为单位时间单位胶囊外表面透过的溶质的质量。
5.2 传质规律[29]
微胶囊不论用于什么方面,都涉及到物质的截留和传递,而微胶囊的大小、微胶囊膜的厚度、微胶囊膜的孔径都不同程度的影响微胶囊膜的渗透扩散性能。
5.2.1 扩散系数的影响
微胶囊的扩散过程包括两部分:一是微胶囊膜中的传递过程,有效扩散过程系数D m(常数);二是微胶囊内的传递过程,有效扩散系数为D i(常数),两者都为非稳定扩散。D是膜相有效扩散系数和膜内有效扩散系数的比值,反映了膜相和膜内扩散阻力的大小。D远大于1时,膜内扩散为控制扩散;D为1时,则D m=D i,底物在膜相与膜内具有相同的扩散能力;D远小于1时,膜相扩散为速率控制步骤,传质阻力主要集中在膜相。
5.2.2 微胶囊粒径大小的影响
减小粒径等效于延长扩散时间。同时,粒径的
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减小还会增加微胶囊的传质面积。5.2.3 膜厚的影响
D 远大于1时,膜厚对扩散没有影响;D 小于1时,膜越厚,越慢达到平衡,平衡浓度越低;D 越小,膜厚影响越大,微胶囊内部浓度分布越慢趋于平衡,平衡浓度越低。
综上所述,通过控制微胶囊的制备条件提高微胶囊膜的通透性以增大膜相扩散系数,在制备条件允许的情况下尽量减小粒径,在保证膜强度的前提下减小膜厚度。
6 结语
微胶囊化技术作为一种有效的商品化技术具有很大的应用领域。最近,在无机壁膜和有机壁膜领域,纳米胶囊已成为研究热点。用纳米管包囊酶时,
可作为生物传感器探测生物分子。目前,碳纳米胶囊的研究重点在于纳米管的合成技术
[30]
。酶的有
机膜微胶囊化也正在向纳米化发展。作为微胶囊化技术的延伸,纳米技术将具有更为广阔的发展前景。
参 考 文 献
1 PCT Int WO 92181642 CN 10627443 US P 5176903
4 鲛岛政曦.粉体工学会志,1989,(12):843
5 Finch C A .Chem Ind ,1985,(11):7526 JP 0509398
7 Aucock H R .Pol ym M ater Sci Eng ,1997,76:49
8 Ng S Y ,VandammeT ,Tayl ar M S et al .M icromol ecules ,1997,30:
770
9 PC T Int WO 930180610 JP 055331111 USP 3423489
12 Tice T R ,Gilly R M .J Controlled Release ,1985,2:34313 Kreuter J .Pharm Acta Helv ,1983,58:19614 Aw ard M .Chemistry Industry ,1990,(8):20
15 Al -k houri Fallouh N ,Roblot -Treupel ,Fess H et al .In t J Pharm ,
1986,28:125
16 Fessi H ,Puisieux F ,Devissaguet J P et al .Int J Pharm ,1989,55:
R1
17 常津,魏民,姚康德.中国生物医学工程学报,1999,(6):21618 USP 536463419 PCT Int W O 9301806
20 姚善泾,梅乐和.膜科学与技术,1999,19(1):2021 Gimeno M .J Environ S ci Health ,1996,B31(3):40722 吕建平,沙宗琳.安徽化工,1998,(3):823 Kitagaw a Y ,Hoshikaw a R .GB 227032124 吕建平,江国顺等.安徽化工,1998,(1):2725 陈永红.塑料科技,1998,(1):45
26 Goos en M F ,King G A ,M cknight C A et al .J M ember S ci ,1989,
41:323
27 凯斯廷R E .合成聚合物膜.王学松等译.北京:化学工业出版
社,1992
28 高以恒,叶凌碧.膜科学与技术.北京:科学出版社,198929 解玉冰,马小军,王毓福等.膜科学与技术,1997,17(4):5130 M ichael F .Chem Eng New ,1996,12:62
MICROCAPSULE AND MICROENCAPSULATION TEC HNOLOG Y
Yu Ruobing Peng Shao xian Li Huaxing (Department of Chemistry ,Hubei Polytechnic University )
Yang Jingyu Wang Bingkun (No .11Plastic Factory of Wuhan ) (Wuhan M ayinglong Medicinal Com pany )
ABSTRAC T
The microcapsule ,the kinds of materials used in manufacturing the w all of microcapsule and the internal
materials of microcapsule ,and the application of microcapsules have been described .The methods to prepare mi -crocapsule have been sig nificantly described that include w ater phase separation encapsulation ,organic phase sep -aration encapsulation ,multiple phase emulsion encapsulation ,emulsion polymerization ,interfacial polymeriza -tion ,interfacial deposit .The last three methods can be used to prepare nanometre microcapsule .Character pa -rameters have been set up to indicate microcapsule .At the same time ,the influenc e of the size of microcapsule ,film thickness ,pore diameter on the property of permeation and diffusion has been discussed .At last ,the future of microcapsule has been predicted .
Keywords :microcapsule ;microencapsulation ;technology
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59·余若冰等.微胶囊与微胶囊技术
大数据技术原理与应用第四章课后作业 黎狸 1.试述在Hadoop体系架构中HBase与其他组成部分的相互关系。 HBase利用Hadoop MapReduce来处理HBase中的海量数据，实现高性能计算；利用Zookeeper作为协同服务，实现稳定服务和失败恢复；使用HDFS作为高可靠的底层存储，利用廉价集群提供海量数据存储能力; Sqoop为HBase的底层数据导入功能，Pig 和Hive为HBase提供了高层语言支持，HBase是BigTable的开源实现。 2.请阐述HBase和BigTable的底层技术的对应关系。 3.请阐述HBase和传统关系数据库的区别。 4.HBase有哪些类型的访问接口？ HBase提供了Native Java API , HBase Shell , Thrift Gateway , REST GateWay , Pig , Hive 等访问接口。 5.请以实例说明HBase数据模型。
6.分别解释HBase中行键、列键和时间戳的概念。 ①行键标识行。行键可以是任意字符串，行键保存为字节数组。 ②列族。HBase的基本的访问控制单元，需在表创建时就定义好。 ③时间戳。每个单元格都保存着同一份数据的多个版本，这些版本采用时间戳进行索 引。 7.请举个实例来阐述HBase的概念视图和物理视图的不同。 8.试述HBase各功能组件及其作用。 ①库函数：链接到每个客户端； ②一个Master主服务器：主服务器Master主要负责表和Region的管理工作； ③③许多个Region服务器：Region服务器是HBase中最核心的模块，负责存储和 维护分配给自己的Region，并响应用户的读写请求
微胶囊技术在水产品加工中的应用 微胶囊能够储存微细状态的物质, 并在需要时释放该物质。微胶囊亦可转变物质的颜色、形状、重量、体积、溶解性、反应性、耐久性、压敏性、光敏性等特点。鉴于这些特性，微胶囊技术成为当今几大热门技术之一。随着工艺的日益成熟，更多高新技术的应用与开发，微胶囊制备技术也不再仅仅局限于药物包覆方面，应用范围逐渐扩大到食品、医药、农药、纺织、涂料、粘合剂、化妆品等行业。微胶囊技术可以将芯材与周围环境隔开，有效减少了芯材物质对水、光、氧气、温度等环境因素的反应，从而改善和提高芯材物质的这一独特性质，决定了它在食品中发展的必然性。而水产品加工工业作为我国一个巨大的食品产业分支，对这种新技术的需要是不言而喻的。目前，微胶囊技术已经在水产品加工的新产品研发、保鲜、加工助剂改良等诸多方面得到大力发展。本文将对微胶囊及其在水产品加工中的应用进行简要的介绍。 1微胶囊简介 微胶囊加工技术是将固体、液体或气体包埋、封存在一个微型胶囊内成为一种固体微粒产品的技术，它能够使被包囊的物料与外界环境隔离，最大限度地保持其原有的色、香、味、性能和生物活性，防止营养物质破坏和损失，并具有缓释功能。微胶囊主要由包囊和囊芯物组成。 1.1微胶囊的形态 微胶囊是由天然或合成高分子制成的微型容器,直径一般为1~ 1 000μm。微胶囊的形态主要受囊芯物的影响，含液体的微胶囊形状一般是球形的，如图1，含固体微胶囊的形状大多与囊内固体相同。
（图1 球形微胶囊在电镜下的图片） 但是有些也受成囊工艺、囊材的影响，比如用液中干燥法制备蜂胶乙基纤维素微球,由于囊材及囊芯在内相有良好的溶解,制得的微囊表面光滑并有微孔,圆整度较好[1]。 1.2微胶囊的包囊材料 1.2.1包囊材料的选择 包囊材料应该是可以掩盖或改变囊芯物不良性质的载体。其选择主要依据囊芯物的性质和微胶囊产品的应用性能要求。当然，囊材本身性质（如：渗透性、稳定性、粘度等）及价格也是需要考虑的。不同囊材也影响着微胶囊的结构，如图2。因此，我们也需要根据产品对微胶囊结构的要求选择囊材。 （图2 不同囊材的微胶囊的电镜扫描图） 1.2.2包囊材料的种类和性质
1、TWI395017B 可重复加工之液晶膜及其制造方法 合成例：微胶囊化液晶微粒】 将2.5克聚氨酯(Desmodur N－3200,Bayer Corp.)与40克液晶(DH－032,工研院自制；△n＝0.19、Tc＝89℃)于60℃下均匀混合。将上述混合溶液加入200克之10%聚乙烯醇水溶液进行搅拌，然后于50－55℃下以3000rpm，3分钟进行乳化得到粒径1－10μm之颗粒。之后加入25克之10%三乙烯二胺(Triethylene Diamine)与25克之10%三乙醇胺(Triethanolamine)于55℃下反应10小时。反应完毕后，加入20克之10%氢氧化铵，静置过夜。最后将所得浆料以5000 rpm转速进行离心，得到粒径分布1－5μm之微胶囊化液晶微粒。 （三乙烯二胺：用于生产聚氨酯泡沫的基本催化剂，室温固化硅橡胶、聚氨酯橡胶、聚氨酯涂料的催化剂等。 三乙醇胺：用作环氧树脂的固化剂，参考用量12-15份（质量分数），固化条件80℃/4h或120℃/2h。也可用于天然橡胶、合成胶的硫化活化剂，丁腈橡胶聚合活化剂，还可用作润滑油和抗腐蚀添加剂等。三乙醇胺的长链脂肪酸盐几乎呈中性，可用作油脂和蜡的乳化剂。 无机工业用于制选各种铁盐。毛纺、丝绸、印染等工业用于洗 氢氧化铵：涤羊毛、呢绒、坯布，溶解和调整酸碱度，并作为助染剂等。有机工业上用作胺化剂，生产热固性酚醛树脂的催化剂。医药上用稀氨水对呼吸和循环起反射性刺激，医治晕倒和昏厥，并作皮肤刺激药和消毒药。也用作洗涤剂、中和剂、生物碱浸出剂。） 【实施例1】 将合成例之微胶囊化液晶微粒与20%聚乙烯醇水溶液依照1：1.5(重量比)在室温下比例均匀混合，即可配制出液晶涂料，涂料之黏度为1000~1100cps(25℃)、固含量约为42%。上述所用之聚乙烯醇的重量分子量为27000－32000，聚合度为550－650，钠离子含量低于60ppm。 以第2图所示之装置，将PET－ITO薄膜经狭缝涂布头涂上液晶涂料后(涂幅宽为1.1公尺)，进入五段式烘箱(温度 40~90℃)干燥，以线速约为4公尺/分钟移动速度移动，最后经过约100℃热贴合轮与另一片PET－ITO薄膜贴合，连续生成电可调光液晶薄膜，厚度控制为15μm。 2、CN100456093C 彩色化胆固醇型液晶显示器及其制造方法 图2C为胶囊化胆固醇液晶层示意图，在该电极层22上形成一胶囊化胆固醇液晶层24，该胶囊化胆固醇液晶层的制作结果如同于美国专利US 6,203,723B1，本发明的该胶囊化胆固醇液晶层制作方式为液晶(可为向列型液晶)加入不同比例的旋光性材料与可调的手征性(tunable chiral)材料形成胆固醇液晶，最后再利用高分子分散法或高分子聚合法(如乳化聚合法或悬浮聚合法)成为涂料，再利用涂布方式将该涂料涂布于该电极层22上，以形成该胶囊化胆固醇液晶层24，该涂布方式为滚动条式(roll-to-roll)法。 图2D为曝光工艺示意图，利用灰阶光罩26配合紫外线28于该胶囊化胆固醇液晶层24上进行曝光，该紫外线28的波长为365nm，此时控制该紫外线28的曝光量，就可制作出单层彩色化胆固醇型液晶显示器，例如，该胶囊化胆固醇液晶层24所定义区域为红色，则该区域所使用灰阶光罩26的透光率为100％，该胶囊化胆固醇液晶层24所定义区域为绿色，则该区域所使用灰阶光罩26的透光率为50％，及该胶囊化胆固醇液晶层24所定义区域为蓝色，则该区域所使用灰阶光罩26的透光率为0％，本发明通过曝光工艺后，可形成胆固醇型液晶显示器。
大数据技术原理与应用-林子雨版-课后习 题答案
第一章 1.试述信息技术发展史上的3次信息化浪潮及具体内容。 2.试述数据产生方式经历的几个阶段 答：运营式系统阶段，用户原创内容阶段，感知式系统阶段。 3.试述大数据的4个基本特征 答：数据量大、数据类型繁多、处理速度快和价值密度低。 4.试述大数据时代的“数据爆炸”的特性 答：大数据时代的“数据爆炸”的特性是，人类社会产生的数据一致都以每年50%的速度增长，也就是说，每两年增加一倍。 5.数据研究经历了哪4个阶段？ 答：人类自古以来在科学研究上先后历经了实验、理论、计算、和数据四种范式。 6.试述大数据对思维方式的重要影响 答：大数据时代对思维方式的重要影响是三种思维的转变：全样而非抽样，效率而非精确，相关而非因果。 7.大数据决策与传统的基于数据仓库的决策有什么区别 答：数据仓库具备批量和周期性的数据加载以及数据变化的实时探测、传播和加载能力，能结合历史数据和实时数据实现查询分析和自动规则触发，从而提供对战略决策和战术决策。 大数据决策可以面向类型繁多的、非结构化的海量数据进行决策分析。
8.举例说明大数据的基本应用 9.举例说明大数据的关键技术 答：批处理计算，流计算，图计算，查询分析计算 10.大数据产业包含哪些关键技术。 答：IT基础设施层、数据源层、数据管理层、数据分析层、数据平台层、数据应用层。 11.定义并解释以下术语：云计算、物联网 答：云计算：云计算就是实现了通过网络提供可伸缩的、廉价的分布式计算机能力，用户只需要在具备网络接入条件的地方，就可以随时随地获得所需的各种IT资源。 物联网是物物相连的互联网，是互联网的延伸，它利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人类和物等通过新的方式连在一起，形成人与物、物与物相连，实现信息化和远程管理控制。
microencapsulation (微胶囊技术) 指将物质细微分散包覆后，并在所需的时候将其释放出来的方法 capsules--粒径大于1000μm microcapsules (or microcells)--粒径分布在1~1000μm nanocapsules--粒径小于1μm 2.Principle：微胶囊技术主要是根据Bungenbergde Jong所提的聚集(coacervation)原理 (1) 运用高分子的聚集是微胶囊形成主要方式 (2) 它是利用分子间的化学或物理产生的边界作用力，让分子自行形成微胞的一种方法 3. 微胶囊技术在食品工业上的意义 (1) 将液体形式的食品转变成固体，以利于干燥食品中使用 (2) 留滯挥发性物，以供最佳条件时释放 (3) 避免蒸发及受水分影响 (4) 使不容(incompatible)成分均匀混合 (5) 掩蔽不良味道 (6) 藉由特定的溶释机构，达到特殊效果 (7) 改变固体物质的质地与密度 (8) 保护敏感物质 (1)corematerial(芯材)或nucleus (核心物质)：包覆于壁膜内的物质。 重量约占整个微胶囊的80-99%，并于适当的时候被释放出來。 (2)wallmaterial(壁膜材料或囊壁)或shell (外壳) a.如芯材为亲油性物质，则囊壁材料选择亲水性材料 b.如芯材为亲水性物质，则囊壁材料用水不溶性的合成聚合物 壁材选择基本原则 芯材和壁材的溶解性能相反，芯材亲油、壁材一般要亲水，反之亦然。 壁料对芯材无不良影响 壁材有适当的渗透性、溶解性、可降解性、弹性、流动性、乳化性等 壁材成膜性能好、具有一定的机械强度与稳定性 2.核/壳比值 (1)典型的胶囊含有70-90%wt的核心物质，外壳厚度约为0.1-200μm a.胶囊外壳的厚度与颗粒大小和相对密度有关 b.微胶囊中核心物质和外壳的关系有许多表示方法，最常见的是「核心量」和「核/壳比值」两种表示方式 (2)核心量 a.心材在整个微胶囊中所占百分比 b.核心量可作为商品的重要准则 (3)核/壳比值 a.定义：核心与外壳的重量比值 b.核/壳比值是假设核心是一完美的球体，胶囊外壳厚度也是均匀不变的。
第一章 1.试述信息技术发展史上的3次信息化浪潮及具体内容。 2.试述数据产生方式经历的几个阶段 答：运营式系统阶段，用户原创内容阶段，感知式系统阶段。 3.试述大数据的4个基本特征 答：数据量大、数据类型繁多、处理速度快和价值密度低。 4.试述大数据时代的“数据爆炸”的特性 答：大数据时代的“数据爆炸”的特性是，人类社会产生的数据一致都以每年50%的速度增长，也就是说，每两年增加一倍。 5.数据研究经历了哪4个阶段？
答：人类自古以来在科学研究上先后历经了实验、理论、计算、和数据四种范式。 6.试述大数据对思维方式的重要影响 答：大数据时代对思维方式的重要影响是三种思维的转变：全样而非抽样，效率而非精确，相关而非因果。 7.大数据决策与传统的基于数据仓库的决策有什么区别 答：数据仓库具备批量和周期性的数据加载以及数据变化的实时探测、传播和加载能力，能结合历史数据和实时数据实现查询分析和自动规则触发，从而提供对战略决策和战术决策。 大数据决策可以面向类型繁多的、非结构化的海量数据进行决策分析。 8.举例说明大数据的基本应用 答： 9.举例说明大数据的关键技术
答：批处理计算，流计算，图计算，查询分析计算 10.大数据产业包含哪些关键技术。 答：IT基础设施层、数据源层、数据管理层、数据分析层、数据平台层、数据应用层。 11.定义并解释以下术语：云计算、物联网 答：云计算：云计算就是实现了通过网络提供可伸缩的、廉价的分布式计算机能力，用户只需要在具备网络接入条件的地方，就可以随时随地获得所需的各种IT资源。 物联网是物物相连的互联网，是互联网的延伸，它利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人类和物等通过新的方式连在一起，形成人与物、物与物相连，实现信息化和远程管理控制。 12.详细阐述大数据、云计算和物联网三者之间的区别与联系。
收稿日期:2002-11-22 第一作者简介:刘永霞(1973-),女,硕士研究生。 微胶囊技术的应用及其发展 刘永霞,于才渊 (大连理工大学化工学院工程研究室,辽宁大连 116012) 摘 要:微胶囊化方法是功能性材料制备中一项重要的应用技术,近年来受到普遍关注。本文中详细地介绍了几种重要的胶囊制备方法及其在食品、渔业、医药和生物化工领域的应用实例,指出了该技术的发展前景。关键词:微胶囊;纳米微胶囊;功能材料中图分类号:T B34 文献标识码:A 文章编号:1008-5548(2003)03-0036-05 Application and Recent Progress of Microencapsulation Technology LIU Yong -xia ,Y U Cai -yuan (School of Chemical Engineering ,Dalian University of Technology ,Dal ian 116012,China ) A bstract :M icroencapsulation is an impor tant techmology of the production of functio nal powders ,and in recent y ears more and mo re attentin is paid to it .Several impo rtant microencapsula tio n technologies and applications in the field of food ,fish industiy ,medicine ,biochemical engineering ,et al .are introduced ,and the prog ress of microencapsulation technolog y is also pointed out .Key words :microcapsule ;nano -microcapsule ;functional materi -als 微胶囊技术是指利用成膜材料将固体、液体或气体囊于其中,形成直径几十微米至上千微米的微小容器的技术[1]。微小容器被称为微胶囊,器壁被称为壁材或壳材,而其内部包覆的物质则称为芯材 或囊芯。含固体的微胶囊形状一般与固体相同,含液体或气体的微胶囊的形状一般为球形。 从不同的角度出发,微胶囊有多种分类方法:从芯材来看,分为单核和复核微胶囊;从壁材结构来分,可分为单层膜和多层膜微胶囊;从壁材的组成来看,分为无机膜和有机膜微胶囊;从透过性来讲,又 分为不透和半透微胶囊,半透微胶囊通常也称为缓释微胶囊。 微胶囊具有保护物质免受环境的影响,降低毒 性,掩蔽不良味道,控制核心释放,延长存储期,改变物态便于携带和运输,改变物性使不能相容的成分均匀混合,易于降解等功能[2～4] 。这些功能使微胶囊技术成为工业领域中有效的商品化方法。美国的NRC 公司利用微胶囊技术于1954年研制成第一代无碳复写纸微胶囊[5～6],并投放市场,从此,微胶囊技术得到突飞猛进的发展。 1 微胶囊技术简介 微胶囊技术从20世纪30年代发展至今已有 60多年的历史。随着新材料的不断出现,到目前为止,微胶囊化的方法已将近200种[7],但还没有一套系统的分类方法。目前人们大致上将其分为:物理法、物理化学法和物理机械法[8] 。微胶囊化方法选择的依据主要是生产要求的粒子平均粒径、芯材及壁材的物理化学特性、微胶囊的应用场合、控制释放的机理、工业生产的规模及生产成本等。本文主要介绍其中的锐孔-凝固浴法、凝聚相分离法、喷雾干燥法和流化床喷涂法。之所以介绍这几种方法,主要是因为它们都适用于工业大规模生产。 锐孔-凝固浴法:是指将喷嘴喷出的微粒通过 多联化而后形成微胶囊。该法是Mabbs 于1940年和Rabbool 于1950年提出的[9]。此法一般是以可熔(溶)性高聚物作原料包覆囊芯,而在凝固浴中(水或溶液)固化形成微胶囊,固化过程可能是化学反应,也可能是物理过程。它采用的成膜材料多为褐藻酸钠、聚乙烯醇、明胶、蜡和硬化油脂等。由于在凝固浴中发生固化反应,一般进行得很快,因此含有囊芯的聚合物壁膜在到达凝固浴之前预先形成,这就需要锐孔装置(滴管是其中最简单的一种)。图1为该法流程图。 此项技术的关键除芯壁材的配比外,是否在凝固浴中加入搅拌也是相当重要的,如王显伦[9]在制 第9卷第3期2003年6月 中 国 粉 体 技 术 China Powder Science and Technology Vol .9No .3June 2003 DOI :10.13732/j .issn .1008-5548.2003.03.011
微胶囊化技术 第一节微胶囊化概述 1、基本概念 ?微胶囊：是指一种里面包埋有液体、固体或气体组分，而外面为聚合物壁壳的微型容器或包装体。 ?囊壁：微胶囊的聚合物壁壳，也称为外壳或保护膜。 ?囊心：被包埋的物料组分，也称囊核或填充物。 ?微胶囊化过程：将待包埋目标物质分成细粒，然后以这些细粒为核心，将成膜材料在其表面沉积、涂层的过程。 ?微胶囊化技术：将固体、液体或气体物质包埋在微小而封闭的胶囊内的方法与技术。 2、微胶囊化特性 1）微胶囊可包埋固体、液体和气体。 2）微胶囊大小一般在5～200um范围。当胶囊粒度小于5um时，由于布朗运动难于收集;当粒度超过200um时，由于表面的静电摩擦系数减小而稳定性下降。 3) 被包埋组分与囊壁是互相分离的两相。 4）囊壁较薄，厚度一般在0.2um至几微米，通常不超过10um。 5）囊壁可以是单层结构，也可以是双层或多层结构。囊心可以是单一组分(如单核)，也可以是多种组分(多核、多核-无定形等)。 6）在特定条件下如加压、揉破、摩擦、加热、酶解、溶剂溶解、水溶解、电磁作用等，囊壁所包埋的组分可在控制速率下释放。 7）微胶囊形状和结构受被包埋物料结构、性质及胶囊化方法影响。一般为球体、粒状、肾形、谷粒形、絮状和块状。
常见微胶囊的各种结构。 微囊化产品特性研究 3、微胶囊化发展 药物胶囊化已有150多年历史，而微胶囊化则出现于20纪30年代。1936年美国大西洋海岸渔业公司提出了用液体石蜡制备鱼肝油明胶微胶囊专利。1949年Wurster发明了微胶囊化的空气悬浮法技术，实现了固体微粒的微胶囊化。1953年Green发明了凝聚法微胶囊化技术，实现了液体物料的微胶囊化，并研制出无碳复写纸(NCR纸)，这是微胶囊化技术第一次商业应用,随后该技术得到了快速发展。 迄今为止，微胶囊化技术在化工、食品、医药、生化、印刷等领域获得了广泛应用，其理论和实践也日趋成熟。 4、微胶囊的功能 1）改变物料存在状态、质量和体积。 2）降低挥发性并进行控制性释放。 3）隔离活性成分，保护敏感性物质。 4）掩盖不良气味和风味。 5) 降低食品添加剂的毒理作用。 O/W型微胶囊技术的主要功能 ?尽管很多微囊化方法报道，喷雾干燥生产O/W型微囊化产品依然是工业化生产最重要手段。 ?将油脂转变成水溶性粉体、方便加工、运输和食品配方; 包括脂质类如V A、V D、V E，卵磷脂、叶黄素、植物功能性提取成分 ?将水溶性、油溶性功能成分有效复配为一体；功能食品
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3.试述大数据的4个基本特征 答：数据量大、数据类型繁多、处理速度快和价值密度低。 4.试述大数据时代的“数据爆炸”的特性 答：大数据时代的“数据爆炸”的特性是，人类社会产生的数据一致都以每年50%的速度增长，也就是说，每两年增加一倍。 5.数据研究经历了哪4个阶段？ 答：人类自古以来在科学研究上先后历经了实验、理论、计算、和数据四种范式。 6.试述大数据对思维方式的重要影响 答：大数据时代对思维方式的重要影响是三种思维的转变：全样而非抽样，效率而非精确，相关而非因果。 7.大数据决策与传统的基于数据仓库的决策有什么区别 答：数据仓库具备批量和周期性的数据加载以及数据变化的实时探测、传播和加载能力，能结合历史数据和实时数据实现查询分析和自动规则触发，从而提供对战略决策和战术决策。 大数据决策可以面向类型繁多的、非结构化的海量数据进行决策分析。
8.举例说明大数据的基本应用 答： 9.举例说明大数据的关键技术 答：批处理计算，流计算，图计算，查询分析计算 10.大数据产业包含哪些关键技术。 答：IT基础设施层、数据源层、数据管理层、数据分析层、数据平台层、数据应用层。
11.定义并解释以下术语：云计算、物联网 答：云计算：云计算就是实现了通过网络提供可伸缩的、廉价的分布式计算机能力，用户只需要在具备网络接入条件的地方，就可以随时随地获得所需的各种IT资源。 物联网是物物相连的互联网，是互联网的延伸，它利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人类和物等通过新的方式连在一起，形成人与物、物与物相连，实现信息化和远程管理控制。 12.详细阐述大数据、云计算和物联网三者之间的区别与联系。
大数据技术原理及应用 (总10页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除
大数据技术原理及应用 大数据处理架构—Hadoop简介 Hadoop项目包括了很多子项目，结构如下图 Common 原名：Core，包含HDFS, MapReduce和其他公共项目，从Hadoop 版本后，HDFS和MapReduce分离出去，其余部分内容构成Hadoop Common。Common为其他子项目提供支持的常用工具，主要包括文件系统、RPC(Remote procedure call) 和串行化库。 Avro Avro是用于数据序列化的系统。它提供了丰富的数据结构类型、快速可压缩的二进制数据格式、存储持久性数据的文件集、远程调用RPC的功能和简单的动态语言集成功能。其中，代码生成器既不需要读写文件数据，也不需要使用或实现RPC协议，它只是一个可选的对静态类型语言的实现。Avro系统依赖于模式（Schema），Avro数据的读和写是在模式之下完成的。这样就可以减少写入数据的开销，提高序列化的速度并缩减其大小。 Avro 可以将数据结构或对象转化成便于存储和传输的格式，节约数据存储空间和网络传输带宽，Hadoop 的其他子项目（如HBase和Hive）的客户端和服务端之间的数据传输。 HDFS HDFS：是一个分布式文件系统，为Hadoop项目两大核心之一，是Google file system（GFS）的开源实现。由于HDFS具有高容错性（fault-tolerant）的特点，所以可以设计部署在低廉（low-cost）的硬件上。它可以通过提供高吞吐率（high throughput）来访问应用程序的数据，适合那些有着超大数据集的应
微胶囊技术在食品工业中的应用 摘要：本文主要就微胶囊技术的概念.特征及其应用等进行了系统的论述,同时就微胶囊技术在食品工业中的几个应用实例作了简要介绍。实践证明,微胶囊技术为食品的研究与开发提供了一条很重要的途径,具有很高的实用价值。 关键词：微胶囊技术；食品工业；应用 Application of Micronecapsulation Technology in Food Industry Li Ping Feng,20100806159 (School of Food(Biology),Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou 221000, China) Abstract：In this paper the concept of microcapsule technology. The features and applicatio is discussed, also introduces several examples of application of microencapsulation technology in food industry. Practice has proved, micro provides an important way capsule technology for food research and development, has very high practical value. Key words：Microcapsule technology; Food industry; Application 微胶囊技术起于20世纪30年代，美国的Wurster用物理方法制备了微胶囊。到20世纪70年代，微胶囊技术的工艺日益成熟，应用范围逐渐扩大，今天它已从最初的药物包覆和无炭复写扩展到了医药、食品、日用化学品、肥料、化工等诸多领域。目前，微胶囊技术在国外发展迅速，美国对它的研究一直处领先地位。在美国约有60%的食品采用这种技术。日本在20世纪60-70年代也逐步赶上来，每年申报的有关微胶囊技术方面的专利可达上百件[1]。全球对微胶囊技术的研究机构从02年的2%增长到06、07年的22%充分说明微胶囊技术在全世界引起的广泛重视。我国的研究起步较晚，在 20 世纪 80 代中期引进了这一概念，虽然在微胶囊技术应用方面也有许多发展，但同国外相比，我国仍处于起步阶段，进口微胶囊在生产中仍占主导地位。微胶囊技术应用于食品工业始于20世纪50年代末，此技术可对一些食品配料或添加剂进行包裹，解决了食品工业中许多传统工艺无法解决的难题，推动了食品工业由低级的农产品初加工向高级产品的转变，为食品工业开发应用高新技术展现了美好前景。目前，油溶性物质微胶囊化研究较为成熟，而水溶性物质微胶囊化则相对研究较少。在食品工业中应用最广的微胶囊技术是喷雾干燥法，应用领域主要是粉末香精，香料与粉末油脂，今后它们仍然要占主导地位[2]。 微胶囊技术的应用现状：出于物质胶囊化后有许多独特的性能，可应用于许多特殊的过程，因而引起了各国科技工作者极大的兴趣。随着人们对微胶囊化技术认识的不断加深，新材料新设备的不断开发，微胶囊化技术将会沿着它这一独特的方式活跃于食品工业中[3]。目前，食品工业中应用微胶囊技术的领域主要有风味料、挥发性物质、微生物类、脂类物质、饮料和粉末状食品等[4]。
微胶囊技术在食品中的应用 姓名黄相尧 学号12110302051 专业食品科学与工程 学校山东理工大学
目录 摘要 ............................................................................................................................................... I 引言 ............................................................................................................................................... I １微胶囊技术在食品配料中的运用. (2) １．１天然香精香料 (2) １．２天然色素 (2) １．３酸味剂 (2) １．４甜味剂 (3) １．５膨松剂 (3) １．６防腐剂 (4) １．７抗氧化剂 (4) １．８粉末油脂 (5) ２微胶囊技术在营养强化剂中的应用 (7) ２．１活性肽和功能性蛋白 (7) ２．２多不饱和脂肪酸 (8) ２．３维生素 (9) ２．４矿物质 (9) ２．５益生菌 (10) ３微胶囊技术在食品酶制剂中的运用 (12) ４展望 (14) 参考文献 (15)
摘要 重点介绍了微胶囊技术在食品添加剂、功能性营养成分和食品酶制剂中的运用，及在解决食品工业中某些食品成分不稳定的问题或达到控制释放目的方面的各种应用，为推动该技术的进一步发展提供了依据。 关键词：微胶囊；食品工业；应用 Ｍｉｃｒｏｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｆｏｏｄｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｆｏｏｄａｄｄｉｔｉｖｅｓ，ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｎｕｔｒｉｔｉｏｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄｆｏｏｄｅｎｚｙｍｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｓｗａｓｆｏｃｕｓｅｄ．Ｉｔｗａｓｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｒｅｓｏｌｖｅｔｈｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｏｍｅｆｏｏｄｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｒｅｌｅａｓｅ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｏｆｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ；ｆｏｏｄｉｎｄｕｓｔｒｙ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
微胶囊技术及其应用 摘要：微胶囊是一门新兴的工艺技术，目前获得了广泛的关注，对微胶囊的开发技术和应用微胶囊技术都在不断发展。本文从微胶囊化的方法及其在食品行业各个领域的应用出发，简要介绍了现在微胶囊技术的发展情况及其使用价值，为更好的了解和认识微胶囊技术打下了铺垫。 关键词：微胶囊技术、食品行业、展望 人们对微胶囊的研究大约始于20世纪30年代，当时的美国人D.E.Wurster用物理方法制备了微胶囊，此后微胶囊技术不断发展[1]，应用范围也从最初的无碳复写纸扩展到医药、食品领域、农药、饲料、涂料、油墨、粘合剂、化妆品、洗涤剂、光感材料、纺织等行业等[2]。目前对微胶囊技术的研究在不断的发展，从微胶囊化的方法到微胶囊的各种应用都是国内外科学家关注的问题，特别是近年来随着人们对食品要求的不断提高，微胶囊技术成为食品行业一项极为重要和广泛应用的技术，本文立足与微胶囊技术在食品行业几个领域的应用，说明微胶囊技术在食品行业的最新应用进展，在一定程度上说明微胶囊技术在食品行业的发展展望，为更深刻的认识微胶囊技术提供了理论依据。 1 微胶囊的方法 微胶囊化技术是指利用天然或者合成高分子材料，将分散的固体、液体、或者气体包裹起来，形成具有半透性或者密封胶囊的微小粒子的技术包裹的过程即为胶囊化，形成的微小粒子成为微胶囊，其大小一般为5~ 200微米不等，形状多样，取决于原料的制备方法，通常把构成微胶囊外壳的材料成为“壁材”或“包衣”，把包在微胶囊内部的物质称为“囊心”或“芯材”[3]。一般可以将微胶囊化方法大致分为三类，即化学法、物理法和物理化学法[4]。其中物理法是用物理和机械原理的方法制备微胶囊具有成本低、易于推广、有利于大规模连续生产等有点，在商业领域特别是药品、食品工业经常利用这种方法来制备微胶囊可以分为，喷雾干燥、喷雾凝冻、空气悬浮、真空蒸发沉积、静电结合、多空离心等[5]；化学法主要是利用单体小分子发生聚合反应生成高分子成膜材料将囊心包覆，许多合成高分子的聚合反应都可以运用到微胶囊制备上，化学法包括，界面聚合、原位聚合、分子包裹、辐射包囊，目前通常使用的方法是界面聚合和原位聚合[6]；物理化学方法是应用物理化学原理制备微胶囊的技术有，水相分离油相分离、囊心交换、挤压、锐孔、粉末床、溶化分散[7]。 近年来人们不断研究尝试新的微胶囊制备方法，樊振江等以环糊精为壁材，用超声波法制备花椒精油胶囊［8］，此外也有人在以阿明胶-阿拉伯胶壁材的复合凝聚法制备番茄红素微
微胶囊技术在纺织工业中的应用 摘要：本文主要介绍了微胶囊技术的特点，制备方法及原理，并介绍了微胶囊技术在纺织染整和功能性整理方面的应用及微胶囊技术的最新进展。 关键词：微胶囊技术；纺织工业；应用 |1、前言 微胶囊技术是指利用天然的或合成的高分子材料将固体的、液体的、甚至是气体的微小物质包覆，形成直径l- 5000ηm的一种具有半透性或封闭膜的微型胶囊技术。微胶囊的外形多样，可以是球状的葡萄串形.也可以是不规则的形状;胶囊外表可以是光滑的.也有折叠的;把包在微胶囊内部的物质称为芯材。囊芯可以是固体，也可以是液体或气体。固体粒子微胶囊的形状几乎与囊内固体一样，而含液体或气体的微胶囊是球形的。另外还可形成椭圆形、腰形、谷粒形、块状与絮状形态闭。微胶囊外部由成膜材料形成的包覆膜称为壳材。微胶囊具有改变物质外观及性质，以及延长和控制膜内物质的释放，提高储存稳定性，将不可混溶成分隔离等作用。微胶囊的囊膜既可以是单层也可以是双层或多层结构;而囊膜所包覆的核心物质既可以是单核也可以是多核如图1所示。 被包覆的芯材可以是油溶性、水溶性化合物或混合物，其状态可为固体、液体或气体。其主要包括的物质如表1所示。囊芯与壁材的溶解性能必须是不同的，即水溶性囊芯只能用油溶(疏水)性壁材包覆，而油溶性囊芯只能用水溶性壁材;为实现包囊化，包囊膜的表面张力应小于囊芯物的表面张力且包囊材料不与囊芯发生反应。
微胶囊制备技术起源于20世纪50年代，美国的NCR公司在1954年首次向市场投放了利用微胶囊制造的第一代无碳复印纸，开创了微胶囊新技术的时代.60年代，由于利用相分离技术将物质包囊于高分子材料中，制成了能定时释放药物的微胶囊，推动了微胶囊技术的发展。近20年，日本对微胶囊技术的大力开发和微胶囊的独特性能，更使微胶囊技术迅速发展。微胶囊技术已应用到医药、农业、计算机、化学品、食品加工、化妆品等工业中，引起世界范围内的广泛关注。每年发表的与微胶囊有关的公开出版物(包括专利)大约以30多种的速度递增，尤其是日本，每年申报的微胶囊技术方面的专利达上百件图.微胶囊化方法己经在几个不同技术领域得到了发展，作为一项高新技术，已经成为各国学者竞相研究的热点。微胶囊可改变囊芯物质的外观形态而不改变它的性质可以使囊芯与外界环境隔绝开来使性质不稳定、易挥发的物质的使用和保存期限延长。若壁材为半透过性膜囊芯物质就能透过膜壁释放出来，因而具有缓控释功能。微胶囊的这些特点使它广泛应用于纺织、化工、医药、农药、香料、无碳复写纸等行业。 2、微胶囊化的方法及原理
收稿日期:2000-04-12。 作者简介:余若冰,湖北工学院化工系高分子材料专业研究生。现从事微胶囊的研究工作。 微胶囊与微胶囊技术 余若冰 彭少贤 郦华兴 (湖北工学院化工系,武汉,430068) 杨敬宇 汪秉坤 (武汉塑料十一厂,430010) (武汉马应龙药业公司,430064) 摘要:介绍了微胶囊、微胶囊的包囊材料的种类及选用原则、微胶囊囊芯物的种类。重点介绍微胶囊化技术,主要的制备方法有水相分离法、有机相分离法、复相乳液聚合法、乳液聚合法、界面聚合法、界面沉积法,后面三种方法主要用来制备纳米微胶囊。对微胶囊建立特性参数进行表征,并对微胶囊的大小、膜厚、微胶囊膜的孔径对微胶囊的扩散性能的影响进行探讨。预测了微胶囊技术的发展前景。 关键词: 微胶囊 微胶化 技术 微胶囊是由天然或合成高分子制成的微型容器,直径一般为1～1000μm 。含固体微胶囊的形状与囊内固体相同,含液体或固体的微胶囊形状是球形的。微胶囊技术包括微胶囊的制备技术和应用技 术。即采用特定的方法和特定的设备,使高分子材料包封住药品、涂料及反应试剂等,制成微胶囊,然后将制备的微胶囊通过一些其他的工艺,再制成具有优良特性的产品。 广义地说,微胶囊具有改善和提高物质表观及其性质的能力。更确切的说,微胶囊能够储存微细状态的物质,并在需要时释放该物质。微胶囊亦可转变物质的颜色、形状、重量、体积、溶解性、反应性、耐久性、压敏性、光敏性等特点。正因为以上特点,所以微胶囊已被广泛地用于医药、农药、涂料、生物固定化技术等行业。 1 微胶囊包囊材料 1.1 微胶囊包囊材料的选择原则 包囊材料应是可以掩盖或改变囊芯物不良性质的载体。选择微胶囊包囊材料应根据被包囊物质的性质、微胶囊产品的应用性能要求;包囊材料应具有足够的渗透性、稳定性、溶解性、粘度、介电性能、吸湿性;囊材对囊芯物有足够的包裹率,易于成囊。 此外,包囊材料的价格也是选择包囊材料所需考虑的因素。 1.2 微胶囊包囊材料 包囊材料可分为天然高分子材料、半合成高分 子材料、合成高分子材料三大类。天然高分子材料为可胶凝的胶体材料,如明胶、阿拉伯胶及淀粉等[1～3] ,这类材料无毒,成膜性好,但是机械强度差,原料质量不稳定。以天然高分子为包囊材料的微胶囊制备方法有许多,主要采用复凝聚法及其改进方法。半合成高分子材料以纤维素衍生物为主,如羧甲基纤维素钠(CMC -Na )、邻苯二甲酸醋酸纤维素(CAP )、乙基纤维素(EC ),纤维素衍生物的优点是毒性小、粘度大、成盐后溶解度增加,缺点是易水解,不耐高温,耐酸性差。在半合成高分子材料中,乙基纤维素(EC )适用于非水体系絮凝工艺制备微胶囊;醋酸纤维素酯适用于非水体系絮凝工艺和水体系中单凝聚的工艺制备微胶囊[4]。合成高分子材料(聚丁二烯、聚乙烯、聚乙烯醇缩醛、聚醚、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、环氧树脂、合成橡胶等)的特点是成膜性好,化学性能好,稳定性好[5]。随着药物控释技术的发展,合成生物降解型高分子材料将成为该领域的热点。由于此种材料可生物降解,也不会在体内滞留, 所以得到人们的关注,如聚乙烯吡咯烷酮(PVP )[6] 、现 代 塑 料 加 工 应 用 第12卷第6期 Modern P lastics Processing and A pplicatio ns 2000年12月
微胶囊技术在食品中的应用 食品科学与工程0801 曾奎杰 微胶囊技术是一项用途广泛而又发展迅速的新技术。在食品、化工、医药、生物技术等许多领域中已得到成功的应用，尤其在食品工业，许多于技术障碍而得不到开发的产品，通过微胶囊技术得以实现，使得传统产品的品质得到大大的提高，由于飞此项技术川以改变物质形态、保护敏感成分、隔离活胜物质、降低挥发胜、使不相溶成分混合并降低某些化学添加剂的毒性等，为食品工业高新技术的开发展现了良好前景。 一、微胶囊技术的基本概念和发展概况 1 微胶囊技术的基本概念 微胶囊技术是指利用天然或合成高分子材料，将分散的固体、液体，甚至是气体物质包裹起来，形成具有半透性或密封囊膜的微小粒子的技术。包裹的过程即为微胶囊化，形成的微小粒子称为微胶囊。微胶囊化后川以实现许多目的：改养被包裹物质的物理性质（颜色、外观、表观密度、溶解胜）；使物质免受环境的影响，提高物质的稳定胜；屏蔽味道和气味；降低物质毒胜；将不相容的物质隔离；根据需要控制物质的释放等 微胶囊化技术将被包埋物作为芯材，外面聚合物为壁壳的微容器或包装体。微胶囊的大小为5 一200um，囊壁的厚度一般在。2um至几微米内，在特定的条件下，囊壁所包埋的组分川以在控制的速率下释放。在食品工业中，为了获得特殊的胶囊化产品，关键就是要选择好具有该特性的壁材。目前在食品工业中最常用的壁材为植物胶、阿拉伯胶、海藻酸纳、卡拉胶、琼脂等，其次是淀粉及其衍生物，如各种类型的糊精、低聚糖。此外还有蛋白质类、油脂类等。在微胶囊化技术中，根据不同芯材的要求，选择适当的壁材，以达到改变物态、体积和质量，控制释放和降低物质挥发胜，隔离活胜成份以及保护敏感物质等功能 二、微胶囊技术在食品工业中的作用 微胶囊技术应用于飞食品工业，使许多传统的工艺过程得到简化，同时也使许多用通常技术手段儿法解决的问题得到了解决，极大的推动了食品工业由低级初加工向高级深加工产业的转变。目前，利用微胶囊技术已开发出了许多微胶囊化食品，如粉末油脂、粉末酒、胶囊饮料、固体饮料等，风味剂（风味油、香辛料、调味品）、天然色素、营养强化剂（维生素、氨基酸、矿物质）、甜味剂、酸味剂、防腐剂及抗氧化剂等微胶囊化食品添加剂也已大量应用于生产中。概括起来，微胶囊技术应用于食品工业川以起到以下作用。 1、改变物料的状态 能将液态、气态或半固态物料固态化，如粉末香精、粉末油脂、固体饮料等，以提高其溶解性、流动性和贮藏稳定性，容易与其他原料混合均匀，便于深加工加工处理，也便于使用、运输和保存。 2、保护敏感成分 以防止某些不稳定的食品辅料挥发、氧化、变质，提高敏感性物质对环境因素的耐受力，确保营养成分不损失，特殊功能不丧失。例如，应用于飞肉类香精和海鲜香精的美拉德反应产物是一种很重要的呈味物质，这种物质以液态形式存在时极不稳定，制成了微胶囊产品后，稳定性得以提高，应用起来更加力便、广
微胶囊化方法及常用壁材 一、微胶囊制备方法 1、微胶囊的常规制备方法 复凝聚法复凝聚法是利用两种带有相反电荷的高分子材料以离子间的作用相互交联，制成的复合型壁材的微胶囊一种带正电荷的胶体溶液与另一种带负电荷的胶体溶液相混，由于异种电荷之间的相互作用形成聚电解质复合物而发生分离，沉积在囊芯周围而得到微胶囊。 单凝聚法单凝聚法通常被称为沉淀法，该方法通过向含有芯材的某种聚合物溶液中加入沉淀剂，使该聚合物的溶解性降低，该聚合物和芯材一起从溶液中析出，从而制取微胶囊的方法该方法不需要事先制备乳液，也可以不使用有机交联剂，可以避免有机溶剂的使用，但通过该法制得的微胶囊粒径较大。 界面聚合法界面聚合法是将两种发生聚合反应的单体分别溶于水和有机溶剂中，其中芯材溶解于处于分散相溶剂中然后，将两种液体加入乳化剂以形成乳液，两种反应单体分别从两相内部向液滴界面移动，并在相界面上发生反应生成聚合物将芯材包裹形成微胶囊的方法该法的优点是反应物从液相进入聚合反应区比从固相进入更容易，所以通过该法制备的微胶囊适于包裹液体，制得的微胶囊致密性好在界面聚合法制备微胶囊时，分散状态在很大程度上决定着微胶囊的性能，搅拌速度溶液黏度以及乳化剂和稳定剂的种类用量对微胶囊的性质也有很大的影响。 原位聚合法原位聚合法应用的前提是形成壁材的聚合物单体可溶，而聚合物不溶该法需先将聚合物单体溶解在含有乳化剂的水溶液中，然后加入不溶于水的内芯材料，经过剧烈搅拌使单体较好的分散在溶液中，单体在芯材液滴表面定向排列，经过加热单体交联从而形成微胶囊如何让单体在芯材表面形成聚合物，是该方法需要控制的重点。 锐孔－凝固浴法锐孔－凝固浴法用的壁材要求是可溶性的通常将芯材物质和高聚物壁材溶解在同一溶液中，然后借助于滴管或注射器等微孔装置，将此溶液滴加到固化剂中，高聚物在固化剂中迅速固化从而形成微胶囊因为高聚物的固化是瞬间进行并完成的，所以将含有芯材的聚合物溶液加入到固化剂中之前应预先成型，所以需要借助于注射器等微孔装置锐孔－凝固浴法的固化过程可能是化学变化或物理变化。 喷雾干燥法喷雾干燥法是将芯材分散在壁材的乳液中，再通过喷雾装置将乳液以细微液滴的形式喷入高温干燥介质中，依靠细小的雾滴与干燥介质之间的热量交换，将溶剂快速蒸发使囊膜快速固化制取微胶囊的方法喷雾干燥法操作简单，综合成本较低，易于实现大规模生产但通过该方法制备微胶囊时，芯材会处于高温气流中，有些活性物质容易失活，限制了其应用范围; 且通过该方法制备微胶囊溶剂蒸发较快，微胶囊的囊壁容易出现裂缝，致密性有待提高，该方法目前主要用于生产粉末香料和粉末油脂。