微胶囊化技术
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微胶囊化技术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。
微胶囊化技术及应用微胶囊化技术是一种将液体或固体包裹在微小胶囊内的方法,通过包覆物质可以实现保护、控释、隔离等功能。
这项技术在各个领域都有广泛的应用,如医药、食品、化妆品、油墨等行业。
本文将重点探讨微胶囊化技术的原理、制备方法及应用领域。
一、微胶囊化技术的原理微胶囊化技术的原理是利用胶体或聚合物等材料将目标物质包裹在微小的胶囊内。
这些胶囊通常具有稳定的结构,可以在外部环境的影响下实现目标物质的保护和控释。
胶囊的壁可以根据需要进行调整,以实现不同的功能,如透明性、生物相容性、控释性等。
通过微胶囊化技术,可以将不同性质的物质包裹在一起,实现特定的应用需求。
二、微胶囊化技术的制备方法微胶囊化技术的制备方法多样,常见的方法包括乳化法、凝胶化法、溶剂挥发法等。
乳化法是将目标物质溶解在油相中,再通过乳化剂和乳化机械均匀分散在水相中,最终形成乳液。
通过控制乳化条件和加入固化剂,可以实现胶囊的形成。
凝胶化法是将目标物质溶解在溶剂中,再通过添加交联剂等方法实现胶囊的形成。
溶剂挥发法是将目标物质溶解在溶剂中,再通过溶剂挥发或冷冻干燥等方法实现胶囊的形成。
三、微胶囊化技术的应用领域1.医药领域:微胶囊化技术可以用于药物的保护和控释,延长药效时间,减少药物副作用。
例如,将药物微胶囊化后可以实现肠道缓释、靶向传递等功能,提高药物的疗效。
2.食品领域:微胶囊化技术可以用于食品添加剂的包埋,提高添加剂的稳定性和安全性。
例如,将香精、色素等食品添加剂微胶囊化后可以实现长时间保持香味和颜色。
3.化妆品领域:微胶囊化技术可以用于化妆品的控释和稳定性提升。
例如,将活性成分微胶囊化后可以实现在皮肤上的持续释放,提高化妆品的效果。
4.油墨领域:微胶囊化技术可以用于油墨的包埋和控释,提高油墨的质量和稳定性。
例如,将颜料微胶囊化后可以实现油墨的均匀分散和长时间保存。
微胶囊化技术具有广泛的应用前景,在各个领域都有重要的作用。
随着科技的不断发展,微胶囊化技术将会更加多样化和智能化,为人类生活带来更多的便利和创新。
微胶囊化技术一、基本概念微胶囊造粒技术:或称微胶囊是将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶内成为一种固体微粒产品的技术,这样能够保护被包裹的物料,使之与外界不宜环境相隔绝,达到最大限度地保持原有的色香味、性能和生物活性,防止营养物质的破坏与损失。
二、微胶囊技术的优越性1、可以有效减少活性物质对外界环境因素(如光、氧、水)的反应2、减少心材向环境的扩散和蒸发3、控制心材的释放4、掩蔽心材的异味5、改变心材的物理性质(包括颜色、形状、密度、分散性能)、化学性质等对于食品工业,可以使纯天然的风味配料、生理活性物质融入食品体系,并能保持生理活性,它可以使许多传统的工艺过程得到简化,同时它也使许多用通常技术手段无法解决的工艺问题得到解决。
二、基本原理微胶囊技术实质上是一种包装技术,其效果的好坏与“包装材料”壁材的选择紧密相关,而壁材的组成又决定了微胶囊产品的一些性能如:溶解性、缓释性、流动性等,同时它还对微胶囊化工工艺方法有一定影响,因此壁材的选择是进行微胶囊化首先要解决的问题。
微胶囊造粒技术针对不同的心材和用途,选用一种或几种复合的壁材进行包覆。
一般来说,油溶性心材应采用水溶性壁材,而水溶性心材必须采用油溶性壁材。
•心材:微胶囊内部装载的物料。
•壁材:外部囊的壁膜。
一种理想的壁材必须具有如下特点:•高浓度时有良好的流动性,保证在微胶囊化过程中有良好的可操作性能。
•能够乳化心材并能形成稳定的乳化体系。
•在加工过程以及储存过程中能够将心材完整的包埋在其结构中。
•易干燥以及易脱溶。
•良好的溶解性。
•可食性与经济性。
三、功能1、液态转变成固态液态物质经微胶囊化后,可转变为细粉关产物,称之为拟固体。
在使用上它具有固体特征,但其内相仍是液体。
2、改变重量或体积物质经微胶囊后其重量增加,也可由于制成含有空气或空心胶囊而使胶囊而使物质的体积增加。
这样可使高密度固体物质经微胶囊化转变成能漂浮在水面上的产品。
3、降低挥发性易挥发物质经微胶囊化后,能够抑制挥发,因而能减少食品中的香气成分的损失,并延长贮存的时间。
微胶囊化技术及应用一、什么是微胶囊化技术微胶囊化技术是一种将液体或固体物质包裹在微小颗粒中的技术。
通过包裹物质,可以有效保护其稳定性和活性,延长其释放时间,并实现针对性的控释。
微胶囊常见的尺寸范围是1微米到1000微米。
二、微胶囊化技术的制备方法2.1 乳化法乳化法是常用的微胶囊化技术制备方法之一。
该方法将要包裹的物质溶解在水相或油相中,加入表面活性剂后,通过剪切或超声等方法生成乳液。
随后,将乳液滴入固化剂中,通过离子凝聚、聚合、硬化等过程形成微胶囊。
2.2 凝胶化法凝胶化法是另一种常见的微胶囊化技术制备方法。
该方法将要包裹的物质与凝胶剂混合,形成凝胶。
随后,通过冷冻、干燥、固化等步骤,将凝胶转化为微胶囊。
2.3 其他制备方法除了乳化法和凝胶化法,微胶囊化技术还可以采用喷雾干燥法、喷雾凝胶法、介孔模板法等多种制备方法。
三、微胶囊化技术的应用微胶囊化技术在多个领域有着广泛的应用,以下列举了几个常见的应用领域。
3.1 药物传递系统微胶囊化技术可以用于制备药物的传递系统。
通过将药物包裹在微胶囊中,可以延长药物的释放时间,提高其生物利用度和疗效。
此外,微胶囊化技术还可以用于改善药物的溶解性、稳定性和靶向性,增强药物的疗效。
3.2 食品添加剂微胶囊化技术可以用于制备食品添加剂。
通过将食品添加剂包裹在微胶囊中,可以改善其溶解性和稳定性,延缓释放,并且便于携带和使用。
微胶囊化的食品添加剂可以应用于各种食品中,如饮料、糖果、乳制品等,提供丰富的口感和功能。
3.3 化妆品微胶囊化技术在化妆品中也有着广泛的应用。
通过将活性成分包裹在微胶囊中,可以实现化妆品的持久稳定和渗透效果。
微胶囊化的化妆品可以改善肌肤的保湿性、抗氧化性和抗衰老效果,提高产品的品质和市场竞争力。
3.4 农业领域微胶囊化技术在农业领域也有着潜在的应用价值。
通过将农药、植物生长调节剂等包裹在微胶囊中,可以实现精确投放和控释效果,减少农药的使用量和环境污染,提高农作物的产量和质量。
微胶囊技术及其在食品工业中的应用微胶囊技术及其在食品工业中的应用微胶囊技术是一种将液态、固态或气态物质包覆在一层微小胶囊中的技术。
这种技术可以保护物质的稳定性和活性,延长物质的使用寿命。
微胶囊技术在食品工业中的应用日益广泛,下面就从以下四个方面进行探讨。
1.调味料的微胶囊化调味料是食品中重要的添加剂。
但是一旦加入食品,会导致调味料挥发、流失、分解等问题影响产品的品质。
微胶囊技术可以将调味料包裹在胶囊中,形成微囊,避免了调味料的流失和分解问题,同时能够缓释调味料的味道,使得其在人体内缓慢释放,从而增强食品的口感和持久性。
2.饮料中的微胶囊微胶囊技术可以将饮料中的营养物质、香料等物质进行微胶囊化,从而增加饮料的营养成分和口感。
此外,微胶囊还可以将饮料中的微粒子固定在悬浮体系中,使得饮料具有更好的悬浮性和口感,提升了用户的感官体验。
3.微胶囊对冰激凌品质的提升微胶囊技术可以将冰激凌中的乳化剂微胶囊化,从而增强其乳化水平,使得冰激凌口感更好,质地更加均匀细腻。
此外,微胶囊可以保护冰激凌中的乳化剂不受温度、光照等因素的影响,从而延长乳化剂的使用寿命。
4.微胶囊技术在烘培食品中的应用微胶囊技术可以将面粉中的营养物质进行包覆,保护其不受外界的污染和破坏。
此外,将酵母菌进行微胶囊化处理,不仅可以延长酵母菌的保质期,还可以增强酵母菌对面粉的松软度的作用,使得面包香甜蓬松。
总之,微胶囊技术在食品工业中的应用不断壮大,并且不断拓展着应用领域。
通过微胶囊技术的运用,能够有效地提高食品的品质和口感,同时增强食品的营养价值。
微胶囊技术微胶囊技术是一种新兴的技术,它通过制备微小的胶囊来封装和传递药物、食品、化妆品等物质。
这项技术在各个领域都有广泛的应用,为人们的生活带来了便利和创新。
本文旨在介绍微胶囊技术的原理、应用以及未来的发展方向。
一、微胶囊技术的原理微胶囊技术是在微米尺度下制备胶囊,通过材料的包覆和包裹来封装物质。
它可以使用多种材料,例如聚合物、脂肪、蛋白质等,根据不同的需求选择合适的材料制备胶囊。
微胶囊技术的制备过程包括胶囊材料的选择、材料的包覆和固化,最终形成具有稳定结构的微胶囊。
二、微胶囊技术的应用1. 药物封装和控释微胶囊技术在药物传递方面有着广泛的应用。
通过微胶囊技术,药物可以被封装进胶囊中,提高药物的稳定性和传递效率。
在控释方面,微胶囊可以实现药物的定时、定量释放,使药物在体内保持稳定的浓度,减少治疗过程中的药物副作用。
2. 食品添加剂微胶囊技术在食品工业中的应用也非常广泛。
通过微胶囊技术,食品添加剂可以被封装在胶囊中,以提高稳定性和保存期限。
例如,香精、色素、维生素等可以通过微胶囊技术进行封装,使其在食品中的使用更加方便和稳定。
3. 化妆品微胶囊技术在化妆品领域的应用也越来越多。
通过微胶囊技术,化妆品中的活性成分可以被封装进胶囊中,保护这些成分免受外界环境的影响,提高其传递效果。
例如,抗氧化剂、美白成分、保湿剂等可以通过微胶囊技术进行封装,使其在化妆品中更好地发挥作用。
4. 其他领域除了上述应用,微胶囊技术在其他领域也有广泛的应用。
例如,在农业领域,微胶囊技术可以用于植物保护剂的封装和控释,提高农产品的产量和质量。
在纺织工业中,微胶囊技术可以用于纺织品的功能改良,如防水、防尘等。
此外,微胶囊技术还可以用于传感器、能源储存等领域的研究和应用。
三、微胶囊技术的发展方向1. 制备工艺的改进微胶囊技术的制备过程需要考虑胶囊材料的选择、包覆和固化步骤,目前仍存在一些技术难题。
未来的研究方向之一是改进制备工艺,提高胶囊的制备效率和稳定性。
微胶囊化技术及应用微胶囊化技术是一种将液体、固体或气体包裹在微小胶囊中的方法,通过包覆材料将所需物质封存在微小的胶囊内部,从而延长物质的稳定性和保护性。
这种技术已经被广泛应用于食品、医药、化妆品、农业、油墨等领域,为这些行业带来了许多好处。
在食品行业中,微胶囊化技术被用于制备各种食品添加剂,如维生素、香精、色素等。
通过微胶囊化,这些添加剂可以更好地被包裹在食品中,不易受潮、氧化或挥发,从而延长了食品的保质期和口感。
此外,微胶囊化技术还被应用于制备微胶囊咖啡、微胶囊鱼油等产品,为消费者提供了更加方便、易于储存和携带的食品。
在医药领域,微胶囊化技术被广泛用于制备药物缓释剂型。
通过微胶囊化,药物可以被包裹在胶囊中,缓慢释放到人体内部,减少药物的副作用,提高药效持久性,增加患者的便利性和依从性。
此外,微胶囊化技术还可以用于制备靶向药物输送系统,将药物精确释放到靶组织,提高治疗效果。
在化妆品领域,微胶囊化技术被用于制备各种功能性化妆品,如护肤品、彩妆品等。
通过微胶囊化,化妆品中的活性成分可以被封存在胶囊中,待使用时才释放,增加了化妆品的稳定性和保鲜性,提高了产品的品质和效果。
此外,微胶囊化技术还可以用于制备气味控制产品,如香水微胶囊、除臭微胶囊等,为消费者提供更加持久和舒适的使用体验。
在农业领域,微胶囊化技术被应用于制备农药、肥料、种子涂覆剂等产品。
通过微胶囊化,农药可以被包裹在胶囊中,减少对环境和人体的危害,提高了农药的利用率和作用时间。
此外,微胶囊化技术还可以用于制备植物生长调节剂、微生物制剂等产品,为农业生产提供了更加高效、绿色和可持续的解决方案。
在油墨领域,微胶囊化技术被广泛用于制备碳纸、热敏纸、复写纸等产品。
通过微胶囊化,油墨可以被包裹在胶囊中,防止油墨挥发和污染,提高了印刷品的质量和耐久性。
此外,微胶囊化技术还可以用于制备热敏标签、透明标签等产品,为商业印刷提供了更加清晰、美观和持久的印刷效果。
微胶囊技术目录发展简史基本概念微胶囊技术的特点微胶囊的功能1在食品工业中的应用在饮料工业中的应用1在乳制品中的应用1在糖果中的应用1在食品添加剂中的应用展开微胶囊技术(Microencapsulation),定义:是微量物质包裹在聚合物薄膜中的技术,是一种储存固体、液体、气体的微型包装技术。
具体来说是指将某一目的物(芯或内相)用各种天然的或合成的高分子化合物连续薄膜(壁或外相)完全包覆起来,而对目的物的原有化学性质丝毫无损,然后逐渐地通过某些外部刺激或缓释作用使目的物的功能再次在外部呈现出来,或者依靠囊壁的屏蔽作用起到保护芯材的作用,微胶囊的直径一般为1~500μm,壁的厚度为0.5~150μm,目前已开发了粒径在1μm 以下的超微胶囊。
微胶囊粒子在某些实例中扩大到0.25~1000μm。
当微胶囊粒径小于5μm 时,因布朗运动加剧而不容易收集;当粒径大于300μm 时,其表面摩擦系数会突然下降而失去微胶囊作用。
一般胶囊膜壁厚度为1-30μm。
化妆品中用的多为32μm 和180μm 。
超薄壁微胶囊膜壁厚度为0.01μm。
国外微胶囊已用于遮盖霜、保湿剂、口红、眼影、香水、浴皂、香粉等中。
微胶囊能够提高产品的稳定性,防止各种组分之间的相互干扰。
编辑本段发展简史在微胶囊化领域里,Wuster和Green是两位伟大的先驱者。
微胶囊化始于本世纪30年代,但发展非常迅速。
迄今有一百多个研究室在开发微胶囊技术。
隐色压敏复写纸的发明是微胶囊化技术第一次成功应用于商业中,至1981年,此种微胶囊的产量就超过5×106t. 应用范围扩大到医药,农用化学品,黏胶剂和液晶等各个领域。
1936年11月:大西洋海岸渔业公司(Atlantic Coast Fishers)提出了适用于在液体石蜡中,制备含鱼肝油明胶微胶囊的专利申请。
1940年10月,明胶产品有限公司提出了采用一种同心的三层锐孔,创备含药物双壁微胶囊的专利申请。
微胶囊化技术名词解释嘿,朋友们!今天咱来聊聊微胶囊化技术。
这玩意儿啊,就像是给一些小宝贝穿上了一件超级特别的“保护衣”!你想想看啊,有些东西很容易变质、挥发或者受到外界的干扰,就好比一个娇弱的小公主,需要特别的呵护。
这时候微胶囊化技术就闪亮登场啦!它能把这些需要保护的东西包裹起来,形成一个个小小的胶囊。
这一个个的小胶囊可神奇了呢!它们就像一个个迷你的小房子,把里面的东西保护得好好的。
比如说一些容易挥发的香味,装进微胶囊里,就能长时间地保留住那股迷人的味道,不会一下子就跑光啦。
这是不是很厉害?而且啊,微胶囊化技术还能让一些不容易混合的东西乖乖地待在一起。
就好像两个爱吵架的小朋友,被放到了一个小房间里,还不得不和平共处呢。
这样就能发挥出它们组合起来的奇妙效果啦。
你说这微胶囊化技术是不是像个神奇的魔法师呀?它能让一些看似不可能的事情变成现实。
它能让不稳定的变得稳定,让容易流失的被牢牢锁住。
这不就跟咱过日子一样嘛,得把好东西都好好保存起来,用到该用的地方呀!再打个比方,就像我们冬天穿厚棉袄保暖一样,微胶囊化技术就是给那些珍贵的物质穿上了一层厚厚的“棉袄”,让它们不受伤害。
那这层“棉袄”的质量可就非常关键啦,要是做得不好,可不就起不到保护作用了嘛!微胶囊化技术在好多领域都大显身手呢!在食品行业,能让食品的口感和品质保持得更久;在医药领域,能让药物更好地发挥作用,减少副作用。
哎呀呀,这用处可真是数都数不过来呀!所以说呀,微胶囊化技术真的是太重要啦!它就像是默默守护的小天使,让我们的生活变得更加美好和便利。
你说我们是不是应该好好感谢这个神奇的技术呢?反正我觉得是应该的啦!。
微胶囊化技术对活性成分保护效果一、微胶囊化技术概述微胶囊化技术是一种将固体、液体或气体活性成分包裹在微小的胶囊中的技术。
这种技术广泛应用于食品、医药、化妆品、农业等领域,旨在保护活性成分免受外界环境的影响,如温度、湿度、氧气等,从而延长其稳定性和有效期。
微胶囊化技术的核心在于选择合适的壁材和制备方法,以确保活性成分在储存和使用过程中的完整性和功效。
1.1 微胶囊化技术的原理微胶囊化技术的原理是通过形成一层保护性的壁材,将活性成分与外界环境隔绝。
这层壁材可以是天然的,如蛋白质、多糖、脂质等,也可以是合成的,如聚合物、树脂等。
壁材的选择取决于活性成分的性质和应用需求。
微胶囊化过程通常包括以下几个步骤:壁材的选择、活性成分的分散、壁材的包裹、微胶囊的固化和干燥。
1.2 微胶囊化技术的应用场景微胶囊化技术的应用场景非常广泛,以下是一些主要的应用领域:- 食品工业:用于保护食品中的香料、色素、维生素等活性成分,提高其稳定性和延长保质期。
- 医药领域:用于包裹药物,控制药物的释放速度,提高生物利用度和减少副作用。
- 化妆品行业:用于保护化妆品中的活性成分,如抗氧化剂、美白剂等,提高其稳定性和延长保质期。
- 农业领域:用于包裹农药、肥料等,提高其有效性和减少环境污染。
二、微胶囊化技术的保护效果分析微胶囊化技术对活性成分的保护效果主要体现在以下几个方面:2.1 提高活性成分的稳定性微胶囊化技术通过形成保护性的壁材,可以有效隔绝活性成分与外界环境的接触,从而提高其稳定性。
例如,在食品工业中,香料和色素等活性成分容易受到光线、氧气和湿度的影响而降解,微胶囊化可以显著延长其稳定性和保质期。
2.2 控制活性成分的释放微胶囊化技术可以根据壁材的性质和制备方法,控制活性成分的释放速度和模式。
这对于药物的缓释和控释尤为重要,可以提高药物的生物利用度,减少副作用,并提高患者的依从性。
2.3 提高活性成分的生物利用度微胶囊化技术可以保护活性成分免受胃酸和消化酶的破坏,从而提高其生物利用度。
微胶囊技术微胶囊(micro-encapsulation)技术是一项用途广泛而又发展迅速的新技术。
自从1953年微胶囊技术问世以来,经过许多科学家和专业公司的努力,微胶囊技术获得不断的发展和完善。
微胶囊技术在国际先进国家发展很快,已达到将此技术应用于细胞载体及液晶等高精尖水平,技术方法也不断完善在食品、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,许多由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,为食品工业高新技术的开发展现了良好前景。
食品中应用微胶囊技术的目的主要为将液体或气体成分转化成易处理的固体;保护敏感成分,防止其被氧化;控制释放的速度和时间等。
由于这些特点,使该技术在食品中的应用越来越广泛。
微胶囊技术近几十年来在西方国家食品中的应用十分活跃,美国、日本、西欧的食品中微胶囊应用较多。
我国在此方面仍处于探索阶段,直接应用于食品中的实例不多。
一、微胶囊技术原理及意义微胶囊技术又称微胶囊化,是用特殊手段将固体、液体或气体物质包裹在一微小的、半透性或封闭胶囊内的过程。
微胶囊的直径一般为2~2 0 0μm,囊壁厚10~20μm,此种微胶囊产品在一定条件下可有控制的将所包裹的材料(称为心材)释放出来。
微胶囊可简单地看作由心材和壁材组成,食品工业中心材的范围很广泛,如维生素、色素、挥发性香料、风味物质、油脂、抗氧化剂、防腐剂、缓冲盐及无机盐等;此外,食品中一些不易贮存的或对其它组分产生不良影响的物质均可作为心材。
常用的壁材物质有蛋白类、植物胶类、纤维素类、缩聚物类、油类、无机盐类等,这些壁材既可单独使用,又可混合使用,同时还可添加一些增塑剂、表面活性剂、色素等改良剂来提高品质。
食品工业中,壁材的选用需根据产品的粘度、渗透性、吸湿性、溶解性及澄清度等因素来决定,并要求无毒、无嗅,对心材无不良影响。
微胶囊技术的优越性在于:(1)可有效减少活性物质对外界环境因素(如光、氧、水)的反应;(2)减少心材向环境的扩散或蒸发;(3)控制心材的释放;(4)掩蔽心材的异味;(5)改变心材的物理性质(包括颜色、形状、密度、分散性能)、化学性质等。
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❑防止环境对芯材破坏,延长保质期,保证食品安全;DHA、EPA☐减少芯材挥发或传递;香精、香料☐缓释和靶向保护:口香糖、生物制品(如益生菌等)☐隐蔽芯材的不愉快气味;DHA、植物提取成分☐当功能性芯材用量非常之小时,将芯材均匀地分散后并添加在食品中。
调节血糖奶粉第二节微胶囊化技术方法1、微胶囊心材与壁材1)心材在微胶囊化技术中,把被包埋的物料称为心材。
心材可以是亲水的,也可以是疏水的。
因此大多数的气体、液体和固体都可以被包封在微胶囊中。
常见的心材有:溶剂类:水、醇类、苯、甲苯、酯类、醚类、酮类、甘油;增塑剂类:邻苯二甲酸酯类、己二酸酯类、磷酸酯类、硅酮类、氯化联苯、氯化石蜡;酸碱类:硝酸、硼酸、氢氧化钠和胺类;色素类:颜料、染料以及隐色染料等;燃料类:汽油、照明用油、核燃料、火箭燃料;香料类:.薄荷醇、硫醇以及各种香精类;食品类:油和脂肪类、各种调味品、发酵粉;生化成分:酶、蛋白质、动物胶、细菌、酵母以及病毒等;药物类:阿司匹林、维生素、氨基酸等;农用化学药剂类:除草剂类、杀虫剂、化肥等;复合材料类:用于静电印刷的调色剂、卤化银、粘结剂、显影剂、定影剂、墨水、磁性粉末、重氮化合物等其他:各种催化剂、粘合剂、除锈剂、洗涤剂等。
2)壁材用于包埋心材的物质称为壁材。
可作壁材的材料有许多,有无机材料和有机材料。
常用的是高分子材料。
壁材的选择要根据所包埋心材的性质进行。
基本的原则是:心材是亲油性的,则选用亲水性的壁材;心材是水溶性的,壁材应是非水溶性的。
通常采用的壁材有:蛋白质类:骨胶、酪蛋白、纤维蛋白、血红蛋白及聚氨基酸类。
植物胶类:阿拉伯胶、琼脂、褐藻酸钠、鹿角胶、葡萄糖硫酸酯。
纤维素类:乙基纤维素、硝酸纤维素、羧甲基纤维素、乙酸纤维素、纤维素乙酸酞酸酯和纤维素乙酸丁酸酞酸酯。
缩聚物类:甲醛-萘磺酸缩聚物、氨基树酯类、醇酸树酯、硅树酯类、尼龙、涤纶、聚氨酯、聚碳酸酯。
共聚物类:乙烯或甲氧基乙烯与马来酸酐共聚物类、丙烯酸类共聚物、丙烯酸类共聚物、甲基丙烯酸类共聚物。
均聚物类:聚氯乙烯、萨冉树酯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯、聚丙烯酰胺、聚乙烯基苯磺酸、聚乙烯醇以及合成橡胶。
蜡类:石蜡、松香、紫胶、硬脂酸、甘油酸酯、蜂蜡、浊腊、油类、脂肪类和硬化油类。
其他:环氧树酯、硝化石腊、硝化聚苯乙烯以及硫酸钙、石墨、硅酸盐、铝、钒土、铜、银、粘土等各种无机材料。
微胶囊化技术分为3大类:化学法、物理化学法和机械法。
这3大类方法又可衍生出许多方法。
微胶囊化方法分类表界面聚合法原位聚合法化学法锐孔法(聚合物快速沉析法)包接络合物法(分子包接法)辐射化学法单凝聚法复凝聚法水相分分离法盐凝聚法凝聚法(相分离法) 油相分离法调节pH值沉淀法复相乳液法(干燥浴法) 变温相分离法微胶囊化物理化学法熔化分散与冷凝法囊心交换法粉末床法旋转悬浮分离法空气悬浮包衣法(Wurster法)喷雾干燥法机械法真空蒸发沉积法静电结合法离心挤压法锅包衣法蔗糖共结晶法微胶囊化方法区分,可通过以下几点特征加以辨别:①心材是液体还是固体,是亲水还是疏水,pH值及温度的稳定性如何;②壁材是利用已制备好的聚合物,还是在心材表面上通过单体聚合固化而成;③微胶囊化在何种介质(气体、有机溶剂或水)中进行;④微胶囊化是一步还是分步完成;⑤微胶囊的囊壁特性,是单层还是多层的结构;⑥制备好的微胶囊以何种方式使用,是在干燥还是在潮湿的条件下使用;⑦微胶囊化的原理是属于化学还是物理化学范畴。
3、微胶囊化方法的选择选择微胶囊化方法时,要注意如下几点:(1)心材的可润湿性。
在凝聚法中心材的可润湿性决定了微胶囊化的成败。
(2)壁材的渗透性、弹性和可溶性壁材的渗透性、弹性和可溶性决定着胶囊心材能否释放及其释放的速率和胶囊的强度。
(3)微胶囊心材的释放方式壁材的性质决定着心材的释放方式,温度、湿度、熔融、溶解、压力、冲击力、研磨、扩散、调节pH值、光解、超声波处理、加入表面活性剂以及酶解等。
第三节常见微胶囊化方法及应用1、微胶囊化的步骤一般分4步完成。
①先将已粉碎的细粉心材分散入微胶囊化介质中;②再将成膜材料(壁材)加入该分散体系中;③通过某种方法,将壁材聚集、沉积、包敷在已分散的心材周围;④用化学或物理方法处理,加固壁膜以达到一定机械强度。
2、微胶囊释放机理微胶囊心材释放机理有三种:1)活性心材物质通过囊壁膜的扩散释放2)用外压或内压使囊膜破裂释放3)用水、溶剂等浸渍或加热等方法使囊膜降解而释放3、微胶囊质量评价微胶囊质量可从以下3方面进行评价1)心材释放速度2)心材含量3)微胶囊尺寸大小4、常见微胶囊化方法及应用1)喷雾干燥法喷雾干燥法是工业中应用最广泛微胶囊化方法,具有操作灵活,成本低廉特点。
喷雾干燥法适用于热敏材料的颗粒化。
喷雾干燥微胶囊化过程包括两个步骤:①制备心材和壁材的混合乳液。
②将混合乳液在干燥塔内雾化干燥。
因此运用此法进行微胶囊化时,必须考虑初始溶液性质、喷雾干燥条件这个主要因素。
喷雾干燥胶囊化原理是在喷雾干燥过程中壁材形成网状结构,起筛分作用。
小分子物质如水,由于体积小,经热或脱水剂的作用,能顺利地通过网状结构,而分子体积较大的心材则滞留于网内,只要温度没有高到使之热分解变性,就能够被壁材包埋。
喷雾干燥包埋的特点①可包埋热敏感物质;②包埋量高、稳定性好;③生产能力大,可利用现成设备;④溶解性好;⑤干燥塔内壁材寿命长;⑥操作灵活,捕粉可靠。
缺点:设备体积大、价格高、动力损耗大,包埋率相对较低。
2)喷雾冷却和喷雾冷冻微胶囊化法这两种方法工艺与喷雾干燥法相似,都是心材均匀的分散于液化的壁材中,经喷雾使混合液处于某种被控制环境中,达到壁膜快速固化目的。
不同之处在于:干燥室内的温度不同;包埋的类型不同。
喷雾冷却和冷冻法是通过凝固已加热熔融的壁材(油脂或蜡类)完成微胶囊化的,而喷雾干燥法是通过失水达到壁材形成网络结构来完成微胶囊化的。
在喷雾冷却法中,壁材是低熔点的植物油及其衍生物。
如熔点处于45-122℃的脂肪及熔点处于45-67 ℃的单甘油酸酯、双甘油酸酯等。
在喷雾冷冻法中,壁材可选熔点从32-42℃的氢化植物油。
通过此法可包埋硫酸亚铁、酸类、维生素类、风味物质及热敏性物质。
喷雾冷却法和喷雾冷冻法微胶囊不溶于水,心材释放时需在壁材熔点附近。
具有缓慢释放的特性,比较适用于保护许多水溶性风味物质。
3)空气悬浮微胶囊化法该法由美国教授发明,称Wurster法、流化床法或喷雾包衣法。
此法利用流化床将心材颗粒悬浮于上升气流中,然后喷上溶解或熔融的壁材溶液。
其成膜方式有3种:①Wusrter法:在柱式设备中,由成膜段和沉积段组成,沉积段截面积比成膜段大,气流速度变小,利于微胶囊颗粒下降沉积。
②化学成膜法:采用高离子射流或高温气体,在心材被悬浮于流化床时,使壁材分解或与心材反应而完成包埋。
③液态心材成膜法:是Wurster法的改良,可使液态心材微胶囊化。
Wurster包埋法特点:包埋效率高,微胶囊颗粒均匀。
缺点:只能用固体颗粒作心材。
较细的颗粒易被排出空气带走而损失。
颗粒在柱中上下左右地运动,发粘胶囊颗粒会彼此碰撞易凝聚,干燥后的胶囊会磨损,胶囊颗粒外观粗糙。
影响Wurster法微胶囊化产品质量的因素有以下几个方面:(1)心材相对密度、表面积,熔点、溶解度、脆碎度、挥发性,结晶性及流动性;(2)壁材的浓度(如果不是溶液则是指熔点);(3)壁材的包囊速度;(4)承载心材和使之流态化所需要的空气量;(5)壁材用量;(6)进口与出口的操作温度。
3)挤压法与锐孔法微胶囊化挤压法与锐孔法是两种相似的微胶囊造粒方法。
两者都是通过模头(锐孔)在压力作用下成型,挤压法形成微胶囊颗粒需经二次成型,即先挤成细丝状然后在固化液中借助力作用打断成颗粒,而锐孔法是微胶囊颗粒经一次成型。
实例:桔油微胶囊的制备:桔油→加熔融后的玉米糖浆+甘油→混合、乳化→挤压→冷却→异丙醇中脱水和固化→干燥。
影响挤压法微胶囊质量的因素有玉米糖浆的DE值(糖的还原值)、乳化剂的加入量、心材用量、乳化压力、物料温度等。
海藻酸钠是锐孔法微胶囊造粒最常用的囊壁,CaCl2水溶液则是最常用的固化溶液。
4、凝聚微胶囊化法凝聚法也称相分离法,是在不同液相分离过程中实现微胶囊化的过程,此法可制得十分微小的胶囊颗粒(颗粒<1um)。