فن آوری های ظهور میکروانکپسولیشن و کاربرد آن در صنایع غذایی

چکیده :

میکروانکپسولیشن جدیدترین فناوری است که به طور گسترده در موارد مختلف فتوشیمیایی و کاربردی مورد استفاده قرار می گیرد.

در این سیستم، اجزاء تحت پوشش روکش قرار گرفته اند و از قرار گرفتن اجزا در معرض جو خارج جلوگیری می شود. در عین حال سیستم محتویات خود را در سایت مورد نظر منتشر می کند و در نتیجه فراهمی زیستی کلی افزایش می یابد.

 علاوه بر این، خاصیت مواد اصلی حفظ شده و هیچگونه تعامل با مواد پوسته را امکان پذیر نمی سازد.

این میکروکپسول ها بسته به نوع ماده ای که باید محصور شود، در اندازه و شکل های مختلف تغییر می کنند. این تکنیک برای صنایع غذایی بسیار مفید بوده است، زیرا مواد طعم دهنده و اسانس های مختلف در انواع مختلف را می تواند در خود جای دهد.

مقدمه و معرفی :

کپسوله کردن تکنیکی است که به موجب آن مواد اصلی (جامدات ، مایعات یا حتی گازها)

داخل مواد روکش دار لایه نازک محصور شده است. محصول به دست آمده به عنوان میکروکپسول نامیده می شود.

میکروکپسول ها دو جز دارند :

مواد اصلی و مواد پوسته

1) ماده تشکیل دهنده جز اصلی : موادی برای پوشش دادن هستند، که می توانند به صورت مایع یا جامد باشند. مواد روکش دار نباید واکنش پذیر باشند.

ویتامین ها، مواد فرار، دارو، مواد شیمیایی گیاهی، آنزیم ها، آنتی اکسیدان ها و لیپیدها (مانند روغن ماهی) می توانند به عنوان هسته اصلی عمل کنند.

2) ماده تشکیل دهنده پوسته : یک ماده بی اثر است که بر روی مواد اصلی با ضخامت مطلوب پوشانده می شود.  

مواد اصلی و مواد تشکیل دهنده روکش نباید با جو وارد واکنش شوند. مواد بی اثر، پلیمرها، نشاسته ها، آلژینات ها، مواد سلولزی، موم ها و رزین ها را می توان به عنوان مواد محصور کننده/مواد روکش استفاده کرد.

تکنیک های میکروکپسوله کردن :

این فناوری بیش از شش دهه است که در صنایع غذایی در فرآوری مواد غذایی برای پوشش انواع اسیدها، اسانس های ضروری، طعمهای مختلف و سایر موارد استفاده می شود.

متودهای میکروکپسوله کردن عبارتند از :

1) Co Acervation Method :

این روش عمدتا برای محصور کردن اسانس های ضروری تشکیل دهنده هسته، که در کاتیون پلیمر آبی یا ژلاتین پراکنده می شود، استفاده می شود.

سپس می توان صمغ محلول پلیمری عربی یا آنیونی را به محلول قبلی به عنوان محلول پلیمر دوم اضافه کرد.

وقتی این دو پلیمر یک مجموعه را تشکیل می دهند، مواد پوسته روی ذرات هسته رسوب می کنند.

این فرآیند را می توان با افزودن نمک یا رقیق کردن محیط یا تغییر Ph و دما  نیز تسریع کرد.

در نهایت، این میکروکپسول ها را می توان با حل کردن، پیوند عرضی (با فرمالدئید) یا حرارتی تثبیت کرد.

2) Spray Drying Method :

Spray drying یکی از رایج ترین و قدیمی ترین فرآیندهای محصور کردن active agent است.

در  Spray dryingمواد هسته معمولاً با حل  کردن، امولسیون کردن یا پراکندگی ماده فعال در محلول آبی مواد حامل به دست می آید.به دنبال آن اتمیزه شدن و پاشیدن مخلوط به داخل یک محفظه گرم انجام می شود.

Spray dryer ها (همچنین به آن اتمیزر دوار نیز گفته می شود) در صنایع غذایی معمولاً با نازل فشار قوی یا چرخ گریز از مرکز، ماده را در دهانه ذوب می کنند.

و با جریان همزمان جریان هوا و ذرات عمل می کند تا بیش از حد گرم شود.

اندازه قطرات اتمی بستگی به کشش سطحی و ویسکوزیته مایع و افت فشار در سراسر آن دارد.

نازل و سرعت اسپری اندازه قطرات اتمی نیز زمان خشک شدن و اندازه ذره را تعیین می کند.

3) Drop Gelation Method :

در این متد ابتدا میکروسفرهایی که از پلیمرهای ژل مانند مثل آلژینات ساخته شده اند، با حل شدن پلیمر در یک محلول آبی مواد فعال موجود در آنها در آب باز شده سپس پراکنده می شوند. سپس از طریق یک دستگاه دقیق بیرون کشیده می شود.

4) Pan Coating Method :

در این متود مواد مورد نظر برای پوشش با مواد پوششی خشک مخلوط می شوند. در دمای بالا، مواد روکش ذوب شده و با ذرات هسته محاصره می شود، سپس با سرد شدن، جامد می شود. همچنین روکش را می توان به تدریج با ریختن آن در یک ظرف حاوی مواد هسته به جای استفاده از روش قبلی انجام داد.

5) Spinning Disk Method :

ذرات هسته در مواد پوسته مایع معلق شده و سپس در یک دیسک گردان ریخته می شوند. دیسک سپس عمل چرخش را انجام می دهد و ذرات هسته پوشانده می شوند. هنگامی که مواد پوسته جامد می شوند، ذرات هسته از آن خارج می شوند.

عملکرد گریز از مرکز از لبه دیسک پرتاب انجام می شود. روش چرخش دیسک سریع، مقرون به صرفه و دارای کارایی تولیدی بالا است.

6) Co Extrusion Method :

مواد هسته و پوسته در لوله های متحدالمرکز ریخته می شوند و بر اثر ارتعاش قطرات محلول در آب را ایجاد می کنند. مواد پوسته سپس با پیوند عرضی شیمیایی یا تبخیر یا سرد شدن حلال سخت می شود. این فرایند را می توان با استفاده از انواع مختلف نازل اکستروژن بهینه سازی کرد.

7) Polymer Encapsulation by Rapid Expansion of Supercritical Fluids :

هنگامی که سیال در بالای دمای بحرانی خود گرم شده و در بالای فشار بحرانی خود فشرده می شود، "فوق بحرانی" نامیده می شود. گاز بدست آمده، بسیار تراکم پذیر است و دارای خواص مختلف مایعات و گازها است.

پرکاربردترین گازهای فوق بحرانی دی اکسید کربن (CO2) و اکسید نیتروژن (N2O) هستند. تغییرات جزئی در دما یا فشار منجر به تغییر زیادی در چگالی آنها میشود. مواد پوسته و مایع فوق بحرانی (همراه با ماده فعال) در فشار بالا نگهداری می شوند و سپس از طریق یک نازل کوچک در فشار اتمسفر آزاد می شود.

اهداف تکنیک انکپسولیشن :

آزادسازی کنترل شده مواد غذایی در مکان مناسب و زمان مناسب، عملکرد کلیدی ریزکپسوله سازی است.

این ماده به محافظت از اجزای حساس هسته کمک می کند و همچنین از از دست دادن خواص اجزای آن جلوگیری می کند.

• - همچنین تبخیر یک هسته فرار را به تأخیر می اندازد.
• - خواص جابجایی یک ماده چسبنده را بهبود می دهد.
• - از اکسیداسیون برخی ویتامین ها جلوگیری می کند.

انگیزه صنایع برای استفاده از تکنیک میکروکپسوله کردن :

کپسوله کردن می تواند مواد اصلی را از محیط خارجی محافظت کند (به عنوان مثال، گرما، رطوبت، هوا و نور). از تخریب جلوگیری می کند.

• - سرعت انتقال مواد اصلی به محیط خارجی در این روش ناچیز است.
• - بسته بندی مواد اصلی را می توان تغییر داد و کار با آن را آسان تر کرد.
• - فراهمی زیستی را با کنترل انتشار ماده هدف از هسته اصلی افزایش می دهد.
• - طعم بد مواد اصلی را می توان بپوشاند.
• - از این تکنیک می توان برای جداسازی اجزای داخل مخلوط استفاده کرد تا با یکدیگر واکنش نشان ندهد.

مزایای کپسوله کردن :

• - عدم تحرک عامل فعال در سیستم های پردازش غذا.
• - بهبود پایداری در محصول نهایی و در حین پردازش (یعنی تبخیر کمتر عامل فعال فرار و/یا بدون تخریب یا واکنش با سایر اجزای موجود در محصول غذایی مانند اکسیژن یا آب).
• - بهبود ایمنی (به عنوان مثال ، کاهش اشتعال پذیری مواد فرار مانند عطر ، عدم استفاده از روغن فرار متمرکز).
• - ایجاد جلوه های قابل مشاهده و بافت (نشانه های بصری).
• - خواص قابل تنظیم اجزای فعال (اندازه ذرات، ساختار، محلول در روغن یا آب، رنگ).
• - پوشش غیر مزه ای.
• - رهایش کنترل شده (تمایز، رهاسازی توسط محرک مناسب).