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喷雾干燥技术在微胶囊化食品中的应用研究
发布时间：2013-05-14 07:47 来源：未知
前言
微胶囊化技术是将高分子化合物的成膜材料在微小分散的固态、液态和气态等核心物质上沉积、涂层或包埋的一种技术。微胶囊化技术它可以包埋的材料非常广泛，在食品工业中，无论是食品添加剂，如香精、色素、调味剂、营养强化剂等，还是食品本身或组成部分都可以进行包埋，甚至微生物也可以包埋。被微胶囊化后的物质可以改变其原来的物理性质、化学性质、热敏性；防止物料氧化、挥发以及同其它物料之间的反应；可以掩盖物料的不良气味或口味；还可以保持物料本身的生物活性；可以控制物料在希望的环境和时间内以一定的速度释放。微胶囊化技术无疑在一些领域给食品工业带来了突破性的进展。
微胶囊化技术的方法大致可分为化学方法、物理方法和机械方法三大类二十余种。其中常用的有界面聚合法、锐孔法、水相分离法、凝聚法、空气悬浮法、喷雾干燥法、粉末床法以及真空蒸发沉积法等。其中喷雾干燥法因其具有成本低廉、工艺简单、适合于大规模工业化生产以及可包埋热敏性物质等优点，故目前已成为微胶囊化技术领域中应用最为广泛的一种方法。
本研究引进了国外1990年代水平的具有内置流化床附聚装置和第二次喷嘴可以进行二次包埋的压力式二流体喷雾干燥装置，对食品工业中的营养强化剂、调味料、保健食品、各类食用油脂以及天然果汁等三十多种物料进行了试验，并取得了良好的效果。现将试验情况综述如下：
一、喷雾干燥装置简介
如图所示，物料在干燥室内进行第一级干燥…喷雾干燥，干燥后的大部分细粉直接进入下面的流化床内，少量的细粉跑出干燥室，被旋风分离器收集，经管道回到流化床。细粉在流化床内进行第二级干燥～流化床干燥。一级干燥后，在流化床内并未完全干燥的细粉相互粘附而生成多孔的团结构，并且进一步干燥，直至水分含量和颗粒度均达到要求，才由出料阀排出。
流化床喷雾干燥烘干机与普通喷雾干燥机相比它有如下优点
(1)热利用率高
在干燥系统中，温度降越大，热利用率就越高，因此提高进风温度和降低排风温度可以达到提高热利用率的要求。但对很多粉末油脂产品来说，进风温度过高可能使产品变质，而排风温度过低又会增加产品的含水量，产生粘壁现象。如果用流化床喷雾干燥器可以在喷雾干燥中高温迸风，因产品尚未完全干燥，故物料温度不会过高。当产品进入流化床时，流化床的进气温度可较低，因而排风温度和产品温度也会降低。同时在流化床干燥中蒸发的水分也少得多，排风温度低不影响产品含水量，这就提高了干燥过程的热利用率而不利影响产品质量。由于干燥的推动力增大，也提高了蒸发速率。因此，干燥设备的生产能力得到提高。
(2)通过分级和聚结以达到产品的粒度要求
有些产品需要粒度均匀，不希望产品含有细粉，这时，可调节流化床速度以控制细粉排出量，分出的细粉返回喷雾干燥室中重新聚结成多孔粗粒，使产品粒度均匀，且具有速溶性能。
(3)可以使干燥产品达到很低的含水量
单用喷雾干燥器不能达到很低的含水量，但是流化床中的二级干燥物料，另外通入湿含量低的空气进行干燥。物料在流化床中停留时间长短可以调控，因而能使最终产品的含水量达到很低。
(4)具有二次喷头
安装于流化床顶端的二次喷头可以对粉末再次进行湿润，以利用粉末的聚结造粒，也可以喷出包埋剂，对粉末进行二次包埋，提高微胶囊产品的包埋效果。
(5)可使物料在较低温度下排出，保证物料质量
二、工艺参数的确定
(1)均质时间、温度、和压力等工艺参数的确定
在其他条件均相等的情况下，分别改变均质温度、均质压力和均质时间，测定均质液的稳定性。结果表明，均质时间长，乳化效果好。但对予一定的均质设备来说，在一定的均质温度，均质压力下，均质到一定程度，脂肪球颗粒直径便不再显著下降，乳化效果提高不多，同时，均质用时过长，不利于提高生产效率。下图表示均质时间与均质效果的关系。
根据这一图线关系，最后确定TO为均质时间。对于一定量的乳化液的均质时间TO为20-40分钟。
均质温度过低，因乳化剂不能溶于原料液中，不能起到乳化作用。但当均质温度过高时，乳化剂虽能溶解于原料液中，但因破坏了与原料液之间的亲和力，致使均质液的稳定性降低，故最佳的均质温度应为40～70℃（视物料而定）。
当均质压力在一定范围时，均质液的稳定性随均质压力的增大而明显增高。但当均质压力达到一定值后，均质液的稳定性随均质压力的增高变化就不明显了。因此最佳均质压力宜为50～60MPa。
(2)喷雾干燥空气进出口温度的确定
这是微胶囊化操作中的关键。众所周知，微胶囊喷雾干燥过程包括恒速干燥和减速干燥，在恒速干燥阶段，液滴的水分扩散速度大于或等于蒸发速度，液滴中的绝大多都发生在此阶段，如果在这阶段温度过高，不仅可能会产生焦粉现象，而且还会因水分蒸发过快，加快壁材的浓缩成膜，阻碍膜壳内水分的蒸发，并使液滴内压力升高，膨胀过度时，胶囊即破裂，严重影响微胶囊的颗粒度、流动性等质量指标。但若这阶段温度过低、干燥速度减慢，液滴还没完成干燥，就已落入塔底或接触塔壁，就会出现潮粉或粘壁现象，致使喷雾干燥无法进行。经试验，根据不同物料，进风温度一般控制在140～200℃，出风温度控制在60～90℃。
(3)喷雾干燥进料雾化压力在喷雾干燥中，利用压缩空气通过喷嘴将料液喷入干燥塔内，同时使料液微粒化。当气源压力增加时，物料的喷出速度提高，压缩空气量增加，使雾化液滴的粒径减小，比表面积增加，微粒与热空气接触后，水分迅速蒸发，致使跑粉现象严重，产品得率降低，产品的颗粒度流动性等外观质量也受较大影响。但当气流压力过低时，雾化液滴粒径太大，比表面积减小，干燥速度减缓，造成粘塔或潮粉现象，也影响产品质量。因此，进料压力也必须进行筛选。通过试验，进料雾化压力应控制在0. 12～0. 21MPa。
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