Microcapsules et technologie des microcapsules
01.Microcapsules
Désigne un micro-conteneur ou un emballage avec une coque en polymère. Sa taille varie généralement de 5-200μm et sa forme varie en fonction des matières premières et des méthodes de préparation.
02.Technologie de microencapsulation
Fait référence à la technologie consistant à encapsuler des solides, des liquides ou des gaz dans des capsules minuscules et scellées afin qu'ils ne puissent être libérés qu'à un rythme contrôlé dans des conditions spécifiques.
Parmi eux, la substance encapsulée est appelée matériau de base, comprenant les arômes et parfums, les acidulants, les édulcorants, les pigments, les lipides, les vitamines, les minéraux, les enzymes, les micro-organismes, les gaz et autres additifs. Le matériau qui encapsule le matériau central pour obtenir une gélification par microencapsulation est appelé matériau de paroi.
03.Matériau du mur
Des polymères naturels, des polymères semi-synthétiques et des polymères synthétiques peuvent être utilisés comme matériaux d'encapsulation de microcapsules. En fonction des propriétés de la substance encapsulée (noyau de capsule), les matériaux de noyau solubles dans l'huile doivent sélectionner des matériaux de paroi solubles dans l'eau, et les matériaux de noyau solubles dans l'eau doivent sélectionner des matériaux de paroi solubles dans l'huile, c'est-à-dire le matériau de noyau et le les matériaux des parois sont insolubles et non réactifs.
Le matériau de la paroi des microcapsules doit être conforme aux normes nationales sur les additifs alimentaires, être non toxique, avoir de bonnes propriétés filmogènes, une bonne fluidité et une faible hygroscopique, et ne doit pas réagir chimiquement avec le matériau central.
Par conséquent, les matériaux des murs peuvent souvent être divisés dans les catégories suivantes :
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catégorie |
Substance |
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Matériaux polymères naturels |
Amidon, saccharose, maltodextrine, sirop de maïs, cellulose, chitosane, protéine de soja, protéine de lactosérum, gliadine, colophane de paraffine, acide stéarique, lécithine, alginate, gomme arabique, gélatine, agar, etc. |
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Matériaux polymères semi-synthétiques |
Méthylcellulose, éthylcellulose, carboxyméthylcellulose, nitrocellulose, hydroxypropylcellulose, amidon modifié, etc. |
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Matériaux polymères synthétiques |
Polyéthylène, polychlorure de vinyle, polystyrène, polybutadiène, polyamide, polyester, polyéther, polyacrylamide, caoutchouc synthétique, polyaminoacide, acide polyacrylique, etc. |
Morphologie des microcapsules
En raison des différents matériaux de noyau, de paroi et de méthodes de microencapsulation, la taille, la morphologie et la structure des microcapsules varient considérablement. Le diamètre des particules des microcapsules varie de quelques microns à plusieurs milliers de microns, généralement de 5 à 200um, et l'épaisseur de la paroi de la capsule est de 0,5 à 150 um. À l'heure actuelle, des microcapsules à l'échelle millimétrique allant de plusieurs millimètres à des microcapsules à l'échelle nanométrique allant de 0,1 à 1 nm ont été réalisées.
Les tailles des microcapsules préparées par plusieurs méthodes différentes sont indiquées dans le tableau suivant :
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Méthode de microencapsulation |
Plage de taille des particules (um) |
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Séchage par pulvérisation |
20-150 |
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Revêtement de suspension pneumatique |
50-10000 |
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Méthode du sac en pot |
＞500 |
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Coagulation simple/complexe |
1-500 |
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Liposomes |
0.1-1 |
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Technologie nano-microcapsule |
＜0.1 |
Méthodes technologiques des microcapsules
Il existe de nombreuses méthodes de technologie des microcapsules, mais l'application dans l'industrie alimentaire comprend principalement la polymérisation interfaciale, la méthode des trous pointus, la méthode de séchage par pulvérisation, la méthode de refroidissement par pulvérisation, la méthode d'extrusion et la méthode de suspension pneumatique.
01. Méthode de polymérisation interfaciale
Le matériau de base est émulsionné par un émulsifiant approprié et ajouté à la solution de matériau de paroi. Le réactif est ajouté pour initier la polymérisation, un film polymère se forme à la surface de la gouttelette, puis les microcapsules sont séparées de la phase huileuse ou de la phase aqueuse. Les microcapsules préparées par ce procédé ont une bonne densité, des conditions de réaction douces et une vitesse de réaction rapide.
02.Méthode de trou pointu
Tout d'abord, le matériau du noyau est dissous dans la solution du matériau de la paroi, puis il est solidifié et formé par un certain récipient et ajouté au liquide de solidification. Il est solidifié et formé par coprécipitation, et un séchage sous vide est utilisé pour obtenir le produit microcapsule. Habituellement, un agent de durcissement est ajouté ou une condensation thermique est utilisée, et le durcissement peut également être obtenu en complexant des polymères avec des charges différentes.
03. Méthode de séchage par pulvérisation
Le matériau de noyau est ajouté à la solution de matériau de paroi pré-liquéfiée pour former un système de dispersion thermique et séché par pulvérisation dans un flux d'air chaud pour évaporer le matériau de paroi et fixer la membrane de la capsule pour former la substance requise. Cette méthode convient aux substances sensibles à la chaleur, avec un faible coût et un processus simple, mais les substances actives sont facilement inactivées, le taux d'encapsulation est faible et la consommation d'énergie est élevée.
04.Méthode de refroidissement par brouillard
Le matériau du noyau est mélangé avec de l'huile fondue pour former un liquide fondu, et après avoir formé de fines particules de microcapsules avec un atomiseur, le matériau de la paroi est rapidement refroidi avec de l'air froid pour se solidifier en microcapsules. Cette méthode convient aux substances sensibles à la chaleur afin de protéger l'activité du matériau du noyau.
05. Méthode d'extrusion
Le matériau de noyau est dispersé dans le sucre fondu, puis placé dans la solution de déshydratation après extrusion et étirage. Le sucre se solidifie et le matériau de base s'y incruste. Ensuite, le produit microcapsulé est obtenu par broyage, séparation et séchage. Le matériau de paroi de ce processus utilise généralement du saccharose, de la maltodextrine et de l'amidon modifié, qui est principalement utilisé pour la technologie de microencapsulation telle que les arômes et les huiles essentielles, mais le taux d'incorporation est faible.
06. Méthode de suspension pneumatique
Tout d'abord, le matériau de noyau granulaire solide est dispersé et suspendu dans le flux d'air porteur, puis le matériau de paroi est pulvérisé sur le matériau de noyau en circulation dans la chambre d'encapsulation. Le matériau d'encapsulation est suspendu dans le flux d'air ascendant et le produit est séché en s'appuyant sur la régulation de l'humidité du flux d'air porteur lui-même. Cette méthode s'applique uniquement à l'emballage de matériaux à noyau solide et est généralement utilisée pour les arômes, les épices et les vitamines liposolubles.
Application de la technologie de microencapsulation dans l'industrie alimentaire
En raison de ses avantages uniques, la technologie de microencapsulation a été largement utilisée dans divers types d’aliments, ce qui a permis de résoudre avec succès des problèmes que les processus traditionnels ne pouvaient pas résoudre et de favoriser le développement rapide de l’industrie alimentaire.
01.Microencapsulation d'huiles et de graisses
Les huiles et les graisses sont des substances importantes dans la vie quotidienne des gens et dans la transformation des aliments, mais elles s'oxydent facilement et se détériorent pour produire de mauvais goûts, et ont une mauvaise fluidité, ce qui rend l'emballage et la consommation peu pratiques. Il est donc nécessaire d’utiliser la technologie de microencapsulation pour conserver leurs propriétés fonctionnelles.
02.Microencapsulation d'arômes et d'épices
Les arômes et les extraits d'épices sont très volatils et facilement oxydés pour modifier leurs arômes. Par conséquent, afin d’éviter la volatilisation des arômes et les réactions avec d’autres substances, des méthodes de microencapsulation peuvent être utilisées pour convertir les épices liquides en poudres solides afin d’améliorer la stabilité et l’aspect pratique.
Généralement, la gélatine, la gomme arabique, la carboxyméthylcellulose, l'éthylcellulose, la dextrine, etc. peuvent être sélectionnées comme matériaux de paroi, et les produits de microencapsulation d'arômes et d'épices peuvent être préparés par la méthode des trous pointus, la méthode d'extrusion, la méthode de séchage par pulvérisation, la méthode de refroidissement par pulvérisation, etc.
03.Microencapsulation de pigments
De nombreux pigments comestibles sont solubles dans l’huile et ont une mauvaise stabilité. En particulier, les pigments naturels sont très sensibles à la lumière, à la chaleur, à l’oxygène, aux acides et aux alcalis, et sont sujets à la décoloration. La microencapsulation peut éviter les facteurs environnementaux qui provoquent des modifications des pigments et peut également améliorer la dispersibilité et la solubilité des pigments solubles dans l'huile dans les solutions aqueuses.
04.Microencapsulation de probiotiques
L'activité des produits probiotiques sera réduite sous l'action de l'acide gastrique, et la technologie de microencapsulation peut protéger les probiotiques contre les environnements défavorables. Les matériaux de la paroi entérique sont utilisés pour prévenir les dommages causés par le suc gastrique, afin que le plus grand nombre possible de bactéries vivantes puissent atteindre les intestins, ce qui est véritablement bénéfique pour la santé.
05.Microencapsulation d'antioxydants
Les substances antioxydantes telles que les vitamines, les flavonoïdes, les polyphénols du thé, le BHT, etc. sont largement utilisées dans l'alimentation, mais ces substances sont relativement instables et facilement affectées par l'environnement extérieur. Par conséquent, il est nécessaire de modifier leurs propriétés caractéristiques grâce à la technologie de microencapsulation.
06.Microencapsulation d'acidulants et d'édulcorants
Les acidulants peuvent favoriser l’oxydation des aliments, affecter le pH d’origine des aliments et provoquer leur détérioration. Par conséquent, les acidulants peuvent être encapsulés grâce à la technologie de microencapsulation pour éviter tout contact direct avec les aliments et prolonger la durée de conservation des aliments.
La production d'acidulants microencapsulés utilise généralement des méthodes physiques, telles que l'utilisation d'huiles hydrogénées, d'acides gras et d'autres matériaux pour encapsuler les acidulants et les refroidir pour former des microcapsules. Cette technologie a été largement utilisée dans le traitement des garnitures pour tartes, des poudres pâtissières, des boissons solides et de la viande.
Les édulcorants microencapsulés peuvent réduire l’hygroscopique, améliorer la fluidité et prolonger le goût sucré. L'édulcorant contenu dans le chewing-gum Wrigley est une microcapsule recouverte d'huile durcie, qui améliore la stabilité et la durée de stockage.
07.Microencapsulation d'agents levants
L'utilisation de la technologie de microencapsulation pour encapsuler les agents levants peut faire réagir les agents levants uniquement dans des conditions appropriées pour éviter les réactions avant la cuisson.
08.Microencapsulation de préparations enzymatiques
Les préparations enzymatiques sont largement utilisées dans les aliments, mais elles sont facilement endommagées par l'environnement extérieur. Par conséquent, certaines substances polymères peuvent être utilisées comme matériaux de paroi pour encapsuler diverses enzymes sous forme de microcapsules dans des membranes semi-perméables. Les préparations enzymatiques microencapsulées sont conçues pour maintenir l’activité enzymatique, prolonger le temps d’action et réaliser une production ou une fermentation enzymatique continue.
09.Microencapsulation de conservateurs
L'ajout de conservateurs directement aux aliments affectera la qualité du produit, de sorte que ces substances peuvent être microencapsulées avant de les ajouter aux aliments. L'utilisation de graisse durcie comme matériau de paroi pour incorporer l'acide sorbique peut non seulement éviter le contact direct entre l'acide sorbique et les produits carnés, mais également libérer lentement l'acide sorbique grâce à l'effet de libération prolongée du matériau de paroi pour jouer un rôle dans la conservation et la stérilisation.
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La technologie de microencapsulation de HSF
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