마이크로캡슐 및 마이크로캡슐 기술
01.마이크로캡슐
폴리머 쉘이 포함된 마이크로 용기 또는 패키지를 나타냅니다. 일반적으로 크기는 5-200μm이며, 원료 및 제조방법에 따라 모양도 다양합니다.
02.마이크로 캡슐화 기술
특정 조건에서 제어된 속도로만 방출될 수 있도록 고체, 액체 또는 기체를 작고 밀봉된 캡슐에 캡슐화하는 기술을 말합니다.
그 중 캡슐화된 물질은 향료, 산미료, 감미료, 색소, 지질, 비타민, 미네랄, 효소, 미생물, 가스 및 기타 첨가물을 포함하는 핵심 물질이라고 합니다. 마이크로캡슐화 겔화를 달성하기 위해 코어 재료를 캡슐화하는 재료를 벽 재료라고 합니다.
03.벽재
천연고분자, 반합성고분자, 합성고분자가 마이크로캡슐 봉지재로 사용될 수 있다. 캡슐화된 물질(캡슐 코어)의 특성에 따라 유용성 코어재는 수용성 벽재를 선택해야 하며, 수용성 코어재는 유용성 벽재, 즉 코어재와 벽 재료는 불용성이며 반응성이 없습니다.
마이크로캡슐 벽 재료는 국가 식품 첨가물 표준을 준수하고 무독성이어야 하며 필름 형성 특성이 좋고 유동성이 낮으며 흡습성이 낮아야 하며 코어 재료와 화학적으로 반응하지 않아야 합니다.
따라서 벽 재료는 종종 다음 범주로 나눌 수 있습니다.
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범주 |
물질 |
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천연 폴리머 소재 |
전분, 자당, 말토덱스트린, 옥수수 시럽, 셀룰로오스, 키토산, 대두 단백질, 유청 단백질, 글리아딘, 파라핀 로진, 스테아르산, 레시틴, 알지네이트, 아라비아 고무, 젤라틴, 한천 등 |
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반합성 고분자 재료 |
메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 변성전분 등 |
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합성 고분자 재료 |
폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리부타디엔, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리아크릴아미드, 합성고무, 폴리아미노산, 폴리아크릴산 등 |
마이크로캡슐의 형태
다양한 핵심 재료, 벽 재료 및 마이크로캡슐화 방법으로 인해 마이크로캡슐의 크기, 형태 및 구조가 크게 다릅니다. 마이크로캡슐의 입자 직경은 수 마이크론에서 수천 마이크론, 일반적으로 5~200um이고 캡슐 벽 두께는 0.5~150um입니다. 현재, 수 밀리미터 크기의 밀리미터 규모 마이크로캡슐부터 0.1~1nm 범위의 나노미터 규모 마이크로캡슐까지 달성되었습니다.
여러 가지 다른 방법으로 제조된 마이크로캡슐의 크기는 다음 표에 나와 있습니다.
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마이크로캡슐화 방식 |
입자 크기 범위(um) |
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분무건조 |
20-150 |
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에어 서스펜션 코팅 |
50-10000 |
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포트백 방식 |
＞500 |
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단일/복합 응고 |
1-500 |
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리포솜 |
0.1-1 |
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나노마이크로캡슐 기술 |
＜0.1 |
마이크로캡슐 기술 방법
마이크로캡슐 기술에는 여러 가지 방법이 있지만 식품 산업에서의 적용에는 주로 계면 중합, 샤프 홀 방법, 분무 건조 방법, 분무 냉각 방법, 압출 방법 및 공기 현탁 방법이 포함됩니다.
01.계면중합법
코어 재료는 적합한 유화제로 유화되고 벽 재료 용액에 첨가됩니다. 반응물을 첨가하여 중합을 개시하고, 액적 표면에 고분자막을 형성한 후, 마이크로캡슐이 유상 또는 수상으로부터 분리된다. 이 방법으로 제조된 마이크로캡슐은 밀도가 좋고 반응 조건이 온화하며 반응 속도가 빠릅니다.
02.샤프홀 공법
먼저 심재를 벽재 용액에 용해시킨 후 특정 용기에 의해 고화되어 형성되고 응고액에 첨가됩니다. 공침을 통해 고화시킨 후 진공건조하여 마이크로캡슐 제품을 얻습니다. 일반적으로 경화제를 첨가하거나 열축합을 사용하며, 전하가 다른 고분자를 복합화하여 경화시킬 수도 있습니다.
03.분무건조 방식
코어 재료를 미리 액화된 벽 재료 용액에 첨가하여 열 분산 시스템을 형성하고 뜨거운 공기 흐름에서 분무 건조하여 벽 재료를 증발시키고 캡슐 막을 고정하여 필요한 물질을 형성합니다. 이 방법은 비용이 저렴하고 공정이 간단하여 열에 민감한 물질에 적합하지만, 활성물질이 쉽게 불활성화되고, 캡슐화율이 낮으며, 에너지 소비가 높다.
04.미스트 냉각방식
심재를 용융유와 혼합하여 용융액체를 형성하고, 분무기로 마이크로캡슐 미세입자를 형성한 후 벽재를 찬 공기로 급속 냉각시켜 마이크로캡슐로 고화시킵니다. 이 방법은 열에 민감한 물질의 코어 물질의 활성을 보호하는 데 적합합니다.
05.압출방식
심재를 녹인 설탕 원료에 분산시킨 후 압출 및 연신 후 탈수액에 투입합니다. 설탕재료가 굳어지고 그 안에 심재료가 박혀있습니다. 이후, 파쇄, 분리, 건조하여 마이크로캡슐 제품을 얻는다. 이 공정의 벽 재료는 일반적으로 자당, 말토덱스트린 및 변성 전분을 사용하며 향료 재료 및 에센셜 오일과 같은 미세 캡슐화 기술에 주로 사용되지만 매립률은 낮습니다.
06.에어 서스펜션 방식
먼저, 고체 입상 코어 재료가 캐리어 공기 흐름에 분산되어 부유된 다음 벽 재료가 캡슐화 챔버의 순환 코어 재료에 분사됩니다. 캡슐화 재료는 상승하는 기류에 부유하고 제품은 캐리어 기류 자체의 습도 조절에 의존하여 건조됩니다. 이 방법은 고체 심재의 포장에만 적용되며 일반적으로 향료, 향신료 및 지용성 비타민에 사용됩니다.
식품산업에 마이크로캡슐화 기술 적용
고유한 장점으로 인해 마이크로캡슐화 기술은 다양한 유형의 식품에 널리 사용되어 기존 공정에서 해결할 수 없는 문제를 성공적으로 해결하고 식품 산업의 급속한 발전을 촉진했습니다.
01.유지의 미세캡슐화
유지는 사람들의 일상생활과 식품가공에 있어서 중요한 물질이지만, 쉽게 산화되고 변질되어 맛이 나빠지고, 유동성이 좋지 않아 포장 및 섭취가 불편합니다. 따라서 기능적 특성을 유지하려면 마이크로캡슐화 기술을 사용해야 합니다.
02.향미료와 향신료를 미세캡슐화
향미료와 향신료 추출물은 휘발성이 높으며 쉽게 산화되어 맛이 변합니다. 따라서 향미의 휘발과 다른 물질과의 반응을 방지하기 위해 마이크로 캡슐화 방법을 사용하여 액체 향신료를 고체 분말로 변환하여 안정성과 실용성을 향상시킬 수 있습니다.
일반적으로 벽재로는 젤라틴, 아라비아검, 카르복시메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 덱스트린 등을 선택할 수 있으며, 향미료 및 향신료의 마이크로캡슐화 제품은 샤프홀법, 압출법, 분무건조법, 분무냉각법, 등.
03.안료의 마이크로캡슐화
많은 식용 색소는 유용성이며 안정성이 좋지 않습니다. 특히 천연안료는 빛, 열, 산소, 산, 알칼리에 매우 민감하여 퇴색되거나 변색되기 쉽습니다. 마이크로캡슐화는 색소 변화를 일으키는 환경적 요인을 피할 수 있으며, 수용액에서 지용성 색소의 분산성과 용해도를 향상시킬 수도 있습니다.
04.프로바이오틱스의 마이크로캡슐화
위산의 작용으로 프로바이오틱스 제품의 활성이 감소하며, 마이크로캡슐화 기술은 불리한 환경으로부터 프로바이오틱스를 보호할 수 있습니다. 장내벽재는 위액에 의한 손상을 방지하기 위해 사용되며, 살아있는 세균이 최대한 장까지 도달할 수 있도록 하여 건강에 정말 유익합니다.
05.산화방지제의 마이크로캡슐화
비타민, 플라보노이드, 차폴리페놀, BHT 등의 항산화 물질은 식품에 널리 사용되지만 이들 물질은 상대적으로 불안정하고 외부 환경에 쉽게 영향을 받습니다. 따라서 마이크로 캡슐화 기술을 통해 특성을 변화시키는 것이 필요합니다.
06.산미료, 감미료의 마이크로캡슐화
산미료는 식품 산화를 촉진하고 식품의 원래 pH에 영향을 미치며 식품 부패를 일으킬 수 있습니다. 따라서 산미료는 마이크로캡슐화 기술을 통해 캡슐화하여 식품과의 직접적인 접촉을 피하고 식품의 유통기한을 연장할 수 있습니다.
마이크로캡슐화된 산미료의 생산은 일반적으로 수소화 오일, 지방산 및 기타 물질을 사용하여 산미료를 캡슐화하고 냉각하여 마이크로캡슐을 형성하는 등의 물리적 방법을 사용합니다. 이 기술은 파이 충전재, 과자 가루, 고체 음료 및 육류 가공에 널리 사용되었습니다.
마이크로캡슐화된 감미료는 흡습성을 감소시키고 유동성을 향상시키며 단맛을 연장시킬 수 있습니다. 리글리 츄잉껌에 함유된 감미료는 경화유로 코팅된 마이크로캡슐로 안정성과 보관기간을 향상시켰습니다.
07.발효제의 마이크로캡슐화
팽창제를 캡슐화하기 위해 마이크로캡슐화 기술을 사용하면 팽창제가 적절한 조건에서만 반응하여 굽기 전에 반응을 피할 수 있습니다.
08.효소 제제의 마이크로캡슐화
효소 제제는 식품에 널리 사용되지만 외부 환경에 의해 쉽게 손상됩니다. 따라서 특정 고분자 물질은 반투막에 마이크로캡슐 형태로 다양한 효소를 캡슐화하기 위한 벽 재료로 사용될 수 있습니다. 마이크로 캡슐화된 효소 제제는 효소 활성을 유지하고 작용 시간을 연장하며 지속적인 효소 생산 또는 발효를 실현하기 위해 만들어집니다.
09.방부제의 마이크로캡슐화
방부제를 식품에 직접 첨가하면 제품 품질에 영향을 미치므로 이러한 물질을 식품에 첨가하기 전에 마이크로캡슐화할 수 있습니다. 경화된 그리스를 벽재로 사용하여 소르빈산을 매립하면 소르빈산과 육류 제품의 직접적인 접촉을 피할 수 있을 뿐만 아니라 벽재의 지속 방출 효과를 통해 소르빈산을 천천히 방출하여 보존 및 살균 역할을 합니다.
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HSF의 마이크로 캡슐화 기술
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