Tìm hiểu kỹ thuật vi bao trong công nghệ thực phẩm và ứng dụng của nó

Nang siêu nhỏ có thể hình cầu có hình dạng, với một lớp vỏ bao bao quanh nhân, một số khác là có hình dạng không đối xứng hoặc đa hình dạng

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM VIỆN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM-SINH HỌC    Tp. Hồ Chí Minh 3/ 2011 LỜI MỞ ĐẦU Như chúng ta đã biết, dân số ngày càng tăng trong khi đó tài nguyên thiên nhiên dần dần càng kiệt, bên cạnh đó những biến đổi khí hậu, thảm họa thiên nhiên thì ngày một diễn ra, khủng hoảng kinh tế thì vẫn đang tiếp tục, tất cả những yếu tố đó đã tạo nên sức ép cho con người, đòi hỏi con người phải có những sáng chế để giúp chính chúng ta đứng vững trong cuộc sống. Vì vậy, chính con người đã không ngừng đưa ra những phát minh mới vào phục vụ đời sống. Và một trong những lĩnh vực được con người áp dụng rộng rãi đó là ngành công nghệ thực phẩm. Năm 2011, thực phẩm đi theo hai khuynh hướng đó là ứng dụng công nghệ Nano và quan tâm tới vấn đề an ninh lương thực với mục đích mang lại cho nhân loại những giá trị tốt đẹp nhất, chẳng hạn như chúng ta đã ứng dụng thành công công nghệ GMO, công nghệ Probiotic, công nghệ vi bao, kĩ thuật sấy phun, kĩ thuật ép đùn…., chính những thành tựu đó đã mở ra cho nghành Công nghệ thực phẩm một bước ngoặt mới, tạo ra bước đột phá trong việc đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng cho con người. Với mong muốn tìm hiểu rõ hơn nữa những tính mới trong nghành thực phẩm, nhóm chúng em xin được chọn đề tài : “Tìm hiểu kỹ thuật vi bao trong công nghệ thực phẩm và ứng dụng của nó” . MỤC LỤC Chương I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VI BAO I.1 Vi bao là gì? 3 I.2 Lịch sử ngành công nghệ vi bao 4 Chương II PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG NGHỆ II.1 Các phương pháp vi bao 6 II.1.1 Phương pháp hóa học 6 II.1.2 Phương pháp vật lý 8 II.2 Công nghệ và thiết bị sử dụng trong kỹ thuật vi bao .9 Chương III ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ VI BAO II.1 Ứng dụng trong các nhành công nghệ .11 III.1.1 Ứng dụng trong ngành in .11 III.1.2 Ứng dụng trong ngành dệt .12 III.1.3 Ứng dụng trong nông nghiệp .12 III.1.4 Ứng dụng trong dược phẩm .12 III.1.5 Ứng dụng trong sinh học 12 III.2 Ứng dụng trong thực phẩm .16 KẾT LUẬN 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 Chương I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VI BAO I.1 Vi bao là gì? Quá trình vi bao có thể được định nghĩa là quá trình bao phủ một chất trong một chất khác trên một quy mô rất nhỏ, năng suất khác nhau từ viên nang nhỏ hơn một micromet đến vài trăm micromet. Nang siêu nhỏ có thể hình cầu có hình dạng, với một lớp vỏ bao bao quanh nhân, một số khác là có hình dạng không đối xứng hoặc đa hình dạng. Tất cả ba trạng thái của vật chất (rắn, chất lỏng, và khí) đều được dùng trong vi bao. Điều này cho phép vật liệu lỏng và khí được xử lý dễ dàng hơn là chất rắn. Vi bao có thể đạt được bởi vô số các kỹ thuật để đạt được nhiều mục đích. Các chất có thể được vi bao với ý định là vật liệu nhân được giới hạn trong lớp vỏ của viên trong một khoảng thời gian cụ thể. Ngoài ra, vật liệu nhân có thể được đóng gói được giải phóng hoặc là dần dần đi qua các lớp vỏ viên nang, được gọi là sự giải phóng hoặc khuếch tán có kiểm soát, hoặc khi điều kiện bên ngoài kích hoạt các vỏ nang bị vỡ, tan chảy, hoặc phân hủy. Các chất được đóng gói có thể được gọi là vật liệu nhân, thành phần hoạt chất hoặc tác nhân, chất nhồi, hạt nhân, hoặc pha nội. Các vật liệu dùng để bao gói được gọi là lớp phủ, màng, vỏ, hoặc vật liệu vách. Các vi nang có thể có một lớp hoặc nhiều lớp vỏ sắp xếp theo tầng lớp có độ dày khác nhau xung quanh lõi. Vi bao ma trận Vi bao đa nhân hoặc đa lõi Túi đơn hoặc đa phiến mỏng Mixen Hạt gel Hydro Vi bao rỗng hoặc màng bao Các dạng vi bao: I.2 Lịch sử ngành công nghệ vi bao: 1964: vi bao lần đầu tiên được mô tả bởi 1980: Một phạm vi nhỏ vi bao đuợc biết đến như tuyến tụy nhân tạo sinh học được thực hiện bởi F.Lim và M.Sun * Lịch sử của vi bao trong cấy ghép: Kể từ 1980-2005: Những cải thiện về: tính ổn định, tính thấm, khả năng tương thích sinh học. Những cải tiến kỹ thuật: sự tinh khiết vật liệu. Sự cấy ghép: Tạo hình dị mô, mô hình động vật lớn hơn, liệu pháp điều trị thử nghiệm. Những tính chất quan trọng của việc bao gói: tính ổn định, tính thấm,kích cỡ, khả năng tương thích sinh học. Tính chất của alginat phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của alginat: tính hình thành gel alginat với cation hóa trị II phụ thuộc vào hàm lượng G cũng như liên kết đặc hiệu giữa G với ion hóa trị II. T.M.S. Chang Chương II PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG NGHỆ II.1 Các phương pháp vi bao: Phương pháp vi bao thường được phân loại thành hai nhóm: phương pháp hóa học và phương pháp cơ học hoặc vật lý. Tuy nhiên, cách phân loại này có thể khơng hồn tồn chính xác vì một số phương pháp được phân loại như cơ học có thể có hoặc thậm chí dựa trên một phản ứng hóa học và một vài kỹ thuật hóa học đơi khi chỉ dựa trên các thơng số vật lý. Một dấu hiêu rõ ràng hơn để phân loại một phương pháp bao là có hoặc khơng có vi nang được sản xuất trong thùng chứa hoặc hoặc lò phản ứng có chất lỏng, như trong phương pháp hố học, trái với phương pháp cơ học hoặc vật lý, nó có sử dụng pha khí như một phần của q trình bao và chủ yếu dựa trên các thiết bị có giá trị cao để tạo ra vi bao. II.1.1 Phương pháp hóa học: Viên nang cho giấy phi cacbon và cho nhiều ứng dụng khác được sản xuất bởi kỹ thuật hóa học được gọi là sự tạo giọt phức tạp. Phương pháp bao này lợi dụng phản ứng của các phân tử polyme (-) và (+) dạng dung dịch như gelatin và gum Arabic. Các polymer hình thành một trạng thái cơ đặc được gọi là giọt phức tạp. Giọt này tồn tại ở trạng thái cân bằng với pha lỗng nỗi trên bề mặt. Khi hỗn hợp vật liệu nhân và nước được đưa vào hệ thống, màng mỏng của những giọt polymer này phủ lên các giọt nhân đã được phân tán. Lớp màng mỏng này sau đó được làm đặc lại để tạo thành vi nang. Interfacial polymerization (IFP) là một phương pháp hóa học khác của vi bao. Kỹ thuật này được đặc trưng bởi sự hình thành vách qua sự trùng hợp nhanh của các monome trên bề mặt của các giọt nhỏ hoặc các hạt nhân đã được phân tán. Một monome đa chức năng được hòa tan trong vật liệu nhân, và dung dịch này sẽ phân tán trong một pha có nước. Một chất phản ứng với đơn phân được thêm vào pha nước, và sự trùng hợp nhanh chóng xảy ra trên bề mặt lõi của các giọt nhỏ, hình thành nên màng vi nang. IFP có thể sẵn sàng được sử dụng cho các vi bao lớn hơn, nhưng quá trình sản xuất các vi nang nhỏ hơn trong phạm vi khoảng 20 – 30 µm thì có giá trị thương mại hơn, sử dụng cho thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu, hay thậm chí là có đường kính nhỏ hơn 3-6 µm đối với mực in giấy carbon. Polymer – polymer không tương thích cũng được gọi là sự phân chia pha, thường được nhóm chung với các kỹ thuật bao hóa học khác, mặc dù thực tế thường không có phản ứng hóa học tham gia vào quá trình này. Phương pháp này sử dụng hai polymer hòa tan trong một dung môi phổ biến nhưng không kết hợp với nhau trong dung dịch. Những polyme có hai pha riêng biệt, một phần trong polyme tham gia vào quá trình hình thành màng vi nang, những phần khác có trong polyme polymer không tương thích dùng để tạo ra sự tách biệt của hai pha. Các polymer thứ hai không có xu hướng để trở thành một phầncủa màng vi bao hoàn chỉnh. mặc dù một số có thể bị giữ lại bên trong vỏ nang và giữ lại như là một chất không tinh khiết. Hỗn hợp polyme hóa là kỹ thuật bao hóa học rất giống với polyme hóa giữa hai bề mặt phân cách. Đặc điểm phân biệt của hỗn hợp trùng hợp là không có chất phản ứng chứa trong nhân. Tất cả các trùng hợp xảy ra trong pha liên tục, hơn là trên cả hai mặt của bề mặt phân cách giữa pha liên tục và vật liệu nhân. Ví dụ về phương pháp này bao gồm hệ thống bao urê-formaldehyde (UF) và formaldehyde melamine (MF)…. Quá trình ly tâm đã được phát triển từ những năm 1940 để bao các loại dầu cá và vitamin, khỏi quá trình oxy hóa. Trong phương pháp này một hệ nhũ tương dầu và nước được ép qua các lỗ nhỏ trong một cốc quay bên trong một bể dầu. Phần nước của nhũ tương có nhiều trong trùng hợp nước hòa tan, giống như gelatin khi được làm lạnh. Những giọt thu được được làm lạnh để hình thành những hạt ma trận-polyme hóa gel chứa những giọt dầu phân tán mà đã được sấy khô để tách riêng. Tương tự như quá trình ly tâm, quá trình sử dụng ống phun ngập để sản xuất vi nang khi vật liệu dầu trong nhân được ép với gelatin thông qua một vòi phun hai chất lỏng. Những giọt dầu sẽ được bọc trong gelatin khi chúng được ép qua vòi. Sau đó, các viên nang được làm mát để làm đông tụ màng , trước khi được thu lại và sấy khô. II.1.2 Phương pháp vật lý Sấy phun là một phương pháp vi bao cơ học được phát triển vào những năm 1930. Một nhũ tương được chuẩn bị bằng cách phân tán vật liệu nhân, thường là một loại dầu hoặc thành phần hoạt chất trộn lẫn với nước, cho vào một dung dịch vật liệu vỏ bao đậm đặc cho đến khi các giọt dầu đạt được kích thước mong muốn. Nhũ tương được phun vào các giọt bằng cách bơm chất lỏng thông qua một đĩa quay vào trong khoang đốt nóng của máy sấy phun. Các viên thu được thông qua quá trình xả liên tục từ buồng sấy phun. Fluid bed coating, một phương pháp đóng gói cơ học, bị hạn chế để đóng gói vật liệu nhân rắn, bao gồm cả chất lỏng thấm vào chất rắn xốp. Kỹ thuật này được sử dụng rộng rãi để đóng gói dược phẩm. Các hạt rắn được lơ lửng trên một luồng phun không khí và sau đó được phủ bằng một lớp sơn vật liệu lỏng. Các viên này sau đó được chuyển đến một nơi mà vỏ của họ là kiên cố hóa bằng cách làm lạnh hoặc làm bốc hơi dung môi. Quá trình lơ lửng, phun, và làm mát được lặp lại cho đến khi vỏ ngoài của các viên nang có độ dày mong muốn. Quá trình này được gọi là quá trình Wurster khi vòi phun được đặt ở dưới cùng của tầng sôi của các hạt. Cả hai phương pháp fluidized bed coating và quá trình Wurster là biến thể của phương pháp pan coating. Trong pan coating, các hạt rắn được trộn lẫn với một vật liệu sơn khô và nhiệt độ được nâng lên để các vật liệu sơn tan chảy và bao bọc các hạt nhân, và sau đó làm rắn bằng cách làm lạnh. Quá trình phun ly tâm thường sản xuất viên nang có kích thước lớn hơn, từ 250 micrometi một đường kính vài milimet. Các vật liệu nhân và vỏ không nên để lẫn với nhau, được đẩy qua một máy quay chất lỏng hai vòi. Chuyển động này tạo thành một sợi dây không đứt đoạn mà tự nhiên chia thành những giọt tròn ngay sau khi ra khỏi vòi phun. Các lớp vỏ được củng cố bằng cách làm lạnh hoặc tẩm gel, tùy thuộc vào thành phần và tính chất của vật liệu lớp phủ. Một quá trình bao gói cơ học khác là phân đĩa phương pháp kéo sợi. Pha nhân phân tán vào trong các nguyên liệu vỏ dạng lỏng và hỗn hợp được nâng lên một đĩa quay. Giọt vật liệu vỏ được ném ra khỏi vành của đĩa quay cùng với các hạt rời rạc của vật liệu nhân nằm trong một lớp vật liệu vỏ. Sau khi đã được làm rắn bằng cách làm lạnh sẽ thu thập được các vi nang rời rạc nhau. II.2 Công nghệ và thiết bị sử dụng trong kỹ thuật vi bao: Phương pháp nhỏ giọt [...]... tạo vi bao nhũ tương ‘ Công nghệ sấy phun Chương III ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ VI BAO Có rất nhiều ứng dụng đối với công nghệ vi bao Công nghệ vi bao được sử dụng trong nông nghiệp, dược phẩm, thực phẩm, mỹ phẩm và nước hoa, giấy dệt may, sơn, keo dán, in ấn , và các ngành công nghiệp khác… III.1 Ứng dụng trong các ngành công nghệ: III.1.1 Ứng dụng trong ngành in: Trong lịch sử, giấy phi carbon là sản phẩm. .. học công nghệ Thế giới nói chung và Vi t Nam nói riêng đã có những bước tiến vượt bậc đáp ứng phần nào đời sống vật chất và tinh thần cho nhân loại Công nghệ nano mang đến những ứng dụng tuyệt vời trong ngành công nghệ thông tin cũng như sản xuất những vật liệu mới sử dụng trong bao gói thực phẩm Thực phẩm probiotic cung cấp cho hệ đường ruột lượng vi khuẩn có lợi giúp hệ ruột ngày càng khỏe mạnh Thực. .. sử dụng màng vi bao Một lớp màng vi bao không màu được áp dụng cho các tờ đầu tiên và tiếp tục được áp dụng cho các tờ tiếp theo Khi vi t tạo ra một áp lực, các vi n nang phá vỡ và mực phản ứng với thuốc tráng để tạo ra màu đen cho bản sao III.1.2 Ứng dụng trong ngành dệt: Ngày nay, ngành công nghiệp dệt may sử dụng các vật liệu vi bao để tăng năng suất sản phẩm Một ứng dụng ngày càng được sử dụng. .. nguồn thực phẩm dồi dào không có chất gây bệnh góp phần ổn định nguồn lương thực cho quốc gia và còn rất nhiều những công nghệ mới nữa mà hằng ngày các kỹ sư đang tìm tòi nghiên cứu trong đó quá trình nghiên cứu màng vi bao cũng được ghi nhận với những đóng góp tích cực Ở Vi t Nam, màng vi bao đang được nghiên cứu sử dụng trong nhiều ngành khác nhau như dược phẩm, thực phẩm, công nghệ vật liệu… Mặc dù vi c... bởi PGMS (Kwak và cộng sự, 2003) Trong nghiên cứu của họ, hầu hết sắt đã được giải phóng ra trong vòng 20 phút ở mỗi PH (3, 4, 5 và 6), đạt trong khoảng 13,0-14,7% III.2 Ứng dụng trong thực phẩm: Thành phần trong thực phẩm được bao gói với nhiều lý do Hầu hết các hương liệu dễ bay hơi, do vậy bao gói thực phẩm nhằm kéo dài thời gian bảo quản bằng cách giữ lại mùi vị của g để ổn định sản phẩm mà không... các chất dịch dạ dày và đường ruột nơi có thể bị các enterocyte giải phóng vào hệ tuần hoàn máu ức chế Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này là để kiểm tra sự ổn định của acid ascorbic vi bao trong dạ dày, acid đường ruột mô phỏng trong ống nghiệm, và ảnh hưởng của acid ascorbic vi bao trên giá trị của sắt B – Vật liệu và phương pháp: VẬT LIỆU Đối với vi c vi bao của acid ascorbic và sắt, triacylglycerol... transferrin, vào ferritin mô (Lim và cộng sự năm 2000.) Tuy vậy, acid ascorbic rất không ổn định và dễ dàng bị phá hủy trong quá trình chế biến bởi nhiệt độ, pH, oxy, tia UV… Để khắc phục một số hạn chế của axit ascorbic, kỹ thuật vi bao có thể là một ứng dụng tốt Vi bao cho thấy tiềm năng như là một chất mang trong hệ thống thực phẩm, có thể là một phương pháp tốt cho vi c bổ sung acid ascorbic, sắt vào các... dù vi c ứng dụng còn nhiều hạn chế, chưa phát huy hết tìm lực của màng nhưng nó cũng giúp giải quyết đáng kể nhu cầu sử dụng các loại hương liệu dễ bay hơi trong công nghệ thực phẩm cũng như các loại dược phẩm cấp thiết cần bổ sung cho cơ thể Hy vọng trong tương lai, màng vi bao sẽ được sử dụng ngày càng phổ biến hơn, có những nghiên cứu sâu sắc hơn nhằm mang lại những sản phẩm chất lượng và bổ ích... nghiên cứu này được thực hiện để kiểm tra sự ổn định của acid ascorbic vi bao trong dạ dày và đường ruột mô phỏng trong ống nghiệm và hiệu quả của acid ascorbic đối với giá trị sinh học của sắt Vật liệu lớp phủ được sử dụng là polyglycerol monostearate (PGMS) và triacylglycerol chuỗi trung bình (MCT), và nhân bên trong là L- acid ascorbic và sắt amoni sulfat Khi acid ascorbic được vi bao bởi MCT, mức... tại của vi khuẩn Lactococcal lactis tự do và được vi bao : Hệ thống phân phối protein có khả năng tồn tại và còn hoạt tính được tạo ra bởi màng vi bao vi khuẩn L.lactis thực hiện phép thử ở 2 mật độ tế bào khác nhau ( 3-5x10 5 và 35x107 CFU/ml) khả năng tồn tại của các tế bào vi khuẩn ở màng bao và tự do được đưa ra để so sánh, kết quả được tóm lược ở bảng 1 ,màng vỏ bao được dung để kiểm soát và biểu