Như đã đề cập trước đây, có hai cách phân loại vi bao dựa trên sự hình thành của các microsphere hoặc microcapsule. Microsphere thường được hình thành bằng phương pháp vật lý, và các kỹ thuật liên quan bao gồm sấy phun, phun lạnh (spray cooling) , đĩa quay (spinning disk), phủ chất lỏng (fluid-bed coating), ép đùn,... Các quá trình hóa học liên quan đến sự hình thành của microcapsule bao gồm tách pha, bay hơi dung môi, phân cực (interfacial polarization), coextrusion, coacervation, nanoencapsulation và liposome. Các phương pháp khác nhau được sử dụng cho công nghệ vi bao được trình bày ở bảng bên dưới.
Bảng 1. 5. Các phương pháp sử dụng trong vi bao (Anilkumar G. Gaonkar et al, 2014).
Phương pháp vật lý Phương pháp hóa học
Sấy phun Tách pha (Phase separation)
Sấy lạnh Bay hơi dung môi (Solvent
evaporation)
Spinning/rotating disc Coacervation
Sấy tầng sôi (Fluidized bed) Interfacial polymerization
Ép đùn Liposome
Coextrusion Coextrusion
Molecular encapsulation Nanoencapsulation
Multiple emulsions
Trong đó, sấy phun là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất do chi phí thấp hơn so với các phương pháp khác, thiết bị có sẵn, vận hành liên tục, dễ dàng tự động hóa và công nghiệp hóa. Sản phẩm hạt tạo ra có chất lượng tốt và có thể sử dụng cho các thành phần lõi nhạy cảm với nhiệt (Anilkumar G. Gaonkar et al, 2014; Adem Gharsallaoui et al, 2007; Kashappa Goud H. Desaiet al, 2005; D.S. Aniesrani Delfiya1 et al, 2014). Một ưu điểm khác là khả năng tạo ra bột có kích thướt hạt nhỏ và độ ẩm thấp. Tuy nhiên, kỹ thuật sấy
15
phun trong vi bao có hạn chế chính đó là vật liệu vi bao phải có độ hòa tan tốt trong nước. Một nhược điểm khác là sự kết tụ giữa các hạt bột có thể xảy ra (Anilkumar G. Gaonkar et al, 2014; Kashappa Goud H. Desaiet al, 2005) (xem chi tiết ở bảng 1.7).
Bảng 1. 6.Ưu và nhược điểm của phương pháp sấy phun (Jayanudin et al, 2016).
Ưu điểm Nhược điểm
- Sản xuất liên tục: Các hạt khô được lưu trữ liên tục trong quá trình sấy phun
- Vận hành dễ dàng: Chất lượng sản phẩm không đổi vì điều kiện hoạt động không đổi
- Chi phí thấp - Dễ cơ giới hóa
- Tăng thời hạn bảo quản
- Tính khả dụng hạn chế và chi phí vật liệu bao gói cao
- Yêu cầu nhiệt độ cao trong suốt quá trình
- Nhiệt độ cao các hợp chất mùi có thể bay hơi
- Các thành phần hoạt chất có thể bị oxy hóa trong suốt quá trình sấy
Yêu cầu vật liệu vỏ đối với vi bao bằng phương pháp sấy phun: Có khả năng hòa tan trong nước cao, nhũ hóa, tạo màng và độ nhớt thấp (Reineccius, 1988). Các vật liệu điển hình sử dụng cho phương pháp sấy phun bao gồm gum acacia, maltodextrin, tinh bột biến tính kỵ nước, … Các polysaccharide khác (alginate, carboxymethylcellulose, guar gum) và protein (whey protein, gelatin) cũng có thể được sử dụng làm vật liệu vỏ (Kashappa Goud H. Desaiet al, 2005; Anilkumar G. Gaonkar et al, 2014; A. Gharsallaoui et al, 2007).
Nguyên lý sấy phun:
Máy sấy phun hoạt động bằng đối lưu. Nguyên tắc cơ bản là loại bỏ độ ẩm bằng cách áp dụng nhiệt cho nguyên liệu và kiểm soát độ ẩm bằng môi trường sấy. Sự bay hơi ẩm được thúc đẩy bằng cách phun nguyên liệu vào bầu không khí nóng (Jayanudin et al, 2016). Quá trình vi bao bằng sấy phun bao gồm bốn giai đoạn: chuẩn bị hệ phân tán hoặc nhũ tương; đồng nhất hệ; phun (phân tán nhỏ) hệ nhũ tương và sự mất nước của các hạt (Adem Gharsallaoui, 2007; Kashappa Goud H. Desai et al, 2005).
Giai đoạn đầu tiên là sự hình thành hệ nhũ tương ổn định giữa vật liệu lõi trong dung dịch nền. Hệ được tạo thành bằng cách phân tán vật liệu lõi, thường có bản chất kỵ nước,
16
vào dung dịch của chất nền. Sự phân tán phải được gia nhiệt và đồng nhất hóa, có hoặc không có thêm chất nhũ hóa tùy thuộc vào đặc tính nhũ hóa của vật liệu phủ (Adem Gharsallaoui, 2007). Trước bước sấy phun, nhũ tương được tạo thành phải ổn định trong một khoảng thời gian nhất định, các giọt dầu phải khá nhỏ và độ nhớt phải đủ thấp để ngăn không khí vào hạt. Nhũ tương thu được sau đó được phun vào buồng sấy và sự bay hơi của dung môi, thường là nước, do đó dẫn đến sự hình thành các viên nang siêu nhỏ (dạng hình cầu) (Adem Gharsallaoui, 2007). Hình bên dưới thể hiện các bước của quá trình sấy phun thể (Jayanudin et al, 2016)
Hình 1. 9. Quá trình vi bao bằng phương pháp sấy phun (Anilkumar G. Gaonkar et al, 2014).
17
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP