Mikrokapsułkowanie składników żywności
Kapsułkowanie jest metodą otaczania cząstek substancji rdzenia ściankami uformowanymi z jednej lub kilku substancji okrywających. Jest to technika znana i stosowana od wielu lat.
W przypadku, gdy rozmiary kapsułki zawierają się w przedziale 0,2 - 5000 µm, klasyfikuje się je jako mikrokapsułki, a cały proces nazywa się wtedy mikrokapsułkowaniem. Kapsułki o rozmiarach powyżej 5000 µm nazywa się makrokapsułkami, a o rozmiarach poniżej 0,2 µm - nanokapsułkami.
Przeciętna wielkość mikrokapsułek wynosi 100 - 500 µm, ale niektóre osiągają nawet 5000 µm. Zbudowane są z rdzenia, czyli substancji kapsułkowanej oraz ścianek, które mogą być pojedyncze lub podwójne. Kształt mikrokapsułek zależy od metody mikrokapsułkowania, rodzaju substancji rdzenia i ścianek. Rdzeń stanowi około 10 - 90% ogólnej masy mikrokapsułki. Może nim być pojedyncza substancja lub mieszanina w postaci stałej, ciekłej lub gazowej. Materiałem ścianek mogą być związki naturalne bądź syntetyczne, np. żelatyna, guma arabska, tłuszcze, pochodne celulozy, żywice, polietylen i wiele innych. W przypadku mikrokapsułek spożywczych materiałem okrywającym, tworzącym ścianki musi być substancja dopuszczona do stosowania w żywności. Ponadto nie może w niepożądany sposób reagować z rdzeniem, ani z innymi składnikami żywności. Musi być także odpowiednia pod względem swoich właściwości do wybranej metody mikrokapsułkowania. Ważnym kryterium jest koszt takiego materiału, bowiem jego zawartość w gotowym preparacie może stanowić nawet 90% masy (mikrokapsułki z aromatami). W przemyśle spożywczym najczęściej stosuje się jako materiał okrywający żelatynę, skrobię, skrobie modyfikowane, kazeinę, białko sojowe i wosk karnauba.
PROSESY MIKROKAPSUŁKOWANIA
W przemyśle spożywczym istnieje potrzeba zachowania produktu przez długi okres. Funkcjonalne dodatki do żywności : aromaty, substancje smakowe, witaminy, barwniki są substancjami nietrwałymi, szybko utleniającymi się pod wpływem np. wilgoci ,powietrza , światła, temperatury . Rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie funkcjonalnych dodatków w postaci mikrokapsułkowanej.
Żaden proces wytwarzania mikrokapsułek nie może być odpowiedni dla wszystkich substancji rdzenia i ścianki. Przy wyborze metody należy wziąć pod uwagę:
· stan fizyczny rdzenia,
· rozpuszczalność rdzenia,
· oddziaływanie rdzenia na proponowana substancję ścianki,
· rozpuszczanie się substancji rdzenia w rozpuszczalniku,
· żądana wielkość mikrokapsułek oraz inne wymagania stawiane gotowemu produktowi,
· metodę połączenia mikrokapsułek z nośnikiem,
· uwalnianie rdzenia z mikrokapsułek,
· koszty wytwarzania.
Dlatego też opracowano dużą liczbę metod mikrokapsułkowania. Należą do nich m. in.:
· suszenie rozpyłowe,
· zestalenie rozpyłowe,
· mikrokapsułkowanie fluidyzacyjne,
· mikrokapsułkowanie koacerwacyjne,
· mikrokapsułkowanie przez wykraplanie,
· mikrokapsułkowanie przy użyciu ekstruzji,
· mikrokapsułkowanie z wykorzystaniem liposomów i cyklodeksytryn.
Suszenie rozpyłowe
Mikrokapsułkowanie metodą suszenia rozpyłowego polega na wytworzeniu otoczki wokół ciekłego rdzenia przez odparowanie rozpuszczalnika z roztworu substancji tworzącej ściankę.
Proces ten składa się z następujących etapów:
· sporządzenie zawiesiny lub emulsji,
· rozpylanie zawiesiny lub emulsji,
· zetknięcie się rozpylonego materiału z gorącym gazem suszącym,
· wyparowanie rozpuszczalnika,
· odbioru mikrokapsułek.
Przez suszenie rozpyłowe kapsułkuje się substancje tłuszczowe lub rozpuszczalne w tłuszczach m. in. olejki zapachowe.
Materiałem powlekającym, używanym w suszeniu rozpyłowym są zazwyczaj polisacharydy takie, jak modyfikowana skrobia czy guma arabska. Ważnym parametrem tej metody decydującym o jakość kapsułek jest temperatura. Temperatura powietrza wlotowego powinna być na tyle wysoka, aby umożliwić szybkie odparowanie rozpuszczalnika i powstanie warstewki otoczki na powierzchni kropli. Uważa się, że optymalna temperatura powietrza na wlocie suszarki powinna wynosić 160ºC-210ºC, zaś na wylocie 80ºC-90ºC. Mimo takiej wysokiej temperatury w procesie suszenia rozpyłowego można mikrokapsułkować substancje aromatyczne, składające się z bardzo lotnych aldehydów, ketonów, alkoholi, estrów i eterów. Dzieje się tak, ponieważ otoczka polarnych polisacharydów jest słabo przepuszczalna wobec niepolarnych składników olejków aromatycznych. Ponadto najszybciej w trakcie suszenia odparowuje woda z zewnętrznej części rozpylonych kropelek.
Suszarki rozpyłowe można stosować tylko do suszenia materiałów płynnych, jak roztwory, zawiesiny, emulsje rzadko pasty. W zależności od przepływu materiału suszonego i kierunku strumienia gazu suszącego suszarki rozpyłowe dzieli się na: współprądowe, przeciwprądowe i z mieszanym przepływem.
Rozróżnia się również suszarki rozpyłowe z otwartym obiegiem i zamkniętym. Suszarki z otwartym obiegiem stosowane są do mikrokapsułkiwania substancji stałych dyspergowanych w wodzie lub emulsji. Natomiast suszarki rozpyłowe z zamkniętym obiegiem używane są do mikrokapsułkowania proszków dyspergujących w rozpuszczalnikach organicznych.
Suszenie rozpyłowe jest stosowane w technologii mikrokapsułkowania od wielu lat. Mikrokapsułki otrzymane ta metodą zwykle są kuliste, porowate i dość dobrze rozpuszczalne w wodzie, a ich wytrzymałość mechaniczna zależy od stężenia polimeru i jego zdolności tworzenia ścianki.
Zestalenie rozpyłowe
Metoda ta polega na rozproszeniu cząsteczek rdzenia w płynnym tworzywie ścianki lub roztworze substancji ścianki oraz na rozpyleniu tej mieszaniny w pewnych warunkach, przez co uzyskuje się szybkie tworzenie ścianki. Ścianka wytwarzana jest przez zestalenie stopionego materiału albo przez zestalenie ścianki sposobem wprowadzania mieszaniny substancji rdzenia i ścianki do rozpuszczalnika, w którym się nie rozpuszczają. Zestalenie ścianki jest spowodowane przez rozpylenie ciepłej mieszaniny w zimny strumień powietrza. Proces ten jest między innymi zależny od szybkości podawania materiału, szybkości obrotu tarczy do rozpylania mechanicznego i lepkości materiału rozpylonego. Mikrokapsułkowanie wykonywane jest w suszarkach rozpyłowych. Metoda zestalania rozpyłowego charakteryzuje się tym, że wielkość cząsteczek jest dobrze kontrolowana. Wymiary kapsułek z otoczką tłuszczową wynoszą zwykle od 100µm. do 300µm., a ich powierzchnia jest nieregularna.
Mikrikapsułkowanie fluidyzacyjne
Proces ten jest oparty na zjawisku fluidyzacji i zachodzi w pionowej kolumnie, na dnie której umieszczony jest materiał kapsułkowy. Od dołu, przez proszek przepuszcza się ku górze strumień sprężonego gazu lub powietrza oraz roztwór polimeru powlekającego. Cząsteczki podczas unoszenia się są oblepiane przez substancję okrywającą, a jednocześnie zachodzi proces ich suszenia. Cząsteczki rdzenia, po osiągnięciu górnej części kolumny opadają bocznymi kanałami na dół, skąd są powtórnie unoszone do centralnej części kolumny.
Zasadniczym parametrem określania warstwy fluidyzacyjnej jest minimalna szybkość fluidyzacji, tj. szybkość przepływu gazu, przy której siła podnoszenia ku górze cząsteczek warstwy jest równa ich masie i przy której warstwa proszku zaczyna stawać się fluidyzacyjną.
Metoda ta może być stosowana do cząsteczek rdzenia o rozmiarach 50- 5000µm, cały proces trwa około 2 godzin i pozostawia 0,5-1,5% cząstek niepowleczonych. Jako materiału powlekającego używa się w tej metodzie pochodnych celulozy, dekstryn, tłuszczów lub pochodnych skrobi. Uzyskane mikrokapsułki są dobrze rozpuszczane w ciepłej i zimnej wodzie, zawierają około 10-30% rdzenia, a ich trwałość wynosi około 1 do 2 lat.
Mikrokapsułkowanie koacerwacyjne
Nazwa koacerwacja pochodzi od łacińskiego słowa acervus, które oznacza skupienie, agregację, przedrostek „ko” wskazuje na łączenie się cząstek koloidu. Proces ten oparty jest na zjawisku występującym w roztworach koloidów hydrofilowych i charakteryzuje się tym, że rozpuszczona substancja występuje w dwóch fazach.
Proces mikrokapsułkowania można podzielić na cztery etapy:
· zawieszanie cząsteczek materiału rdzenia w fazie płynnej tj. roztworze tworzywa ścianki,
· wytworzenie układu trójfazowego, a więc wydzielenie drugiej fazy płynnej- koacerwatu,
· osadzanie płynnego polimeru wokół rdzenia,
· żelowanie i zestawianie ścianki mikrokapsułek.
Początek procesu mikrokapsułkowania metodą koacerwacji to wytworzenie trzech nie mieszających się faz: materiału rdzenia, polimeru powlekającego oraz tzw. fazy płynnego polimeru, którą otrzymuje się poprzez zastosowanie zmiany temperatury roztworu polimeru lub przez dodanie soli czy rozpuszczalnika, w którym polimer się nie rozpuszcza. Aby mogło zajść mikrokapsułkowanie płynny polimer musi odkładać się jako jednolita, ciągła ścianka wokół rozproszonych cząstek rdzenia. Ważne jest również odpowiednie mieszanie płynnego materiału ścianki i substancji rdzenia w rozpuszczalniku.
Koacerwacja
WODNA BEZWODNA
ZWYKŁA KOMPLEKSOWA -Etyloceluloza
(PROSTA) -Zelatyna-guma arabska -Eudragitu
-Zelatyna -Zelatyna pektyna -Octan celulozy
-Albumina -i inne
-Octan celulozy
Koacerwacja kompleksowa polega na zobojętnieniu ładunku koloidu, natomiast zwykła na usunięciu wodnej warstwy otaczającej cząsteczki koloidu hydrofilowego. W czasie, gdy łańcuch polimeru traci wodę, łączy się z innymi łańcuchami polimeru. Wydzielony koloid w formie kropelek jest nazywany koacerwatem.
Zestalanie ścianki wytworzonej z płynnego polimeru może być dokonywane różnymi metodami, poprzez:
· zmianę temperatury
· dodanie odpowiedniego rozpuszczalnika
· dodanie niezgodnego polimeru
· dodanie soli nieorganicznych
· interakcję polimerów.
Metody mikrokapsułkowanie na zasadzie koacerwacji mogą być stosowane w przypadku rdzenia rozpuszczonego w wodzie, rdzenia w postaci substancji stałej, cieczy lub zawiesiny, o wielkości cząsteczek 2-5000µm i większych.
Mikrokapsułkowanie przy użyciu ekstruzji
Proces mikrokapsułkowania na zasadzie ekstruzji polega na zasadzie wytłaczania zawiesiny substancji rdzenia, rozproszonej w ciekłej masie cukrowej przez zespół otworów do pojemnika z cieczą chłodzącą, w której materiał tworzywa ścianki kapsułki nie rozpuszcza się .W pierwszej fazie procesu przygotowuje się wodny roztwór materiału ścianki kapsułek ,który może zawierać różne proporcje sacharozy, syropu glukozowego, maltodekstryny i innych skrobi modyfikowanych . Roztwór zagęszcza się metodą odparowania do 85-95% s.s.. a następnie na „gorąco” miesza się w szczelnym zbiorniku z substancją kapsułkowaną w obecności emulgatora aż do wytworzenia emulsji. Przygotowana emulsja jest wytłaczana przez otwory o średnicy 0,3 - 0,7 mm do zimnego alkoholu izopropylowego (-18 0 C).Powstałe po ochłodzeniu twarde nitki tworzywa ścianki z uwięzioną wewnątrz substancją kapsułkowaną zostają połamane na drobne cząsteczki, odseparowane na wirówce i wysuszone. Mikrokapsułki uzyskiwane tą metodą mają postać nieregularnych cząstek o wymiarach rzędu kilku dziesiętnych milimetra, w których substancja kapsułkowana jest uwięziona w wielu rdzeniach. Ze względu na rodzaj tworzywa ścianki kapsułki są nieprzenikliwe dla tlenu , a jednocześnie kapsułki bardzo łatwo rozpuszczają się w wodzie. Proces ekstruzji jest wydajniejszy niż suszenie rozpyłowe ,zwłaszcza podczas kapsułkowania różnych olejków zapachowych. Uważa się ,że pomimo wysokiej temperatury masy cukrowej
(ok.120 0 C) metoda ekstruzji jest szczególnie dogodna do zamykania innych, poza aromatami, termolabilnych dodatków, jak niektóre barwniki oraz witamina C.
Mikrokapsułkowanie z wykorzystaniem liposomów i cyklodeksytryn
Liposomy są to pęcherzyki lipidowe zbudowane z jednej lub kilku warstewek tłuszczowych (rys.) otrzymywane np. przez ekstruzję. Składnik kapsułkowany może być zamknięty wewnątrz liposomu lub może być rozmieszczony między warstwami tłuszczowymi. Większe zastosowanie w produkcji żywności znalazły cyklodekstryny.
Są to polisacharydy zbudowane z 6 do 12 jednostek glukopiranozowych, układających się w kształt ściętego stożka z otworem w środku. Największe znaczenie mają cyklodekstryny, których cząsteczka składa się odpowiednio
z 6, 7 lub 8 jednostek glukopiranozowych(α, β i γ cyklodekstryny). Zewnętrzna powierzchnia cząsteczki jest polarna i hydrofilowa, podczas gdy wewnętrzna jest niepolarna i hydrofobowa. We wnęce występuje duża gęstość elektronów, która powoduje możliwość utworzenia kompleksu z cząsteczkami mniej polarnymi od wody. Około 80% światowej produkcji cyklodekstryn wykorzystuje się w przemyśle spożywczym. Najczęściej używane są do ochrony związków aromatycznych i smakowych przed utlenianiem i rozkładem pod wpływem światła, tlenu i wilgoci. Ponadto dodatek cyklodekstryn może eliminować lub redukować niepożądany smak lub zapach, poprawiać stabilność emulsji, zmniejszać higroskopijność, stabilizować soki i napoje, chronić witaminy i naturalne barwniki przed rozkładem.
Mikrokapsułkowanie przez wykraplanie
Metoda ta oparta jest na zasadzie wykraplania za pomocą prostych urządzeń takich jak : kapilary o odpowiedniej wewnętrznej średnicy i z regulowanym dopływem sprężonego powietrza, którego ciśnienie jest tak dostosowane aby zapewnić odpowiednią szybkość wykraplania roztworu. Schematy tych aparatów przedstawione są poniżej :
Kuliste mikrokapsułki można otrzymać przez wkraplanie 30% roztworu żelatyny i 5 % roztworu salicylanu sodowego o temp.500 C do oleju mineralnego o temp.5 0 C. Kropelki należy pozostawić w oleju mineralnym przez 30 min., oddzielić i przemyć acetonem, następnie utwardzić w roztworze formaliny, oddzielić i suszyć w temp. pokojowej. Został również opracowany sposób mikrokapsułkowania za pomocą dysz współśrodkowych. Dysza współśrodkowa zamontowana jest centrycznie w przewodzie , przez który przepływa płynny nośnik. Z dyszy współśrodkowej wypływają kropelki roztworu rdzenia otoczone płynnym materiałem ścianki, tworząc mikrokapsułki , które są zawieszane w strumieniu płynnego nośnika. Początkowo temperatura nośnika jest wyższa od temperatury topnienia tworzywa ścianki. Przez zastosowanie płaszcza chłodzącego na końcowej części przewodu ,temperatura nośnika (wody) jest niższa od temperatury topnienia substancji ścianki mikrokapsułek. Do mikrokapsułkowania roztworów wodnych jako tworzywa ścianki mogą być użyte substancje woskopodobne.
Substancje powlekające stosowane w procesach mikrokapsułkowania
Substancje powlekające powinny tworzyć błonę jednolitą, chemicznie zgodną z substancją rdzenia o żądanej grubości ,wytrzymałości mechanicznej , elastyczności, porowatości, przepuszczalności i trwałości.
Substancje powlekające można podzielić na następujące grupy:
-rozpuszczalne w wodzie np. żelatyna, guma arabska, metyloceluloza, poliwinylopirolidon,
-nierozpuszczalne w wodzie np.etyloceluloza, octan celulozy,silikony.
-woski i lipidy np. wosk pszczeli ,kwas stearynowy, parafina stała,
substancje tworzące powłoczki jednolite, np.szelak, octanoftalan celulozy, ftalan ftalan hydroksypropylometylocelulozy.
ZASTOSOWANIE KAPSUŁKOWANIA W PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM:
Kapsułkowanie zawdzięcza swe szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym , dzięki znacznemu wpływowi na poprawienie jakości żywności m.in. przez: ulepszenie cech sensorycznych żywności (wyglądu, smaku i zapachu) ; przedłużenie trwałości produktów, poprawie stabilności w składowaniu, zabezpieczenie nietrwałych składników żywności przed rozkładem pod wpływem wilgoci, światła, tlenu; ochronie przed drobnoustrojami, zapobieganie szkodliwym interakcjom pomiędzy składnikami żywności, ochronie substancji aktywnych przed odparowaniem, niwelowanie niepożądanego smaku i zapachu. Technologie kapsułkowania chronią podstawowe składniki i umożliwiają producentowi żywności w większym stopniu kontrole procesów.
Przemysł mleczarski
Od wielu lat trwają badania nad wykorzystaniem kapsułkowania w przemyśle mleczarskim, gównie do hydrolizy laktozy oraz przyspieszania dojrzewania sera. Jednak badania te idą w kierunku zastosowania mikrokapsułkowania do ograniczenia bądź całkowitego usunięcia cholesterolu.
Stosowanie jako dodatek do mleka przerobowego enzymów kapsułkowych w liposomach, powodujących przyśpieszenie dojrzewanie sera , m.in. Corolase PN z Aspergillus sp., Neutrase z Bacillus subtilis, trupsyny, pepsyny w technologii serów cheddar, saint- paulin oraz gouda, powoduje ich mniejsze straty związane z przejściem do serwatki.
Złożoność procesu dojrzewania serów oraz zróżnicowanie operacji technologicznych, wymaga stosowania kilku typów liposomów w przyspieszaniu dojrzewaniu różnych serów.
Mikrokapsułkowanie znalazło zastosowanie we frakcji tłuszczu mlecznego o wysokiej temperaturze topnienia do poprawy walorów smakowych oraz zapachowych w czasie przyśpieszonego dojrzewania blue cheese. Takie efekty uzyskuje się poprzez zamknięcie w kapsułce lipazy trzustkowej i/lub zarodników Penicillium roqueforti oraz frakcji tłuszczu mlecznego o bardzo niskiej temperaturze topnienia. Jednakże istnieją pewne ograniczenia takich mikrokapsułek związane z niebezpieczeństwem stosowania detergentów gwarantujących najwyższą wydajność kapsułkowania i stabilność kapsułek - po przekroczeniu temperatury 35o następuje stopienie kapsułek i uwolnienie zawartych w nich enzymów do uformowania skrzepu.
Kapsułkowanie aromatów
Przemysł spożywczy otrzymuje często aromaty i wyciągi z przypraw, zaadsorbowanych na podłożach takich jak: sól, laktoza, maltodekstryna lub sproszkowane biszkopty. W przypadku preparatów spożywczych, wymagających trwałości 1-2 lat, należy stosować metodę kapsułkowania. Stabilność kapsułkowanych olejków aromatycznych jest bardzo dobra.
Stosowanie technik kapsułkowania wymaga ostrożności w czasie produkcji , a kapsułkowane aromaty zależy dodawać w ostatnim stadium mieszania wszystkich składników.
Substancje smakowo - zapachowe dodawane do artykułów żywnościowych w postaci mikrokapsułek są odporniejsze na utlenianie i chronione przed dostępem światła. Substancje smakowo - zapachowe mogą być otoczkowane w postaci olejków, esencji wodnych i alkoholowych oraz proszków (np. zmielone przyprawy). Zakapsułkowane ciekłe dodatki w postaci proszku dają się łatwiej odmierzać i stosować w suchych mieszankach typu instant. Natomiast dobór odpowiedniej otoczki mikrokapsułek wpływa na kontrolowane uwalniania się aromatu.
Kapsułkowanie aromatów ma szczególne znaczenie w czasie działania wysoką temperaturą na produkt, np.; w procesie ekstruzji, smażenia w tłuszczu, pieczeniu lub suszeniu.
Technolodzy z Zurychu opracowali wielofunkcyjną koncepcję aromatyzowania. Koncepcja ta jest wynikiem zaobserwowania opadania drobnych cząsteczek z aromatyzowanych herbat. Wypadanie cząsteczek powodowało utratę części aromatu. Badania mechanicznej stabilności doprowadziło do opatentowania tego rozwiązania i wprowadzenie na rynek aromatów Granuseal®.
International Flavors & Fragrances wprowadził owy system uwalniania aromatu zwany Captiff, chroniący skutecznie aromat owoców cytrusowych przed niszczącym utlenianiem i powstawaniem posmaku. Nawet dwuletnie przechowywanie aromatu owoców cytrusowych w warunkach pokojowych nie wykazało posmaku utleniania.
Kapsułki są niezbędnym narzędziem w wielu procesach np. zamrażaniu/rozmrażaniu, ogrzewaniu, pieczeniu, a także w warunkach niekorzystnego pH. Ułatwiają posługiwanie się składnikami w wielu procesach.
· Produkty pieczone - dzięki zakapsułkowanemu aromatowi możliwe jest uzyskanie lepszego smaku
· Posiłki mrożone - uwalniające się kapsułki pod wpływem ciepła zapewniają wrażenie smaku świeżych potraw
· Produkty piekarnicze - np. zachowanie aromatu jabłek może być poprawione dzięki powlekanym granulkom Granuseal®, dzięki nim aromat jest uwalniany w odpowiednim czasie
· Lody - możliwe jest umieszczenie aromatu w powłoce tłuszczowej lub aromatu miętowego w powłoce czekoladowej
Barwniki
Mikrokapsułkowane w otoczkach żelatyny i niektórych pochodnych skrobi, naturalne barwniki jak; annatto, ekstrakt z papryki, karmin i kurkuma posiadają lepszą rozpuszczalność w wodzie, nie pylą się, nie zbrylają w czasie przechowywania i nie wykazują segregacji przy sporządzaniu sypkich mieszanek. Mikrokapsułkowanie pozwala również na przedłużenie do 2 lat trwałości naturalnych substancji barwiących. Karotenoidy, kompleksowane z cyklodekstryną, wykazują zmiany intensywności i odcienia barwy po rozpuszczeniu, co jest wykorzystywane do modyfikacji barwy produktu. W suchych preparatach niektórych pigmentów istnieje możliwość całkowitego zamaskowania barwy.
Środki słodzące
Mikrokapsułkowanie cukru w postaci drobno zmielonego pudru obniża jego higroskopijność , poprawia sypkość i wydłuża odczucie słodkości. Przykładem może być cukier zakapsułkowany w otoczce tłuszczowej dodany do gumy do żucia uwalnia się w wyższej temperaturze i po dłuższym czasie żucia przez co wydłuża się uczucie słodkości.
Innym środkiem słodzącym jest niskokaloryczny aspartam- nietrwały w podwyższonej temperaturze, co nie umożliwia jego zastosowanie w wyrobach poddanych procesom cieplnym. Zakapsułkowanie aspartamu pozwala na stosowanie go w wyrobach piekarniczych i cukierniczych. Odpowiednia substancja otoczkująca, powoduje uwolnienie się aspartamu z mikrokapsułek dopiero pod koniec procesu wypieku.
Substancje zakwaszające
Substancje zakwaszające modyfikują smak i aromat, są środkami utrwalającymi oraz funkcjonalnymi dodatkami procesowymi. Interakcje niektórych kwasów ze składnikami żywności takimi jak białka, skrobia, pektyny i inne polisacharydy wpływają na zmianę tekstury produktów . Substancje zakwaszające w postaci wolnej mogą być powodem hydrolizy skrobi, utraty aromatu, rozkładu barwników lub bardzo szybko reagują z innymi składnikami, szczególnie białkami. Zakapsułkowanie substancji zakwaszających zapobiega tym zjawiskom oraz utlenieniu , ułatwia dokładne wymieszanie z pozostałymi składnikami oraz umożliwia kontrolowane uwalnianie przez rozpuszczenie lub stopienie otoczki w określonych warunkach.
W postaci mikrokapsułek dostępne są: kwas cytrynowy, mlekowy, adypinowy, fumarowy i jabłkowy. Zastosowanie ich jest szczególnie korzystne w produkcji dojrzewających wędlin typu salami jako alternatywna dla procesu fermentacji lub w produkcji drobno rozdrobnionych farszów mięsnych, gdzie obniżenie pH zapobiega zakażeniu mikrobiologicznemu.
Inne dodatki do żywności
Mikrokapsułkowaniu można poddawać witaminy i substancje mineralne dodawane do żywności w celu podwyższenia jej wartości żywieniowej.
Otoczkowanie tych dodatków umożliwia zamaskowanie obcych smaków i zapachów, zwiększa ich trwałość w podwyższonej temperaturze i wilgotność, zapobiega wchodzeniu w reakcję z innymi składnikami i umożliwia uwalnianie się w sposób kontrolowany.
Najczęściej kapsułkowanymi dodatkami są witamina B1 i ryboflawina oraz siarczan miedzi. W postaci zakapsułkowanej szczególnie powinno dodawać się do żywności substancje o właściwościach przeciwutleniających- witaminy C i E oraz β- karoten uważane za przeciwmiażdżycowe. Materiał otoczki tych dodatków powinien być tak dobrany aby uwolnienie aktywnych substancji następowało dopiero w przewodzie pokarmowym człowieka.
Chlorek sodu, mikrokapsułkowany w różnych otoczkach, jest stosowany jako środek zapobiegający jełczeniu, stabilizujący barwę w produktach mięsnych, regulujący adsorpcję wody i wzrost drożdży . Jest on stosowany w rozdrobnionych wyrobach mięsnych poddawanych zamrażaniu, przekąskach typy „fast food”.
Przy produkcji proszku do pieczenia również jest wykorzystywane mikrokapsułkowanie. Kwaśny węglan sodu produkowany jest na skale przemysłową w otoczkach tłuszczowych. Taka forma jest zabezpieczeniem przed działaniem wody i kwasów do chwili osiągnięcia maksymalnych warunków wypieku.
Przy produkcji drożdży piekarskich stosowane jest mikrokapsułkowanie w liposomach, w celu przeciwdziałania ich degradacji w wyrobach poddawanych głębokiemu zamrażaniu . Nie osłonięte drożdże ulęgają przy zamrożeniu inaktywacji .
Podsumowanie
W przemyśle spożywczym kapsułkowanie składników stosuje się w celu przedłużenia trwałości produktu ,ochrony substancji lotnych przed ubytkiem na skutek odparowania , stabilizacji nietrwałych składników żywności przed rozkładem pod wpływem światła, tlenu itp., ochrony przed zakażeniami mikrobiologicznymi, kamuflowanie niepożądanego smaku i aromatu(np. witamin z grupy B),ułatwienia użycia substancji płynnych przez przekształcenie ich w ciała stałe, umożliwienie kontrolowanego , stopniowego wydzielania żądanej substancji, poprawy smaku, koloru i wyglądu produktów, itp.
Bogata oferta kapsułkowanych składników żywności, dostępnych na rynku, daje technologom żywności możliwość zrealizowania pomysłowości w projektowaniu produktów. Prawidłowe kapsułkowanie pozwala zaplanować funkcjonalne uwalnianie w najodpowiedniejszym momencie konsumpcji rdzenia z otoczki. W ten sposób można stworzyć całą gamę kolejno zmieniających się smaków i aromatów. Kapsułkowanie to nowoczesne technologie dostarczające nowych możliwości.
Odnotowany w ostatnich latach postęp technologiczny w tej dynamicznie rozwijającej się dziedzinie , jak również coraz większe zapotrzebowanie na mikrokapsułkowane produkty ze strony producentów żywności pozwalają stwierdzić , że w najbliższych latach będziemy świadkami szybkiego rozwoju tej techniki i wzrostu jej znaczenia w Polsce