一種噴霧冷凍乾燥製備多不飽和脂肪酸油脂微膠囊的方法
2023-12-04 09:31:11 1
專利名稱：一種噴霧冷凍乾燥製備多不飽和脂肪酸油脂微膠囊的方法
技術領域：
本發明涉及一種製備微膠囊的方法，尤其是利用噴霧冷凍乾燥製備花生四烯酸 (ARA)和二十二碳六烯酸(DHA)等易被氧化的多不飽和脂肪酸油脂微膠囊的方法。
背景技術：
目前花生四烯酸和二十二碳六烯酸等多不飽和脂肪酸油脂微膠囊常用傳統的噴 霧乾燥生產。該方法在乾燥過程中，熱敏性物料花生四烯酸或二十二碳六烯酸的氧化較為 嚴重，從而對微膠囊產品的氣滋味及穩定性產生不利影響。另外有少量企業使用真空冷凍 乾燥工藝生產花生四烯酸或二十二碳六烯酸多不飽和脂肪酸油脂微膠囊，該方法通常是將 花生四烯酸或二十二碳六烯酸的乳化液直接進行真空冷凍乾燥，然後破碎得到成品粉劑。 但該方法能耗大，時間長，且成品粉劑的顆粒度很難控制均勻，並且破碎過程中也可能混入 異物。申請號200710053378. 8的專利涉及了一種不飽和脂肪酸微膠囊的製備工藝及應 用。其包括以下步驟選取壁材；將壁材與水按一定比例混合；加入囊材並進行均質得到乳 化物；將乳化物進行噴霧乾燥、冷卻和過篩後得到產品。該方法使用傳統的噴霧乾燥方式制 備花生四烯酸、二十二碳六烯酸等不飽和脂肪酸微膠囊，乾燥溫度高(約200°C )，使得花生 四烯酸、二十二碳六烯酸等不飽和脂肪酸部分被氧化，導致微膠囊產品氣滋味和穩定性都 較差。申請號為200810195187. X的專利涉及了一種使用低溫低露點氣體噴霧冷凍乾燥 制粉的方法，其特徵在於使用霧化器將待乾燥的液體物化為1-250微米的霧滴在溫度低 至_60°C，露點為-70°C -80°C的氣體中被冷凍成冰粉，然後將進風溫度調整至物料的共 晶溫度低2 4°C的溫度，氣體通過流化床的孔板，使得停留在流化板上的冰粉被流態化， 同時冰粉中的溶劑被升華，直至氣體出口處的氣體露點回到-55°C -60°C時，升華乾燥結 束，升溫至30°C 50°C乾燥1 2小時，冰粉被乾燥成1 220微米顆粒。Finlay, W.禾口 Wang，Ζ.的專禾Ij W02005061088 《Powder formulation by atmosphericspray-freeze-drying))也涉及了一種利用低溫氣體噴霧冷凍乾燥制粉的方 法，其特徵在於首先通過低溫乾燥的氣體將冷凍乾燥室冷卻至-50°C以下，然後將料液霧化 後噴入充滿低溫的乾燥的氣體的冷凍乾燥室，霧化的液滴被冷凍後在底部被收集。申請號200810189058. X的專利涉及了一種一體化噴霧冷凍乾燥設備及方法。該 設備包括由冷凍裝置進行冷卻的冷凍乾燥室，該冷凍乾燥室設有真空抽氣口、出液口、噴霧 器和冷凍劑入口，該噴霧器與料液口相連。該方法則包括了噴霧冷凍過程和冷凍乾燥過程， 所述噴霧冷凍過程和冷凍乾燥過程是在同一設備內先後自動進行。申請號200610070156. 2的專利涉及了流化床常壓噴霧冷凍乾燥方法及裝置，由 低溫噴霧冷凍造粒和流化床常壓空氣冷凍乾燥兩種工藝組合而成。料液原料先經低溫條件 下運行的二流體霧化器霧化冷凍，得到細小的冷凍微粒，收集在裝置底部流化床內，再利用 常壓冷凍乾燥介質低水蒸氣分壓來滿足水分升華條件，通過流態化技術，將噴霧冷凍製得的微粒在統一裝置內乾燥成分體產品。以上專利和文獻或採用高溫乾燥生產花生四烯酸和二十二碳六烯酸，而高溫易破 壞產品的營養成分，或需要製備低溫氣體的裝置，設備工藝比較複雜。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種噴霧冷凍乾燥製備多不飽和脂肪酸油脂 微膠囊的方法。該方法在低溫、無氧的條件下進行，能最大程度地減少多不飽和脂肪酸的氧 化，營養成分不易受到破壞；整個過程無需破碎，工藝簡單，得到的多不飽和脂肪酸油脂微 膠囊顆粒分布均勻；效率高，時間短，能耗低。為解決上述技術問題，所採用的技術方案為一種噴霧冷凍乾燥製備多不飽和脂 肪酸油脂微膠囊的方法，其特徵在於將含有多不飽和脂肪酸的油脂、乳化劑和水混合，得 到混合物；將混合物均質，得到乳化液；將乳化液霧化成液滴噴入裝有冷凍液的冷凍倉中， 冷凍液的溫度低於乳化液的共晶點(物料中游離水分完全凍結成冰晶時的溫度)；將冷凍 得到的物料進行真空冷凍乾燥即得到多不飽和脂肪酸油脂微膠囊。按上述方案，所述的多不飽和脂肪酸是花生四烯酸或二十二碳六烯酸。這兩種多 不飽和脂肪酸在通常的微膠囊加工過程中極易被氧化，而本方法的最大優勢就是在加工過 程中能充分保護多不飽和脂肪酸不被氧化。按上述方案，所述的混合物還包括抗氧化劑、填充劑；所述的混合物按重量百分比 計，其混合配比為含有多不飽和脂肪酸的油脂10 30%、乳化劑2 30%、抗氧化劑0 0. 5%、填充劑0 30%、水30 70% ；當使用不同的比例進行配料得到的混合物，其進行 均質得到的乳化液的共晶點會發生變化，一般的變化範圍是-10 -50°c。按上述方案，所述的乳化劑為植物蛋白、酪蛋白酸鈉、變性澱粉、乳清蛋白、食品級 膠中的一種或多種的混合；所述的填充劑為麥芽糊精、葡萄糖、蔗糖的一種或多種的混合； 所述的抗氧化劑為抗壞血酸鈉、維生素E、抗壞血酸棕櫚酸酯、茶多酚的一種或多種的混合。按上述方案，所述的混合溫度優選為30 80°C。按上述方案，所述的霧化方式為壓力霧化、氣流霧化、離心霧化中的一種，其中壓 力霧化和氣流霧化更便於實施；所述的壓力霧化的霧化壓力為0. 5MPa 2MPa ；氣流霧化的 氣流壓力為0. 01 0. 2MPa。與普通冷凍乾燥工藝相比，採用該霧化條件得到的終產品粒徑 範圍在10 500 μ m之間，且通常為規則的球形顆粒，具有極佳的流動性。按上述方案，所述的冷凍液在將液滴噴入裝有冷凍液的冷凍倉的同時，連續或間 歇地添加到冷凍倉中；所述的冷凍液是液氮、液氬、液態二氧化碳中的一種。按上述方案，所述冷凍液在將液滴噴入裝有冷凍液的冷凍倉過程中時進行攪拌， 攪拌速率為10 300rpm/min。對冷凍液進行攪拌可使冷凍得到的顆粒不易團聚，但攪拌速 度不能過快，以防止破壞冷凍後的顆粒。按上述方案，所述冷凍得到的物料在將液滴噴入裝有冷凍液的冷凍倉過程中轉移 至真空冷凍乾燥器內進行真空乾燥，或在將液滴噴入裝有冷凍液的冷凍倉過程結束後，轉 移至真空冷凍乾燥器內進行真空乾燥；所述真空冷凍乾燥的絕對壓力小於或等於300pa， 最終乾燥溫度小於或等於60°C。高真空下的乾燥過程不僅能有效地保護油脂不被氧化，且 同時能去除油脂中可能帶有的不良氣味。
按上述方案，所述噴霧冷凍乾燥製備多不飽和脂肪酸油脂微膠囊的方法製備得到 的多不飽和脂肪酸微膠囊產品的粒徑為10 500 μ m。本發明的有益效果 1、該方法先將霧化的液滴噴入冷凍液中進行快速冷凍制粒，然後進行真空冷凍幹 燥，整個過程在低溫、無氧的條件下進行，能最大程度地減少花生四烯酸和二十六碳四烯酸 等易氧化物質的氧化，營養成分不易受到破壞，從而改善微膠囊顆粒的氣滋味，提高產品的 質量，延長產品貨架期。2、生產環境潔淨，整個加工過程中不需要進行破碎，無需進行後處理，工藝簡單， 得到的多不飽和脂肪酸微膠囊顆粒均勻分布於10 500 μ m，並且通過控制霧化條件，可有 效控制微膠囊顆粒的大小和分布範圍，滿足不同的市場需求；3、與傳統的真空冷凍乾燥工藝相比，在真空冷凍乾燥前先進行噴霧冷凍造粒，可 大大增加物料面積，從而提高幹燥效率，縮短乾燥時間，降低能耗；4、得到的多不飽和脂肪酸微膠囊產品顆粒完整，油脂包埋率高；5、冷凍液可以回收利用，從而大大降低生產成本。
圖1是實施例1中噴霧冷凍乾燥製備多不飽和脂肪酸油脂微膠囊的方法的工藝流 程圖。
具體實施例方式實施例1表 1 將表1中的物料進行混合，在lOOOOrpm/min的轉速下進行剪切，然後40MPa的壓 力進行均質，得到乳化液；採用氣流霧化的方式將乳化液霧化為液滴，直接噴入裝有液氮 的冷凍倉中，其中氣流霧化的壓力控制在0. 01 0. 02MPa，料液的流速為3kg/h，液氮溫度 為-195. 8°C，乳化液共晶點為-37°C，冷凍倉底部裝有攪拌裝置，攪拌速率為150rpm/min 左右(攪拌可使冷凍得到的顆粒產生輕微的運動，從而減少冷凍得到的顆粒間的團聚)，霧 化的液滴在低溫下會迅速冷凍成較規則的固態顆粒，與此同時，向冷凍倉中持續補充液氮， 並同時從冷凍倉底部將凍結的物料轉移至真空冷凍乾燥機內進行乾燥，並收集揮發出的氮 氣，將其進行壓縮重製得到液氮，重複利用；待乳化液的噴霧過程完成後，將冷凍得到的顆 粒全部轉移到真空冷凍乾燥機內進行真空冷凍乾燥，乾燥機內保持7Pa左右的真空度，首 先_40°C乾燥5h，然後在15h內從_40°C上升至20°C，最後20°C乾燥5h，得到粒徑50 380 μ m,水分3. 94% (多不飽和脂肪酸油脂微膠囊產品中水的重量百分數)，油脂包埋率 99. 5% (重量百分數)，過氧化值0. 45mmol/kg的白色花生四烯酸微膠囊。
實施例2表2 將表2中的物料進行混合，在lOOOOrpm/min的轉速下進行剪切，然後50MPa壓 力進行均質，得到乳化液；採用氣流霧化的方式將乳化液霧化為液滴，直接噴入裝有液氮 的冷凍倉中，其中氣流霧化的壓力為0. 015 0. 025MPa,料液的流速為6kg/h，液氮溫度 為-195. 8°C，乳化液共晶點為-39°C，霧化的液滴在低溫下會迅速冷凍成較規則的固態顆 粒；待乳化液的噴霧過程完成後，將冷凍得到的顆粒全部轉移到真空冷凍乾燥機內進行 真空冷凍乾燥，乾燥機內保持IOPa左右的真空度，首先在-40°C乾燥5h，然後在20°C和 0. IMPa下保持3min，最後在_40°C再乾燥25h，得到粒徑60 400 μ m,水分3. 53% (多不 飽和脂肪酸油脂微膠囊產品中水的重量百分數)，油脂包埋率98. 6% (重量百分數)，過氧 化值0. 31mmol/kg的白色花生四烯酸微膠囊。實施例3表 3 將表3中的物料進行混合，在lOOOOrpm/min的轉速下進行剪切，然後60MPa的壓 力進行均質，得到霧化液；利用壓力式噴槍將乳化液霧化為液滴，直接噴入裝有液氮的冷凍 倉中，其中霧化壓力為1.0 1. IMPa，液氮溫度為-195.8°c，乳化液共晶點為-35°c，霧化的 液滴在低溫下會迅速冷凍成較規則的固態顆粒；乳化液的噴霧過程完成後，將冷凍得到的 顆粒一次性轉移到真空冷凍乾燥機內進行真空冷凍乾燥，乾燥機內保持120Pa左右的真空 度，首先在_30°C乾燥12h，然後在15h內從_30°C上升至15°C，最後15°C乾燥6h，得到粒徑 30 450 μ m，水分4. 96% (多不飽和脂肪酸油脂微膠囊產品中水的重量百分數)，油脂包 埋率98. 3% (重量百分數)，過氧化值0. 23mmol/kg的白色二十二碳六烯酸微膠囊。實施例4表 4 將表4中的物料進行混合，在lOOOOrpm/min的轉速下進行剪切，然後70MPa的壓 力進行均質，得到乳化液；利用離心霧化器將乳化液霧化為液滴，直接噴入裝有液氬的冷凍 倉中，其中離心霧化的離心盤轉速為3000 4000rpm/min，液氬溫度為-185. 9°C，乳化液共 晶點為_32°C，冷凍倉底部有攪拌裝置，攪拌速率控制在lOOrpm/min左右(攪拌可使冷凍的 顆粒產生輕微的運動，從而減少冷凍得到的顆粒間的團聚)，霧化的液滴在低溫下會迅速冷 凍成較規則的固態顆粒；乳化液的噴霧過程完成後，將冷凍得到的顆粒一次性轉移到真空 冷凍乾燥機內進行真空冷凍乾燥，乾燥機內保持5Pa左右的真空度，首先在Ih內從-40 V上 升至_30°C，然後在7h內從-30°C上升至0°C，接著在6h內從0°C上升至40°C，最後在40°C 乾燥2h，得到粒徑10 150 μ m,水分2. 78% (多不飽和脂肪酸油脂微膠囊產品中水的重量 百分數)，油脂包埋率98. 8% (重量百分數)，過氧化值0. 30mmol/kg的白色花生四烯酸微 膠囊。實施例5表 5 將表5中的物料進行混合，在lOOOOrpm/min的轉速下進行剪切，然後80MPa的壓 力進行均質，得到乳化液；利用壓力式噴槍，在2MPa的噴霧壓力下將乳化液霧化為液滴，直 接噴入裝有液態二氧化碳的冷凍倉中，其中液態二氧化碳溫度為-78. 5°C，乳化液共晶點 為-28 °C，冷凍倉底部有攪拌裝置，攪拌速率控制在200rpm/min左右(攪拌可使冷凍的顆粒 產生輕微的運動，從而減少冷凍得到的顆粒間的團聚)，霧化的液滴在低溫下會迅速冷凍成 較規則的固態顆粒，與此同時，向冷凍倉中持續補充液態二氧化碳，並同時從冷凍倉底部將 凍結的物料轉移至真空冷凍乾燥機內進行乾燥，並收集揮發出的二氧化碳，將其進行壓縮 重製得到液態二氧化碳，重複利用；待乳化液的噴霧過程完成後，將冷凍得到的顆粒全部轉 移到真空冷凍乾燥機內進行真空冷凍乾燥，乾燥機內保持300Pa左右的真空度，首先在2h 內從-40°C上升至-20°C，然後在12h內從_20°C上升至40°C，最後在40°C乾燥3h，得到直 徑10 200 μ m,水分1. 85% (多不飽和脂肪酸油脂微膠囊產品中水的重量百分數)，油脂 包埋率98. 9% (重量百分數)，過氧化值0. 43mmol/kg的白色二十二碳六烯酸微膠囊。
權利要求
一種噴霧冷凍乾燥製備多不飽和脂肪酸油脂微膠囊的方法，其特徵在於將含有多不飽和脂肪酸的油脂、乳化劑和水混合，得到混合物；將混合物均質，得到乳化液；將乳化液霧化成液滴噴入裝有冷凍液的冷凍倉中，冷凍液的溫度低於乳化液的共晶點；將冷凍得到的物料進行真空冷凍乾燥即得到多不飽和脂肪酸油脂微膠囊。
2.根據權利要求1所述的噴霧冷凍乾燥製備多不飽和脂肪酸油脂微膠囊的方法，其特 徵在於所述的多不飽和脂肪酸是花生四烯酸或二十二碳六烯酸。
3.根據權利要求1所述的噴霧冷凍乾燥製備多不飽和脂肪酸油脂微膠囊的方法，其特 徵在於所述的乳化劑為植物蛋白、酪蛋白酸鈉、變性澱粉、乳清蛋白、食品級膠中的一種或 多種的混合。
4.根據權利要求1所述的噴霧冷凍乾燥製備多不飽和脂肪酸油脂微膠囊的方法，其特 徵在於所述的混合物還包括抗氧化劑、填充劑；所述的混合物按重量百分比計，其混合配 比為多不飽和脂肪酸油脂10 30%、乳化劑2 30%、抗氧化劑0 0. 5%、填充劑0 30%、水30 70% ；所述的混合物均質得到的乳化液的共晶點為-10 -50°C。
5.根據權利要求4所述的噴霧冷凍乾燥製備多不飽和脂肪酸油脂微膠囊的方法，其特 徵在於所述的填充劑為麥芽糊精、葡萄糖、蔗糖的一種或多種的混合；所述的抗氧化劑為 抗壞血酸鈉、維生素E、抗壞血酸棕櫚酸酯、茶多酚的一種或多種的混合。
6.根據權利要求1所述的噴霧冷凍乾燥製備多不飽和脂肪酸油脂微膠囊的方法，其特 徵在於所述的混合溫度為30 80°C。
7.根據權利要求1所述的噴霧冷凍乾燥製備多不飽和脂肪酸油脂微膠囊的方法，其特 徵在於所述的霧化方式為壓力霧化、氣流霧化、離心霧化中的一種；所述的壓力霧化的霧 化壓力為0. 5MPa 2MPa ；氣流霧化的氣流壓力為0. 01 0. 2MPa。
8.根據權利要求1所述的噴霧冷凍乾燥製備多不飽和脂肪酸油脂微膠囊的方法，其特 徵在於所述的冷凍液在將液滴噴入裝有冷凍液的冷凍倉的同時，連續或間歇地添加到冷 凍倉中；所述的冷凍液是液氮、液氬、液態二氧化碳中的一種。
9.根據權利要求1所述的噴霧冷凍乾燥製備多不飽和脂肪酸油脂微膠囊的方法，其特 徵在於所述冷凍得到的物料在將液滴噴入裝有冷凍液的冷凍倉過程中轉移至真空冷凍幹 燥器內進行真空乾燥，或在將液滴噴入裝有冷凍液的冷凍倉過程結束後，轉移至真空冷凍 乾燥器內進行真空乾燥；所述真空冷凍乾燥的絕對壓力小於或等於300pa，最終乾燥溫度 小於或等於60°C。
10.根據權利要求1所述的噴霧冷凍乾燥製備多不飽和脂肪酸油脂微膠囊的方法，其 特徵在於所述噴霧冷凍乾燥製備多不飽和脂肪酸油脂微膠囊的方法製備得到的多不飽和 脂肪酸微膠囊產品的粒徑為10 500 μ m。
全文摘要
本發明涉及一種噴霧冷凍乾燥製備多不飽和脂肪酸油脂微膠囊的方法，其步驟為將含有多不飽和脂肪酸的油脂、乳化劑和水混合，得到混合物；將混合物均質，得到乳化液；將乳化液霧化成液滴噴入裝有冷凍液的冷凍倉中，冷凍液的溫度低於乳化液的共晶點；將冷凍得到的物料進行真空冷凍乾燥即得到多不飽和脂肪酸油脂微膠囊。該方法在低溫、無氧的條件下進行，能最大程度地減少多不飽和脂肪酸的氧化，營養成分不易受到破壞；整個過程無需破碎，工藝簡單，得到的多不飽和脂肪酸油脂微膠囊顆粒分布均勻；效率高，時間短，能耗低。
文檔編號A23L1/29GK101869282SQ20101019931
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月12日 優先權日2010年6月12日
發明者餘道政, 唐孝鵬, 易華榮, 李翔宇, 楊金濤, 汪志明, 肖子豪, 肖敏 申請人:嘉吉烯王生物工程(武漢)有限公司;嘉吉烯王生物工程(湖北)有限公司