专利名称：一种喷雾冷冻干燥制备多不饱和脂肪酸油脂微胶囊的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备微胶囊的方法，尤其是利用喷雾冷冻干燥制备花生四烯酸 (ARA)和二十二碳六烯酸(DHA)等易被氧化的多不饱和脂肪酸油脂微胶囊的方法。
背景技术：
目前花生四烯酸和二十二碳六烯酸等多不饱和脂肪酸油脂微胶囊常用传统的喷 雾干燥生产。该方法在干燥过程中，热敏性物料花生四烯酸或二十二碳六烯酸的氧化较为 严重，从而对微胶囊产品的气滋味及稳定性产生不利影响。另外有少量企业使用真空冷冻 干燥工艺生产花生四烯酸或二十二碳六烯酸多不饱和脂肪酸油脂微胶囊，该方法通常是将 花生四烯酸或二十二碳六烯酸的乳化液直接进行真空冷冻干燥，然后破碎得到成品粉剂。 但该方法能耗大，时间长，且成品粉剂的颗粒度很难控制均勻，并且破碎过程中也可能混入 异物。申请号200710053378. 8的专利涉及了一种不饱和脂肪酸微胶囊的制备工艺及应 用。其包括以下步骤选取壁材；将壁材与水按一定比例混合；加入囊材并进行均质得到乳 化物；将乳化物进行喷雾干燥、冷却和过筛后得到产品。该方法使用传统的喷雾干燥方式制 备花生四烯酸、二十二碳六烯酸等不饱和脂肪酸微胶囊，干燥温度高(约200°C )，使得花生 四烯酸、二十二碳六烯酸等不饱和脂肪酸部分被氧化，导致微胶囊产品气滋味和稳定性都 较差。申请号为200810195187. X的专利涉及了一种使用低温低露点气体喷雾冷冻干燥 制粉的方法，其特征在于使用雾化器将待干燥的液体物化为1-250微米的雾滴在温度低 至_60°C，露点为-70°C -80°C的气体中被冷冻成冰粉，然后将进风温度调整至物料的共 晶温度低2 4°C的温度，气体通过流化床的孔板，使得停留在流化板上的冰粉被流态化， 同时冰粉中的溶剂被升华，直至气体出口处的气体露点回到-55°C -60°C时，升华干燥结 束，升温至30°C 50°C干燥1 2小时，冰粉被干燥成1 220微米颗粒。Finlay, W.禾口 Wang，Ζ.的专禾Ij W02005061088 《Powder formulation by atmosphericspray-freeze-drying))也涉及了一种利用低温气体喷雾冷冻干燥制粉的方 法，其特征在于首先通过低温干燥的气体将冷冻干燥室冷却至-50°C以下，然后将料液雾化 后喷入充满低温的干燥的气体的冷冻干燥室，雾化的液滴被冷冻后在底部被收集。申请号200810189058. X的专利涉及了一种一体化喷雾冷冻干燥设备及方法。该 设备包括由冷冻装置进行冷却的冷冻干燥室，该冷冻干燥室设有真空抽气口、出液口、喷雾 器和冷冻剂入口，该喷雾器与料液口相连。该方法则包括了喷雾冷冻过程和冷冻干燥过程， 所述喷雾冷冻过程和冷冻干燥过程是在同一设备内先后自动进行。申请号200610070156. 2的专利涉及了流化床常压喷雾冷冻干燥方法及装置，由 低温喷雾冷冻造粒和流化床常压空气冷冻干燥两种工艺组合而成。料液原料先经低温条件 下运行的二流体雾化器雾化冷冻，得到细小的冷冻微粒，收集在装置底部流化床内，再利用 常压冷冻干燥介质低水蒸气分压来满足水分升华条件，通过流态化技术，将喷雾冷冻制得的微粒在统一装置内干燥成分体产品。以上专利和文献或采用高温干燥生产花生四烯酸和二十二碳六烯酸，而高温易破 坏产品的营养成分，或需要制备低温气体的装置，设备工艺比较复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种喷雾冷冻干燥制备多不饱和脂肪酸油脂 微胶囊的方法。该方法在低温、无氧的条件下进行，能最大程度地减少多不饱和脂肪酸的氧 化，营养成分不易受到破坏；整个过程无需破碎，工艺简单，得到的多不饱和脂肪酸油脂微 胶囊颗粒分布均勻；效率高，时间短，能耗低。为解决上述技术问题，所采用的技术方案为一种喷雾冷冻干燥制备多不饱和脂 肪酸油脂微胶囊的方法，其特征在于将含有多不饱和脂肪酸的油脂、乳化剂和水混合，得 到混合物；将混合物均质，得到乳化液；将乳化液雾化成液滴喷入装有冷冻液的冷冻仓中， 冷冻液的温度低于乳化液的共晶点(物料中游离水分完全冻结成冰晶时的温度)；将冷冻 得到的物料进行真空冷冻干燥即得到多不饱和脂肪酸油脂微胶囊。按上述方案，所述的多不饱和脂肪酸是花生四烯酸或二十二碳六烯酸。这两种多 不饱和脂肪酸在通常的微胶囊加工过程中极易被氧化，而本方法的最大优势就是在加工过 程中能充分保护多不饱和脂肪酸不被氧化。按上述方案，所述的混合物还包括抗氧化剂、填充剂；所述的混合物按重量百分比 计，其混合配比为含有多不饱和脂肪酸的油脂10 30%、乳化剂2 30%、抗氧化剂0 0. 5%、填充剂0 30%、水30 70% ；当使用不同的比例进行配料得到的混合物，其进行 均质得到的乳化液的共晶点会发生变化，一般的变化范围是-10 -50°c。按上述方案，所述的乳化剂为植物蛋白、酪蛋白酸钠、变性淀粉、乳清蛋白、食品级 胶中的一种或多种的混合；所述的填充剂为麦芽糊精、葡萄糖、蔗糖的一种或多种的混合； 所述的抗氧化剂为抗坏血酸钠、维生素E、抗坏血酸棕榈酸酯、茶多酚的一种或多种的混合。按上述方案，所述的混合温度优选为30 80°C。按上述方案，所述的雾化方式为压力雾化、气流雾化、离心雾化中的一种，其中压 力雾化和气流雾化更便于实施；所述的压力雾化的雾化压力为0. 5MPa 2MPa ；气流雾化的 气流压力为0. 01 0. 2MPa。与普通冷冻干燥工艺相比，采用该雾化条件得到的终产品粒径 范围在10 500 μ m之间，且通常为规则的球形颗粒，具有极佳的流动性。按上述方案，所述的冷冻液在将液滴喷入装有冷冻液的冷冻仓的同时，连续或间 歇地添加到冷冻仓中；所述的冷冻液是液氮、液氩、液态二氧化碳中的一种。按上述方案，所述冷冻液在将液滴喷入装有冷冻液的冷冻仓过程中时进行搅拌， 搅拌速率为10 300rpm/min。对冷冻液进行搅拌可使冷冻得到的颗粒不易团聚，但搅拌速 度不能过快，以防止破坏冷冻后的颗粒。按上述方案，所述冷冻得到的物料在将液滴喷入装有冷冻液的冷冻仓过程中转移 至真空冷冻干燥器内进行真空干燥，或在将液滴喷入装有冷冻液的冷冻仓过程结束后，转 移至真空冷冻干燥器内进行真空干燥；所述真空冷冻干燥的绝对压力小于或等于300pa， 最终干燥温度小于或等于60°C。高真空下的干燥过程不仅能有效地保护油脂不被氧化，且 同时能去除油脂中可能带有的不良气味。
按上述方案，所述喷雾冷冻干燥制备多不饱和脂肪酸油脂微胶囊的方法制备得到 的多不饱和脂肪酸微胶囊产品的粒径为10 500 μ m。本发明的有益效果 1、该方法先将雾化的液滴喷入冷冻液中进行快速冷冻制粒，然后进行真空冷冻干 燥，整个过程在低温、无氧的条件下进行，能最大程度地减少花生四烯酸和二十六碳四烯酸 等易氧化物质的氧化，营养成分不易受到破坏，从而改善微胶囊颗粒的气滋味，提高产品的 质量，延长产品货架期。2、生产环境洁净，整个加工过程中不需要进行破碎，无需进行后处理，工艺简单， 得到的多不饱和脂肪酸微胶囊颗粒均勻分布于10 500 μ m，并且通过控制雾化条件，可有 效控制微胶囊颗粒的大小和分布范围，满足不同的市场需求；3、与传统的真空冷冻干燥工艺相比，在真空冷冻干燥前先进行喷雾冷冻造粒，可 大大增加物料面积，从而提高干燥效率，缩短干燥时间，降低能耗；4、得到的多不饱和脂肪酸微胶囊产品颗粒完整，油脂包埋率高；5、冷冻液可以回收利用，从而大大降低生产成本。
图1是实施例1中喷雾冷冻干燥制备多不饱和脂肪酸油脂微胶囊的方法的工艺流 程图。
具体实施例方式实施例1表 1 将表1中的物料进行混合，在lOOOOrpm/min的转速下进行剪切，然后40MPa的压 力进行均质，得到乳化液；采用气流雾化的方式将乳化液雾化为液滴，直接喷入装有液氮 的冷冻仓中，其中气流雾化的压力控制在0. 01 0. 02MPa，料液的流速为3kg/h，液氮温度 为-195. 8°C，乳化液共晶点为-37°C，冷冻仓底部装有搅拌装置，搅拌速率为150rpm/min 左右(搅拌可使冷冻得到的颗粒产生轻微的运动，从而减少冷冻得到的颗粒间的团聚)，雾 化的液滴在低温下会迅速冷冻成较规则的固态颗粒，与此同时，向冷冻仓中持续补充液氮， 并同时从冷冻仓底部将冻结的物料转移至真空冷冻干燥机内进行干燥，并收集挥发出的氮 气，将其进行压缩重制得到液氮，重复利用；待乳化液的喷雾过程完成后，将冷冻得到的颗 粒全部转移到真空冷冻干燥机内进行真空冷冻干燥，干燥机内保持7Pa左右的真空度，首 先_40°C干燥5h，然后在15h内从_40°C上升至20°C，最后20°C干燥5h，得到粒径50 380 μ m,水分3. 94% (多不饱和脂肪酸油脂微胶囊产品中水的重量百分数)，油脂包埋率 99. 5% (重量百分数)，过氧化值0. 45mmol/kg的白色花生四烯酸微胶囊。
实施例2表2 将表2中的物料进行混合，在lOOOOrpm/min的转速下进行剪切，然后50MPa压 力进行均质，得到乳化液；采用气流雾化的方式将乳化液雾化为液滴，直接喷入装有液氮 的冷冻仓中，其中气流雾化的压力为0. 015 0. 025MPa,料液的流速为6kg/h，液氮温度 为-195. 8°C，乳化液共晶点为-39°C，雾化的液滴在低温下会迅速冷冻成较规则的固态颗 粒；待乳化液的喷雾过程完成后，将冷冻得到的颗粒全部转移到真空冷冻干燥机内进行 真空冷冻干燥，干燥机内保持IOPa左右的真空度，首先在-40°C干燥5h，然后在20°C和 0. IMPa下保持3min，最后在_40°C再干燥25h，得到粒径60 400 μ m,水分3. 53% (多不 饱和脂肪酸油脂微胶囊产品中水的重量百分数)，油脂包埋率98. 6% (重量百分数)，过氧 化值0. 31mmol/kg的白色花生四烯酸微胶囊。实施例3表 3 将表3中的物料进行混合，在lOOOOrpm/min的转速下进行剪切，然后60MPa的压 力进行均质，得到雾化液；利用压力式喷枪将乳化液雾化为液滴，直接喷入装有液氮的冷冻 仓中，其中雾化压力为1.0 1. IMPa，液氮温度为-195.8°c，乳化液共晶点为-35°c，雾化的 液滴在低温下会迅速冷冻成较规则的固态颗粒；乳化液的喷雾过程完成后，将冷冻得到的 颗粒一次性转移到真空冷冻干燥机内进行真空冷冻干燥，干燥机内保持120Pa左右的真空 度，首先在_30°C干燥12h，然后在15h内从_30°C上升至15°C，最后15°C干燥6h，得到粒径 30 450 μ m，水分4. 96% (多不饱和脂肪酸油脂微胶囊产品中水的重量百分数)，油脂包 埋率98. 3% (重量百分数)，过氧化值0. 23mmol/kg的白色二十二碳六烯酸微胶囊。实施例4表 4 将表4中的物料进行混合，在lOOOOrpm/min的转速下进行剪切，然后70MPa的压 力进行均质，得到乳化液；利用离心雾化器将乳化液雾化为液滴，直接喷入装有液氩的冷冻 仓中，其中离心雾化的离心盘转速为3000 4000rpm/min，液氩温度为-185. 9°C，乳化液共 晶点为_32°C，冷冻仓底部有搅拌装置，搅拌速率控制在lOOrpm/min左右(搅拌可使冷冻的 颗粒产生轻微的运动，从而减少冷冻得到的颗粒间的团聚)，雾化的液滴在低温下会迅速冷 冻成较规则的固态颗粒；乳化液的喷雾过程完成后，将冷冻得到的颗粒一次性转移到真空 冷冻干燥机内进行真空冷冻干燥，干燥机内保持5Pa左右的真空度，首先在Ih内从-40 V上 升至_30°C，然后在7h内从-30°C上升至0°C，接着在6h内从0°C上升至40°C，最后在40°C 干燥2h，得到粒径10 150 μ m,水分2. 78% (多不饱和脂肪酸油脂微胶囊产品中水的重量 百分数)，油脂包埋率98. 8% (重量百分数)，过氧化值0. 30mmol/kg的白色花生四烯酸微 胶囊。实施例5表 5 将表5中的物料进行混合，在lOOOOrpm/min的转速下进行剪切，然后80MPa的压 力进行均质，得到乳化液；利用压力式喷枪，在2MPa的喷雾压力下将乳化液雾化为液滴，直 接喷入装有液态二氧化碳的冷冻仓中，其中液态二氧化碳温度为-78. 5°C，乳化液共晶点 为-28 °C，冷冻仓底部有搅拌装置，搅拌速率控制在200rpm/min左右(搅拌可使冷冻的颗粒 产生轻微的运动，从而减少冷冻得到的颗粒间的团聚)，雾化的液滴在低温下会迅速冷冻成 较规则的固态颗粒，与此同时，向冷冻仓中持续补充液态二氧化碳，并同时从冷冻仓底部将 冻结的物料转移至真空冷冻干燥机内进行干燥，并收集挥发出的二氧化碳，将其进行压缩 重制得到液态二氧化碳，重复利用；待乳化液的喷雾过程完成后，将冷冻得到的颗粒全部转 移到真空冷冻干燥机内进行真空冷冻干燥，干燥机内保持300Pa左右的真空度，首先在2h 内从-40°C上升至-20°C，然后在12h内从_20°C上升至40°C，最后在40°C干燥3h，得到直 径10 200 μ m,水分1. 85% (多不饱和脂肪酸油脂微胶囊产品中水的重量百分数)，油脂 包埋率98. 9% (重量百分数)，过氧化值0. 43mmol/kg的白色二十二碳六烯酸微胶囊。
权利要求
一种喷雾冷冻干燥制备多不饱和脂肪酸油脂微胶囊的方法，其特征在于将含有多不饱和脂肪酸的油脂、乳化剂和水混合，得到混合物；将混合物均质，得到乳化液；将乳化液雾化成液滴喷入装有冷冻液的冷冻仓中，冷冻液的温度低于乳化液的共晶点；将冷冻得到的物料进行真空冷冻干燥即得到多不饱和脂肪酸油脂微胶囊。
2.根据权利要求1所述的喷雾冷冻干燥制备多不饱和脂肪酸油脂微胶囊的方法，其特 征在于所述的多不饱和脂肪酸是花生四烯酸或二十二碳六烯酸。
3.根据权利要求1所述的喷雾冷冻干燥制备多不饱和脂肪酸油脂微胶囊的方法，其特 征在于所述的乳化剂为植物蛋白、酪蛋白酸钠、变性淀粉、乳清蛋白、食品级胶中的一种或 多种的混合。
4.根据权利要求1所述的喷雾冷冻干燥制备多不饱和脂肪酸油脂微胶囊的方法，其特 征在于所述的混合物还包括抗氧化剂、填充剂；所述的混合物按重量百分比计，其混合配 比为多不饱和脂肪酸油脂10 30%、乳化剂2 30%、抗氧化剂0 0. 5%、填充剂0 30%、水30 70% ；所述的混合物均质得到的乳化液的共晶点为-10 -50°C。
5.根据权利要求4所述的喷雾冷冻干燥制备多不饱和脂肪酸油脂微胶囊的方法，其特 征在于所述的填充剂为麦芽糊精、葡萄糖、蔗糖的一种或多种的混合；所述的抗氧化剂为 抗坏血酸钠、维生素E、抗坏血酸棕榈酸酯、茶多酚的一种或多种的混合。
6.根据权利要求1所述的喷雾冷冻干燥制备多不饱和脂肪酸油脂微胶囊的方法，其特 征在于所述的混合温度为30 80°C。
7.根据权利要求1所述的喷雾冷冻干燥制备多不饱和脂肪酸油脂微胶囊的方法，其特 征在于所述的雾化方式为压力雾化、气流雾化、离心雾化中的一种；所述的压力雾化的雾 化压力为0. 5MPa 2MPa ；气流雾化的气流压力为0. 01 0. 2MPa。
8.根据权利要求1所述的喷雾冷冻干燥制备多不饱和脂肪酸油脂微胶囊的方法，其特 征在于所述的冷冻液在将液滴喷入装有冷冻液的冷冻仓的同时，连续或间歇地添加到冷 冻仓中；所述的冷冻液是液氮、液氩、液态二氧化碳中的一种。
9.根据权利要求1所述的喷雾冷冻干燥制备多不饱和脂肪酸油脂微胶囊的方法，其特 征在于所述冷冻得到的物料在将液滴喷入装有冷冻液的冷冻仓过程中转移至真空冷冻干 燥器内进行真空干燥，或在将液滴喷入装有冷冻液的冷冻仓过程结束后，转移至真空冷冻 干燥器内进行真空干燥；所述真空冷冻干燥的绝对压力小于或等于300pa，最终干燥温度 小于或等于60°C。
10.根据权利要求1所述的喷雾冷冻干燥制备多不饱和脂肪酸油脂微胶囊的方法，其 特征在于所述喷雾冷冻干燥制备多不饱和脂肪酸油脂微胶囊的方法制备得到的多不饱和 脂肪酸微胶囊产品的粒径为10 500 μ m。
全文摘要
本发明涉及一种喷雾冷冻干燥制备多不饱和脂肪酸油脂微胶囊的方法，其步骤为将含有多不饱和脂肪酸的油脂、乳化剂和水混合，得到混合物；将混合物均质，得到乳化液；将乳化液雾化成液滴喷入装有冷冻液的冷冻仓中，冷冻液的温度低于乳化液的共晶点；将冷冻得到的物料进行真空冷冻干燥即得到多不饱和脂肪酸油脂微胶囊。该方法在低温、无氧的条件下进行，能最大程度地减少多不饱和脂肪酸的氧化，营养成分不易受到破坏；整个过程无需破碎，工艺简单，得到的多不饱和脂肪酸油脂微胶囊颗粒分布均匀；效率高，时间短，能耗低。
文档编号A23L1/29GK101869282SQ20101019931
公开日2010年10月27日 申请日期2010年6月12日 优先权日2010年6月12日
发明者余道政, 唐孝鹏, 易华荣, 李翔宇, 杨金涛, 汪志明, 肖子豪, 肖敏 申请人:嘉吉烯王生物工程(武汉)有限公司;嘉吉烯王生物工程(湖北)有限公司