Высушивание распылением (физико-химический метод микрокапсулирования)

Метод высушивания распылением дисперсии или эмульсии капсулируемого вещества, содержащих полимер и растворитель (как органический, так и водный), заключается в их диспергировании в поток газа-теплоносителя. В результате тепло- и массообмена происходит удаление растворителя из системы и образование плотных частиц, инкапсулируемое вещество в которых распределено по всему объему, а не сосредоточено в ядре капсулы.
Наиболее широко распространенными группами веществ, используемых для инкапсуляции распылительной сушкой, являются углеводы, включая модифицированные и гидролизованные крахмалы, производные целлюлозы, камеди и циклодекстрины; белки, включая сывороточные белки, казеин и желатин; биополимеры.
Тип используемого материала оболочки влияет не только на эффективность инкапсуляции, но и на морфологию частиц продукта.
Кроме того, различные материалы имеют разную скорость сушки, и при одних и тех же условиях ведения процесса инкапсуляции продукты будут иметь разное остаточное влагосодержание. Все это отражается на хранении продукта и склонности к агломерации.
В качестве материала оболочки использовались полимеры поли-орто-эстер (РОЕ — poly(ortho ester)), а,1-со-поли-мер молочной и гликолевой кислот (PLGA - poly(dl-lactide-co-glycolide)) и их смеси с различным процентным соотношением.
Видно, что при использовании РОЕ агломерация частиц минимальна, в то время как частицы, содержащие PLGA, слипаются уже спустя 6 ч. При использовании полимерных смесей степень агломерации частиц варьируется в зависимости от доли полимеров: частицы с содержанием PLGA 80 % менее подвержены агломерации. Однако отмечено, что спустя 5 дней на поверхности частиц образуются поры, которые впоследствии увеличиваются в размерах и негативно влияют на сохранность капсулированного вещества.
Благодаря относительно высокой экономичности и производительности процесса этим методом инкапсулируют пищевые добавки, ароматизаторы, пробио-тики, ароматические масла, антибиотики, ферменты и другие вещества.
В физико-химических методах используется такое явление, как коацервация. Коацервация (от латинского слова acervus, означающего скопление или объединение) — образование в растворе высокомолекулярных соединений капель, обогащенных растворенным веществом. Слияние образующихся капель приводит к разделению системы на два равновесных жидких слоя: слоя с малым содержанием полиэлектролита и слоя с повышенной его концентрацией, называемого коацерватным слоем.
С физико-химической точки зрения явление коацервации обусловлено внутри- и межмолекулярным взаимодействием с участием ионов полиэлектролита или полиэлектролитов, приводящим к изменению конформации макромолекул полиэлектролитов в растворе, степени их гидратации и, как следствие, к уменьшению их растворимости. Коацервация при взаимодействии раствора полимера и низкомблекулярного вещества называется простой. В ее основе лежит физико-химический механизм слипания, «сгребания в кучу» растворенных молекул и отделения от них воды при помощи водоотнимающих средств. Простую коацервацию вызывают добавлением неорганических солей или других лиофильных веществ, а также изменением температуры или разбавлением системы.
Сложная коацервация наблюдается при взаимодействии двух или более полимеров, макромолекулы которых несут противоположные заряды, и их взаимной нейтрализации.