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MICROENCAPSULACIÓN DE LOS ALIMETOS

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Alejandra Ferrada Yañez

on 13 November 2014

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MICROENCAPSULACIÓN DE LOS ALIMENTOS
ALEJANDRA FERRADA YÁÑEZ
ALIMENTOS FUNCIONALES
MARGARITA OCAMPO

¿ QUÉ ES LA MICROENCAPSULACIÓN?
UN POCO DE HISTORIA...
¿ QUÉ ES LA MICROENCAPSULACIÓN?
El concepto de las microcápsulas surge de la idealización del modelo celular.
Los procesos de microencapsulación fueron desarrollados entre los años 1930 y 1940 por la National Cash Register.
Históricamente, la microencapsulación fue introducida de manera comercial en 1954 como medio de hacer copias múltiples sin el uso del papel carbón.
Es una técnica que se ha aplicado para preservar y/o proteger numerosos ingredientes.
MICROCÁPSULAS

Es una técnica de empaquetamiento de materiales sólidos, líquidos o gaseosos a través de la aplicación de una cubierta delgada denominada pared, sobre partículas de tamaño del orden de los micrones.
Consisten de una membrana semipermeable, fuerte y delgada de un material polimérico que rodea y contiene a la sustancia de interés, denominada centro o núcleo activo.
Estas microcápsulas pueden liberar su contenido a velocidades controladas bajo condiciones específicas a la vez que protege al compuesto encapsulado de la luz y el oxígeno, cumpliendo de esta manera su función de conservación de propiedades biológicas o fisicoquímicas.
En la industria alimenticia se ha utilizado por más de 60 años. Las primeras investigaciones en el área farmacéutica fueron realizadas en la Universidad de Wisconsin (Estados Unidos), y datan de los años 50.
Su aplicación más importante fue dirigida a la encapsulación de colorantes para la elaboración del papel de calco. En ese entonces, este papel consistía en una fina película de microcápsulas adherida a una hoja de papel, de tal modo que la presión ejercida por el bolígrafo sobre el papel provocaba la fractura de las microcápsulas con la resultante liberación del marcador dejando, de esa manera, la impresión en la hoja de copia.
APLICACIONES
Se hallaron interesantes aplicaciones de la microencapsulación
en diversos sectores industriales. Actualmente es usada en:

INDUSTRIA TEXTIL
INDUSTRIA METALÚRGICA
INDUSTRIA QUÍMICA
INDUSTRIA ALIMENTICIA
INDUSTRIA COSMÉTICA
INDUSTRIA FARMACÉUTICA
MEDICINA
APLICACIÓN ALIMENTARIA
Las sustancias que pueden ser microencapsuladas son:
- Vitaminas
- Minerales
- Colorantes
- Prebióticos
- Probióticos
- Saborizantes
- Antioxidantes
- Aceites esenciales
- Enzimas
FUNCIÓN DE LA MICROENCAPSULACIÓN
Brinda protección a los materiales encapsulados de factores como el calor, la humedad, el oxígeno, etc., otorgándoles mayor estabilidad y durabilidad.
Ayudan a que determinados compuestos usados en la formulación de un producto resistan las condiciones de procesamiento, almacenamiento, transporte, comercialización, etc., mejorando de esta forma el sabor, aroma, estabilidad, valor nutritivo y apariencia del alimento elaborado.
Pueden mencionarse algunas propiedades que debería tener un material ideal, destinado a ser usado como recubrimiento en un proceso de microencapsulación en alimentos:
PROPIEDADES DE UN MATERIAL DE RECUBRIMIENTO
Baja viscosidad a altas concentraciones.
Baja capacidad de absorción de la humedad atmosférica a fin de evitar su aglomeración y facilitar su manipulación.
Capacidad de estabilizar en una emulsión el material central.
No reaccionar con el material central y ser insoluble en él.
Ser soluble en la matriz alimenticia donde se adicionará finalmente.
Proporcionar máxima protección a la sustancia o principio activo que encierra.
Permitir la liberación completa de solventes u otros materiales usados durante el proceso de encapsulación.
No poseer sabor.
Ser de bajo costo.
Introducir en una matriz aquellas sustancias bioactivas de los alimentos para impedir que se pierdan y protegerlas de la reacción con otros compuestos.
Pueden liberar gradualmente su contenido, con el fin de incrementar la vida útil de los productos, proteger los principios activos, mejorar las características sensoriales de los alimentos, o enriquecer los alimento.
TÉCNICAS DE MICROENCAPSULACIÓN
Introducir en una matriz aquellas sustancias bioactivas de los alimentos para impedir que se pierdan y protegerlas de la reacción con otros compuestos.
Las técnicas de encapsulación pueden dividirse en tres grupos según los principios usados en su desarrollo
PROCESOS QUÍMICOS
PROCESOS FÍSICOS
PROCESOS FÍSICOQUÍMICOS
COACERVACIÓN
ENCAPSULACIÓN POR LIPOSOMAS
LOS PROCESOS QÍMICOS SE DIVIDEN EN DOS
CONSTA DE
ETAPAS
FASES
-
Dispersión:
se realiza la agitación de la sustancia que se va a encapsular (líquido o partículas sólidas) en una solución del polímero/s formador/es de pared. Estructura de microesferas y microcápsulas
-
Inducción:
se induce la coacervación por alguno de los procedimientos señalados.
-
Deposición:
adsorción de las gotas de coacervado alrededor del compuesto que se va a encapsular.
-
Coalescencia:
las gotas microscópicas de coacervado forman una cubierta continua alrededor de los núcleos.
-
Endurecimiento:
se somete al sistema a un enfriamiento, y se añade (de manera opcional) un agente reticulante, con lo que se logra dar rigidez a la cubierta de coacervado. Finalmente, las microcápsulas obtenidas son aisladas por centrifugación o filtración.
El proceso de microencapsulación por coacervación consta de las siguientes etapas...
La coacervación puede ser en dos fases...
FASE ACUOSA
FASE ORGÁNICA
Este método implica la utilización de agua como disolvente y un polímero hidrosoluble como material de recubrimiento, y permite la encapsulación de compuestos insolubles en agua.
Se divide en simple y compleja.
Esta técnica utiliza polímeros solubles en disolventes orgánicos. El polímero se disuelve bajo determinadas condiciones en un disolvente orgánico de naturaleza apolar y el material que se va a encapsular se suspende o emulsiona en la solución polimérica.
Los liposomas son vesículas microscópicas esféricas, de 20 a 30 nanómetros de diámetro, que están rodeadas por una membrana compuesta de un fosfolípido y un colesterol bicapa, que envuelve a una sustancia acuosa de tal manera que sirven para transportar esta sustancia.Este tipo de cápsula ha sido utilizada, inicialmente en la industria farmacéutica,
LOS PROCESOS FÍSICOS SE DIVIDE EN TRES PROCESOS
SECADO POR SPRAY
RECUBRIMIENTO EN LECHO FLUIDIZADO
EXTRUSIÓN
ASPERSIÓN POR ENFRIAMIENTO O CONGELACIÓN
DEFINICIÓN
VENTAJAS
Es el método más utilizado y el de menor costo.
El proceso demanda tres etapas básicas:
la formación de la emulsión entre el material central y el de pared, la homogenización y la aspersión.
Los parámetros más importantes que deben controlarse durante este proceso son:
las temperaturas de entrada y salida del aire de secado, el flujo de alimentación del producto a secar el tiempo de residencia y el acondicionamiento de la materia prima.
Presenta una eficiencia de encapsulación relativamente alta.
Los materiales de pared usados para microencapsulación son goma arábiga, maltodextrina, almidón y carbometilcelulosa
Disponibilidad de equipos a distintas escalas (laboratorio, piloto, industrial)
Adecuada retención de volátiles.
Posibilidad de producir a gran escala en modo continuo.
Buena estabilidad del producto final.
DEFINICIÓN
APLICACIÓN
Se utiliza cuando la sustancia que ocupa el centro de la microcápsula es un sólido.
El proceso consiste en situar a las partículas sólidas en una cámara con corriente de aire hacia arriba, donde el material de pared se atomiza.
Es un proceso complejo de transferencia de calor y masa que involucra diferentes microprocesos, como la producción y la dispersión de gotas, la evaporación del solvente, la transferencia de calor y el comportamiento de las partículas en el lecho fluidizado.
La aplicación de este proceso se realiza ampliamente para la producción de microcápsulas destinadas a la industria farmacéutica.
DEFINICIÓN
APLICACIÓN
Constituye el segundo proceso más usado, después del secado por aspersión, para la encapsulación de saborizantes.
Consiste en el paso de una emulsión formada por la sustancia activa que se desea encapsular y el material de pared, a través de un extrusor (equipo que da forma por presión a una masa fluida) a alta presión.
No es adecuado para la microencapsulación de compuestos sensibles a las temperaturas elevadas.
La aplicación de este método en el procesamiento de alimentos incluye bebidas, pasteles, gelatinas o postres.
Mediante este mismo proceso la vitamina C (ácido ascórbico) y los colorantes pueden tener una vida de almacenamiento superior a dos años, ya que se protegen de la oxidación.
DEFINICIÓN
APLICACIÓN
VENTAJAS DE LA MICROENCAPSULACIÓN
Los materiales de pared usados en este caso deben presentar punto de fusión bajo, como son las ceras, grasas o aceites hidrogenados.
Las microcápsulas así obtenidas protegen al centro activo de la humedad, ya que son insolubles en agua debido a su cobertura de lípidos, por lo que se encapsulan materiales solubles como enzimas, vitaminas solubles en agua y acidulantes.
Estos materiales son sometidos a un proceso de fusión en lugar de ser atomizados y las partículas se forman a través del enfriamiento.
Las coberturas o materiales de pared más utilizados en el caso de:
Aceites vegetales
hidrogenados
Aspersión por enfriamiento
Aspersión por congelamiento
Aceites vegetales
Mediante esta técnica pueden encapsularse sustancias líquidas sensibles al calor y aquellos materiales insolubles en disolventes convencionales.
La aspersión por enfriamiento es usualmente empleada para encapsular sulfato ferroso, vitaminas, minerales o acidulantes.
Las aplicaciones más comunes de la aspersión por congelación incluyen el secado de sopas y de alimentos con alto contenido de grasa.
DESVENTAJAS DE LA MICROENCAPSULACUÓN
INCLUSIÓN MOLECULAR
DEFINICIÓN
APLICACIÓN
Es una técnica de encapsulación a nivel molecular para la cual se utiliza beta-ciclodextrina como agente encapsulante.
Es usada principalmente para la microencapsulación de flavors (sabores, olores) los cuales son generalmente lipofílicos por lo que se deben incorporar en matrices alimentarias que contengan grasas o aceites para poder solubilizarlos y dispersarlos correctamente.
La microencapsulación permite la transformación de
ACEITES RESPONDSABLES DE LOS FLAVORS EN LOS ALIMENTOS
SÓLIDO CON VENTAJA DE SOLUBILIZACIÓN DIRECTA Y LA DISPERSIÓN UNIFORME
La estabilidad térmica de la estructura que forma la ciclodextrina con el material central, permite que las microcápsulas obtenidas puedan usarse en procesamiento de alimentos a altas temperaturas.
ESTUDIO...
Investiga la microencapsulación de extractos de pepitas de uva para mantener su poder antioxidante e incorporarlos a los alimentos

AUTOR: Gabriel Davidov Pardo
El objetivo de su tesis fue investigar si los extractos polifenólicos de semillas de uva podían ser utilizados como ingredientes funcionales para elaborar productos nutracéuticos (alimentos con un efecto beneficioso para la salud). “Uno de los requisitos que deben cumplir los ingredientes funcionales es que, después del proceso de elaboración de los productos alimenticios a los que se añadan, por ejemplo, tras un tratamiento térmico, deben conservar sus características y funcionalidad”.

En el caso de los extractos de semillas de uva, las prioridades a la hora de poder utilizarlas como ingredientes funcionales fueron dos: enmascarar su sabor amargo y astringente y determinar en qué medida los cambios de temperatura afectaban a sus compuestos fenólicos. “Lo que hicimos fue estudiar los cambios en la composición fenólica y la actividad antioxidante de los extractos de pepitas de uva, después de someterlos a tratamientos térmicos típicos de la elaboración de productos agroalimentarios”, explica Gabriel.

Gabriel Davidov Pardo ha investigado en su tesis doctoral la técnica de la microencapsulación como método para conservar la actividad antioxidante de los extractos de pepitas de uva y convertirlas en ingredientes de alimentos que resulten beneficiosos para la salud.

Microencapsulación en galletas...
Gabriel Davidov Pardo ha investigado en su tesis doctoral la técnica de la microencapsulación como método para conservar la actividad antioxidante de los extractos de pepitas de uva y convertirlas en ingredientes de alimentos que resulten beneficiosos para la salud.
Una forma de proteger los extractos de semillas de uva de los cambios provocados por los tratamientos térmicos y enmascarar su sabor es a través de la técnica de microencapsulación. Con la encapsulación, los productos se protegen dentro de una matriz, un recubrimiento que se denomina pared. “Las microcápsulas suelen tener un diámetro de entre 5 y 300 micras —explica el investigador— y, a simple vista, son como polvo”.
En cuanto a la incorporación de los extractos microencapsulados en galletas, se concluyó que las galletas enriquecidas con antioxidantes se perciben como galletas integrales, a pesar de no estar elaboradas con ningún ingrediente integral. “La técnica demostró ser viable; la microencapsulación protege la actividad antioxidante y enmascara parcialmente el color de los extractos de semillas de uva, aunque no enmascara del todo su aroma y su sabor —explica.
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