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Título de la diapositiva

Texto de la diapositiva

Elena DElena Dííaz de Apodacaaz de Apodaca

Murcia, 11/02/2010Murcia, 11/02/2010

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AntimicrobianosAntioxidantes

Absorbedores de O2

ColorantesAromas

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.

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Adición directa al alimento

Efecto no controlado Pérdida de eficaciaConcentración elevada

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Bolsitas/sobres En el propio envase

Protección frente a pH, T, incompatibilidad con otros componentes

Enmascarar olores, sabores

Liberación controlada

Aditivo incorporado en el propio alimento

Aditivo incorporado en el sistema de envasado

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MATERIALESMATERIALES

Polímeros sintéticos BiopolBiopolíímeros naturalesmeros naturales

Origen marinoOrigen marino

Quitosano

MicrobiolMicrobiolóógicogico

PLA

Origen animalOrigen animal

caseína

AgriculturaAgricultura

Celulosa

Gluten de trigo

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-Derivado de la quitina-Segundo biopolímero más abundante después de la celulosa-Reconocido como GRAS por la US Food and Drug Administration

Producido también por algunos hongos : Aspergillus niger, Mucor rouxii, Penecillium notatum

Fuente: Dalwoo-chitoSanpage

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Tratamiento de Aguas Eliminación de iones metálicos, coagulante, floculante

Medicina Control de colesterol, quemaduras en la piel, lentes de contacto, suturas, inhibidor de la placa dental, curación de heridas

Cosmética Hidratante, cremas de manos, cuerpo y cara, lociones de baño

Biotecnología Inmovilización de enzimas, separación de proteínas, cromatografía

Agricultura Recubrimiento de semillas, fertilizante, liberación controlada de agroquímicos

Industria Alimentaria Espesante, gelificante, aditivo para comida animal, eliminación de tintas, sólidos suspendidos, conservante

-Reconocido como fibra dietética-Capacidad antimicrobiana intrínseca

-Capacidad formadora de films-Grado de desacetilación

-Peso molecular

-Fuente de obtención

-Concentración en solución

Buena PO2

Buenas Prop. mecánicasPobre Pvapor de agua

Portador de compuestos activos (lib. controlada)

APLICACIONESAPLICACIONES

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-Obtención de films de quitosano sólo o en combinación con compuestos activos: separador antimicrobiano

-Recubrimiento de un plástico sintético con quitosano

-Recubrimientos sobre frutas y verduras: disminuye la respiración (retrasa la maduración), inhibe el desarrollo de hongos

-Recubrimientos sobre pescados y carnes: retarda la oxidación y el crecimiento microbiano

Mezclas con otros biopolímeros

Incorporación de compuestos activos

Combinación con otras técnicas de envasado

ESTUDIOS EN ALIMENTOSESTUDIOS EN ALIMENTOS

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Son pequeñas partículas, habitualmente entre 3 y 800m Contienen un agente activo o material núcleo (10-90%) rodeado por un

recubrimiento, cubierta o matriz.

Tecnologías disponibles más limitadasDiámetro inferior a 1m NanocNanocáápsulaspsulas

Extractos y aceites esenciales de plantas

Compuestos volátiles, hidrófobos, lábiles

Condiciones ambientalesProcesado

CAMBIOS EN SU ACTIVIDAD

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• Micro/nanocápsula: pequeña partícula, generalmente esférica, formada por un núcleo que contiene el/los compuesto/s de interés contenidos en una cubierta protectora (una o múltiples capas (simple o reservorio).

• Micro/nanoesfera: pequeña partícula esférica formada el/los compuesto/s de interés contenidos en una matriz protectora (multinuclear).

• Micro/nanopartícula: pequeña partícula de forma irregular compuesta por el/los compuesto/s de interés contenidos en una matriz protectora (simple o multinuclear).

• Complejos de inclusión: el principio activo se introduce total o parcialmente en el espacio que deja la molécula encapsulante.

CubiertaFase externaRecubrimientoCorazaParedMembrana (normalmente si es flexible)

NúcleoFase internaIngrediente activoEncapsuladoCarga

SIMPLE O RESERVORIO MULTINUCLEAR

Matriz

MOLÉCULA COMPLEJANTE

NOMENCLATURANOMENCLATURA

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Núcleo• Gas• Líquido (solución acuosa, aceite, etc.)• Sólido

MATERIALESMATERIALES

Cubierta o matriz orgánica

Materiales hidrófobos

Ceras Lípidos Polímeros

-Cera de abeja-Parafina

-Lecitina

-Azúcares-Jarabe de glucosa-Maltodextrinas-Almidón

-Dextrinas-Ciclodextrinas-Octenilsuccinato

-Acacia-Xantano-Alginato-Quitosano

-Proteína de soja-Gluten de trigo-Proteína de arroz

-Gelatina-Caseína-Proteína de suero de leche-Albúmina de huevo

No modificados

Modificados Gomas y Polisacáridos

VegetalesAnimales

Materiales hidrófilos

Carbohidratos Proteínas

Cubierta o matriz inorgánica

Sólidos microporosos inorgánicos tipo zeolitas o sepiolitas

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¿Por qué encapsular?

El objetivo principal es

controlar de alguna

manera el comportamiento

de transporte de masa.

1. Protección (oxidación, pH, T, …)2. Conversión de líquidos en polvos

secos3. Aislamiento de componentes en

una mezcla4. Liberación controlada puntual o

gradual5. Inmovilización

Seguro que es necesario hacerloExiste alguna otra vía para lograrlo

Puede una micro/nanopartícula lograr el objetivo

¿ ?¡¡Coste añadido!!

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Propiedades importantes para el diseño de la microcápsula

Solubilidad del ingrediente activo en el medio de liberación Solubilidad del ingrediente activo en el recubrimiento o matriz Coeficientes de distribución Cambios en la solubilidad/permeabilidad con temperatura, pH… Cristalinidad, punto de fusión y Tg

Elasticidad, resistencia mecánica… Fenómenos y procesos que afectarán a la microcápsula

Técnicas de procesado

Estructura de la microcápsula

Funcionalidad

Ruptura mecánica de la pared de la cápsulaDisolución de la paredDerretimiento de la paredDifusión a través de la pared

Liberación del compuesto activo

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-Funcionalidad que la cápsula necesita proveer en el producto acabado

-El tipo de material de cubierta (no debe reaccionar ni con el compuesto ni con la formulación en la que se incluya la microcápsula)

-Las condiciones de procesamiento que el compuesto debe soportar antes de su liberación

-La concentración del compuesto en la microcápsula

-El mecanismo de liberación (planeada, controlada)

-Los requerimientos de tamaño y estabilidad de la cápsula

-El coste de las cápsulas y de la formulación o aplicación en el producto final

Clasificación de los procesos de microencapsulaciónMetodologías

Coacervación (separación de fases)Extracción/evaporación disolventePolimerización interfacialAtomización y atomización-congelaciónSuspensión en aire (Recubrimiento en lecho fluido)Gelificación iónica

Procesos tipo A (Químicos)

Procesos tipo B (Físicos)

Selección de la Técnica

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Técnicas de encapsulación disponibles en Fundación LEIA, C.D.T. (1)

Mezclador / Homogeneizador de laboratorio:-Obtención de emulsiones

Nanoemulsiones y nanocápsulas

¡Monodispersión!

Tipo A

Homogenizador: hasta 3mHomogeneizador de altas presiones: incluso <100nm

-Coacervación simple y compleja-Incompatibilidad de polímeros-Polimerización interfacial-Desolvatación en medio líquido

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Técnicas de encapsulación disponibles en Fundación LEIA, C.D.T. (2)

Tipo B: formación de gota y extrusión capilar

Solidificación

Material fundido

Aire frío y/o agua

Polímero + solvente

Aire caliente

Evaporacióno secado

Gel

Baño gelificante

Gelificación iónica

Polímero-

Polímero+

Coacervación • Diámetro 100m – 3mm.• Soluciones acuosas o

matrices fundidas• No admiten sólidos en

suspensión• Alta velocidad de

producción

Spinning disk o disco rotatorio JetCutterVibración capilar

Baja Monodispersidad

Baja viscosidad Alta viscosidadAlta Monodispersidad

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Técnicas de encapsulación disponibles en Fundación LEIA, C.D.T. (3)

Tipo B: spray dryer

• Atomización en aire caliente seco• Soluciones/suspensiones acuosas

y solventes orgánicos• Obtención de polvo fino (1-10m)• Alta velocidad del proceso• Viscosidad adecuada para ser

bombeada• Emulsión/solución estable

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Técnicas de encapsulación disponibles en Fundación LEIA, C.D.T. (4)

Tipo B: recubrimiento en lecho fluido

Top Spray

BottomSpray

• Recubrimiento de partículas sólidas con soluciones poliméricas o materiales fundidos.

• Posibilidad de aplicar múltiples capas en un mismo proceso.

Favorece la aglomeración

Evita la aglomeración

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La encapsulación en la industria de alimentación

Source: MarketsandMarketsGlobal Food Encapsulation Market (2009-2014)Publicación: Octubre 2009

Volumen de negocio por sectores:• 62% en tecnología• 25% en ingredientes• 13% en envasado

Geográficamente el mercado de EEUU abarca el 39%, seguido por el mercado Europeo en expansión.

• El aumento de la demanda de ingredientes funcionales o saludables ha propiciado en los últimos años numerosos desarrollos basados en la encapsulación.

• Se esperan desarrollos importantes para categorías de productos como micro-horneables, enriquecidos, etc.

• El crecimiento ha sido mucho más rápido en EEUU, si bien se espera un notable crecimiento en los mercados de Europa y Asia para los próximos años.

• El mercado global de la encapsulación aplicada a alimentación está dirigido por factores tales como la posibilidad de aumentar la vida útil y mejorar la biodisponibilidad de determinados ingredientes, que pueden ofrecer las tecnologías de encapsulación.

• Se estima un volumen global de 35,4 billones de dólares para el año 2014, con un crecimiento de 6,9% desde el 2009 promovido principalmente por grandes compañías como Nestlé, Unilever y Cargill

− 7,7% en tecnologías− 6,2% en ingredientes− 4,1% en envasado

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Algunos ejemplos de aplicaciones existentes en el mercado

Fuente: http://superfluo-imprescindible.blogspot.com/2008/10/chicles-al-cubo.html

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Algunos ejemplos de aplicaciones existentes en el mercado (2)

Fuente: www.kochu-clothing.com

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CompelAromaFuente: ScentSational Technologies

Indicadores de oxígeno antes (izquierda) y después (derecha) dactivar el envase con luz UV.

Fuente: University of Strathclyde

Algunos ejemplos de aplicaciones existentes en el mercado (3)

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Gracias por su atención