做虾青素的都知道,雨生红球藻是个好原料,但加工起来头疼。虾青素是脂溶性的,热敏性强,直接干燥容易氧化变色;油脂含量高又容易粘壁;好不容易做出来的粉末,储存稳定性还差,下游客户一存放就出问题。
其实这些问题行业内已经有成熟的解决方案,就是喷雾干燥配合微胶囊化。今天不讲理论,直接上几个项目里用到的实际参数,看看到底怎么定。
做雨生红球藻干燥之前,有两个问题要先想清楚:一是破壁处理,二是壁材选择。
破壁这一步挺关键的。雨生红球藻的虾青素藏在细胞壁里面,不破壁就干燥,有效成分释放不出来。市面上常用的是高压均质或者酶解破壁,压力一般控制在50-80MPa,酶解用纤维素酶和蛋白酶复合处理2-4小时。破壁率直接影响后续的提取效率和最终产品的虾青素含量。
壁材的选择直接影响微胶囊的效果和产品的稳定性。行业里用得比较多的方案是麦芽糊精搭配阿拉伯胶或者明胶,比例根据经验控制在3:1到4:1之间。麦芽糊精成本低、成膜性好,阿拉伯胶有乳化功能,两者搭配做出来的微胶囊结构比较致密。固形物含量一般调到20-30%,太低干燥效率上不去,太高则黏度太大雾化困难。
某微藻养殖企业有个项目,要把采收的雨生红球藻藻泥直接干燥成藻粉,用于后续的超临界萃取。他们用那艾NAI-CSD10做中试的时候,试了几个温度组合。
进风温度从130℃试到180℃,结果发现对虾青素含量和蛋白质含量影响不大,说明雨生红球藻对中温干燥的耐受性还不错。但出风温度要注意,55℃到75℃之间,出风温度越高产品水分越大,太高了影响储存。最后他们定下来进风180℃、出风55℃,固形物含量14.6%,藻泥从84%含水率降到3.11%,虾青素含量保持3.04%,蛋白质20.21%,得率做到了95.62%。
这个参数拿来直接做工艺放大参考意义比较大。
另一个项目是保健品原料那边,要做高稳定性的虾青素微胶囊粉,添加到固体饮料里。用了泡沫喷雾干燥法,壁材配方是阿拉伯胶4克、可变性淀粉2克、大豆蛋白3克、乳糖醇1克,配400毫升蒸馏水,60℃搅拌溶解。虾青素以黄秋葵提取液做载体,料液比20毫升比1克,加入0.1%单甘酯乳化剂,20MPa、40℃均质处理10分钟,然后混入氮气让泡沫密度控制在0.4克每立方厘米。
喷雾干燥的参数设的是进风100℃、出风50℃,进料流量50毫升每分钟。这个温度比常规低不少,主要是为了保护虾青素活性。泡沫携带的氮气在干燥过程中形成保护气氛,减少氧化。做出来水分2.8%,粒径60到300微米,流动性和水溶性都不错,包埋率65%以上,冷水溶解时间大约30秒。
第三个案例是化妆品原料供应商用那艾NAI-CSD5做的。他们原料是10%虾青素油脂,壁材用麦芽糊精和明胶复合,最优配比是麦芽糊精比明胶等于2.1比1,壁材比芯材等于5.9比1。
实验室阶段用响应面法优化参数,确定下来进风温度160℃、喷雾气体压力0.16MPa、进料流速600毫升每小时,包埋效率71.76%。后来放大到那艾NAI-CSD15做中试,适当调高进风温度到165℃、出风温度75℃,进料流速增加到1.5升每小时。放大后包埋效率保持在68-70%之间,和实验室水平基本一致。
这里有个关键点:虾青素是热敏性成分,干燥过程中的停留时间要控制好。实验室规模液滴干燥时间大约1-2秒,放大后如果停留时间明显延长,虾青素降解会加剧。通过合理调节出风温度和进料量的匹配,可以有效控制干燥时间。
NAI-CSD系列在处理这类热敏性物料的时候,有几个设计比较实用。宽幅精准温控这块,进风温度覆盖30-280℃,控温精度±1℃,出风温度可以低到30℃,满足虾青素的低温干燥需求。设备支持出风温度联动控制,自动调节进料速率保持出口温度稳定。
针对高价值物料的小批量研发需求,NAI-CSD5最小进料量可以低到30毫升每小时,配合0.5毫米喷嘴使用,实验室阶段的物料损耗能降下来不少。雾化参数方面,二流体喷枪的雾化压力和气体流量都可以独立调节,不同黏度、不同固形物含量的料液都能找到合适的雾化条件。
有在做的项目可以联系我们聊聊,看能不能给到一些具体的参数建议。