میکروانکپسولاسیون آب انگور سیاه با اسپری درایر آزمایشگاهی

تولید پودر میکروکپسوله آب انگور سیاه Isabel با اسپری درایر آزمایشگاهی
این مقاله پژوهشی در سال 2024 در ژورنال Food Science منتشر شده است
در این مقاله، خشک کردن آب انگور با اسپری درایر به‌صورت گام‌به‌گام بررسی می‌شود؛ از تهیه خوراک و انتخاب حامل تا نتایج میکروانکپسولاسیون آنتوسیانین‌ها.

انگور سیاه ایزابل چیست؟

مزیت اصلی آب انگور سیاه ایزابل وجود رنگدانه‌های طبیعی و ترکیبات زیست‌فعال مثل آنتوسیانین‌ها و ترکیبات فنولی است؛ به همین دلیل می‌تواند برای تولید پودرهای عملکردی، رنگ طبیعی، نوشیدنی‌های Functional و فرمولاسیون‌های غذایی غنی‌شده ارزشمند باشد. در همین مطالعه نیز پودر حاصل از اسپری درایر در فرمولاسیون ژله به‌کار رفت و بازیابی آنتوسیانین در هضم شبیه‌ سازی‌شده بررسی شد.
فهرست

این مطالعه چه راهکاری ارائه می‌دهد ؟

در صنعت، جهت خشک‌کردن مستقیم آب انگور دو چالش مهم وجود دارد:
1. به دلیل قند و اسید آلی بالا، دمای انتقال شیشه‌ای پایین است و محصول هنگام Spray Drying به دیواره محفظه می‌چسبد؛ این مسئله باعث افت بازیابی پودر و کاهش Yield می‌شود
2. و چالش دوم، حفظ آنتوسیانین‌ها و رنگ طبیعی در طول خشک‌کردن است. این ترکیبات نسبت به شرایط فرایندی حساس‌اند و اگر به‌خوبی محافظت نشوند، بخشی از ارزش عملکردی محصول از بین می‌رود.
برای همین از BÜCHI Mini Spray Dryer B-290 استفاده شد تا آب انگور به ذرات ریز خشک تبدیل شود و اثر ترکیب پکتین پوست انگور + مالتودکسترین بر Yield، رطوبت، اندازه ذره و راندمان کپسوله‌سازی بررسی شود.

مراحل انجام فرآیند خشک‌کردن با استفاده از خشک‌کن پاششی چگونه بود؟

در این مطالعه، ابتدا آب انگور سیاه Isabel تهیه و برای فرایند اسپری درایینگ آماده شد. سپس ترکیب حامل شامل مالتودکسترین و پکتین استخراج‌شده از پوست انگور در نسبت‌های مختلف به آب انگور افزوده شد و محلول‌ها به مدت 6 ساعت با سرعت 150 rpm هم زده شدند تا حامل‌ها به‌طور کامل حل شوند. در مرحله بعد، محلول آماده‌شده وارد دستگاه BÜCHI Mini Spray Dryer B-290 شد. هوای فشرده برای اتمایز کردن خوراک و تبدیل آن به قطرات ریز به کار رفت و قطرات در محفظه خشک‌کن در تماس با هوای گرم به ذرات پودری تبدیل شدند. بازده اسپری درایینگ نیز از نسبت جرم پودر جمع‌آوری‌شده به مقدار اولیه مواد جامد موجود در خوراک محاسبه شد. در ادامه، پودرها از نظر رطوبت، فعالیت آبی، حلالیت، اندازه ذره، رنگ، بازده تولید و راندمان کپسوله‌سازی آنتوسیانین‌ها ارزیابی شدند.

پارامترهای اعمال شده در فرایند اسپری درایینگ:

محصول نهایی چه کاربردهایی دارد؟

پودر میکروکپسوله حاصل از اسپری درایینگ، علاوه بر تبدیل آب انگور به یک فرم خشک و پایدارتر، امکان حفظ بهتر آنتوسیانین‌ها و ترکیبات فنولی را فراهم می‌کند. به همین دلیل، این محصول می‌تواند به‌عنوان یک ماده اولیه عملکردی در توسعه محصولات غذایی مختلف مورد استفاده قرار گیرد.
• استفاده در فرمولاسیون ژله و محصولات قنادی به‌عنوان پودر انگور غنی از رنگ و ترکیبات زیست‌فعال.
• غنی‌سازی محصولات غذایی با آنتوسیانین‌ها و ترکیبات فنولی با حفظ بهتر این مواد از طریق میکروانکپسولاسیون.
• تولید نوشیدنی‌های عملکردی (Functional Beverages) با استفاده از پودر یا پکتین رنگی حاصل از انگور.
• کاربرد در فیلم‌های خوراکی حساس به pH به دلیل وجود پکتین رنگی و آنتوسیانین‌ها.
• استفاده به‌عنوان ماده اولیه غذایی با ارزش افزوده که هم نقش رنگ طبیعی و هم حامل ترکیبات زیست‌فعال را ایفا می‌کند.

چرا در این پژوهش از Spray Dryer استفاده شد؟

دستگاه اسپری درایر آزمایشگاهی درساتک با نازل استیل ۰.۷ میلی‌متر و ظرفیت تبخیر ۱ لیتر بر ساعت، امکان تکرار همین فرایند با مواد مختلف را فراهم می‌کند — با پشتیبانی و قیمت رقابتی ساخت داخل.

سوالات متداول :

• آیا می‌توان مالتودکسترین را به‌طور کامل با پکتین انگور جایگزین کرد؟

نتایج مقاله نشان می‌دهد لزوماً خیر. افزایش پکتین تا 25% عملکرد خوبی داشت، اما در 40% پکتین، Yield به حدود 21% کاهش یافت. بنابراین Carrier طبیعی بیشتر همیشه نتیجه بهتری نمی‌دهد و ویسکوزیته خوراک، قابلیت اتمایز شدن و چسبندگی باید هم‌زمان در نظر گرفته شوند.

• آیا شرایط بهینه BÜCHI B-290 را می‌توان مستقیماً در مقیاس صنعتی استفاده کرد؟

خیر؛ این شرایط نقطه شروع مناسبی برای Scale-up هستند، اما در دستگاه بزرگ‌تر باید پارامترهایی مانند Feed Rate، Air Flow، Atomization Pressure و دمای ورودی و خروجی دوباره بهینه شوند، زیرا زمان ماند و الگوی جریان هوا با مقیاس تغییر می‌کند. خود مقاله Scale-up صنعتی انجام نداده است.

• آیا Spray Drying برای ترکیبات حساس به حرارت مثل آنتوسیانین مناسب است؟

بله، به شرط کنترل مناسب فرایند. اگرچه هوای ورودی در این مطالعه 150°C بود، قطرات فقط مدت کوتاهی در معرض هوای گرم قرار داشتند و وجود Carrier نیز از آنتوسیانین‌ها محافظت کرد. افزایش راندمان کپسوله‌سازی تا حدود 88% نشان می‌دهد انتخاب درست Carrier و شرایط فرایند می‌تواند از ترکیبات حساس محافظت کند.

• پس از تولید پودر، چه عواملی می‌توانند کیفیت آن را در طول نگهداری کاهش دهند؟

حتی یک پودر با رطوبت و Water Activity پایین نیز می‌تواند در برابر رطوبت محیط، اکسیژن، نور و دمای بالا آسیب‌پذیر باشد؛ به‌خصوص زمانی که حاوی آنتوسیانین است. بنابراین بسته‌بندی مقاوم به رطوبت و نور و شرایط نگهداری مناسب اهمیت زیادی دارد. مقاله پودرها را در ظروف دربسته و در 4°C نگهداری کرد، اما مطالعه کامل Shelf-life انجام نداد.

• بهترین نسبت پکتین و مالتودکسترین در این پژوهش چه بود؟

بهترین عملکرد مربوط به فرمولاسیون SD25 بود؛ یعنی 25% پکتین انگور و 75% مالتودکسترین. در این حالت، بازده تولید پودر از 46% به حدود 60.35% افزایش یافت و راندمان کپسوله‌سازی آنتوسیانین نیز به حدود 87.92% رسید

• آیا افزایش بیشتر پکتین همیشه باعث بهبود نتیجه شد؟

خیر. زمانی که سهم پکتین به 40% افزایش یافت، بازده تولید پودر به حدود 20.97% کاهش پیدا کرد. بنابراین مقاله نشان داد که مقدار Carrier باید بهینه شود و افزایش بیش از حد پکتین می‌تواند به دلیل افزایش ویسکوزیته خوراک، عملکرد Spray Drying را مختل کند .

• پودر نهایی چه کاربردی داشت؟

پودر میکروکپسوله تولیدشده در فرمولاسیون Jelly استفاده شد و افزایش مقدار آن باعث ایجاد ژل قوی‌تر و حفظ بهتر آنتوسیانین‌ها در آزمون هضم شد. مقاله همچنین به کاربرد احتمالی این پکتین رنگی در نوشیدنی‌های عملکردی و فیلم‌های خوراکی حساس به pH اشاره می‌کند.

برای دریافت مشاوره فنی و دریافت پیش فاکتور با کارشناسان ما در ارتباط باشید  09123835346  .