Mikroverkapselungen

Mikroverkapselung ist ein Verfahren, bei dem ein Kernmaterial (Inhalt) von einer Schutzschicht (Hülle) umgeben wird. Ziel ist der Schutz vor Umweltbedingungen, die Maskierung von Geschmack oder Geruch sowie die kontrollierte Freisetzung des Inhalts unter bestimmten Bedingungen. Typische Wandmaterialien sind Biopolymere wie Gelatine, Alginate, Chitosan, Stärke und Zellulosederivate; auch synthetische Polymere können verwendet werden. Kernstoffe reichen von Aromastoffen, Vitaminen, Probiotika und Ölen bis zu pharmazeutischen Wirkstoffen.

Verfahren und Technologien

Es gibt verschiedene Mikroverkapselungstechniken. Beim Sprüh-Trocknen (Spray Drying) werden feine Tröpfchen des Kernmaterials in heißem Gas rasch getrocknet, wodurch Hüllenblasen entstehen. Coacervation beruht auf einer Phasen-Trennung, bei der eine Mantelschicht aus Wachstums- oder Proteinen gebildet wird. Extrusion erzeugt Tropfen durch Düsensysteme oder Düsen, die anschließend aushärten. Emulsionsbasierte Ansätze nutzen Öl-in-Wachslösungen oder Emulsionen, oft gefolgt von Phaseninversion, Austrocknung oder Membranbildung. Weitere Methoden umfassen interfaciale Polymerisation, Membranverfahren und Bedampfungsverfahren. Die Wahl der Methode hängt von den Eigenschaften des Kernmaterials, der gewünschten Freisetzungsprofilen und der industriellen Skalierbarkeit ab.

Anwendungen

In der Lebensmittelindustrie dienen Mikroverkapselungen dem Aromaschutz, der Stabilisierungen von Ölen oder der Freisetzung von Nährstoffen. In der Pharmazie ermöglichen sie kontrollierte Freisetzung, Maskierung von bitterem Geschmack oder Schutz empfindlicher Wirkstoffe vor Magensäure. Landwirtschaftlich werden Pflanzenschutzmittel oder Düngemittel kapseliert, um Freisetzung zeitlich oder ortsabhängig zu steuern.

Vor- und Herausforderungen

Vorteile sind verbesserter Stabilität, verlängerte Haltbarkeit, kontrollierte Freisetzung und bessere Handling-Eigenschaften. Herausforderungen umfassen Kosten, Materialauswahl, Skalierbarkeit, Reproduzierbarkeit der Freisetzungsprofile sowie regulatorische Anforderungen und Lebensmittelsicherheit.