Applicazione della microfluidica per l'incapsulamento nel settore alimentare

Questa tesi di laurea tratta delle tecniche microfluidiche di incapsulamento nel campo alimentare.
L’incapsulamento è una tecnologia già ampiamente utilizzata in campo farmaceutico ma abbastanza recente nel campo alimentare. Tale tecnologia consiste nel incapsulare ingredienti bioattivi o molecole con un rivestimento, il quale permette ad esempio, di controllare il rilascio dell’incapsulato nell’organismo, di proteggerlo da agenti esterni quali l’ossigeno o il pH, oppure di allungarne la shelf-life.
Se nel campo farmaceutico l’incapsulamento è una realtà già ben avviata, nel comparto alimentare l’incapsulamento si trova ancora allo stato di ricerca o comunque non rappresenta ancora una realtà industriale in quanto le tecnologie proposte sono molte, ognuna presentando dei vantaggi e degli svantaggi. Tenendo conto che l’incapsulamento è un campo di ricerca in continua mutazione e evoluzione, il mio lavoro non può che essere solo un avviamento al complesso mondo dell’incapsulazione. Per questo, prima di affrontare l’argomento cardine di questa tesi, ossia l’incapsulamento con tecniche microfluidiche, nel primo capitolo ho preferito fornire un quadro generale delle tecniche tradizionali di incapsulamento.
Quindi nel primo capitolo tratterò le principali tecnologie di incapsulamento quali l’atomizzazione, lo spray cooling, i dischi rotanti, la coestrusione centrifuga, l’estrusione, il letto fluido, la coacervazione, i liposomi, e l’incapsulamento mediante RESS (rapida espansione di una soluzione supercritica) cercando di evidenziare gli svantaggi e vantaggi nonché le loro caratteristiche peculiari.
Nel secondo capitolo tratterò dal punto di vista tecnologico l’incapsulamento microfluidico, facendo dapprima un parallelismo fra gli sviluppi nel campo della computazione e i loro effetti nella vita odierna e gli sviluppi nel campo della microfluidica e la potenziale capacità di questa tecnologie di cambiare il mondo delle analisi biologiche e dell’incapsulamento. Verranno trattate le forze che regolano i moti dei fluidi in microfluidica, passando per la costruzione di un dispositivo microfluidico in quanto tale, riportando degli esempi di dispositivi microfluidici per l’incapsulamento di sostanze idrofile e idrofobe nonché trattando delle strategie e delle tecniche per ottenere capsule a forma non sferica quali la parziale coalescenza, la solidificazione polimerica asimmetrica, la polimerizzazione in canale microfluidico e il raggruppamento delle gocce.
Il terzo capitolo fornirà una trattazione degli scopi e degli utilizzi dell’incapsulamento e dei dispositivi microfluidici.
I vantaggi che l’incapsulamento può portare nel campo alimentare sono molteplici. Si pensi al rilascio controllato dei nutrienti e dei probiotici, ossia la capacità di controllare il luogo del rilascio di un certo incapsulato sfruttando le proprietà del rivestimento e per via di uno stimolo esterno quale una variazione di pH, in seguito ad una azione enzimatica o per mezzo di sforzi di taglio. Oppure si pensi alla semplice protezione di ingredienti bioattivi, con cui si riesce ad allungarne la shelf-life e incrementarne la biodisponibilità.
Infine, l’incapsulamento non solo può migliorare o preservare la qualità nutrizionale degli alimenti e il modo con cui il nostro organismo li assorbe, ma rende più agevole per il tecnologo alimentare, l’ideazione e la creazione di alimenti fortificati e rafforza il connubio fra alimentazione e salute attraverso la possibilità di creare alimenti fortificati o nutraceutici.