La microencapsulación es el proceso de empaquetado de materiales sólidos, líquidos o gaseosos en cápsulas extremadamente pequeñas, que pueden liberar el contenido de forma controlada y bajo condiciones específicas.

Varias técnicas han sido empleadas en la elaboración de microcápsulas, tales como spray drying, spray cooling, refrigeración coacervação, extrusión, extrusión centrifugar, recubrimiento en lecho fluidizado, liposomas y complejación por inclusión. Esta técnica ha solucionado limitaciones en el empleo de ingredientes alimenticios, ya que puede suprimir o atenuar flavors indeseables, reducir la volatilidad y la reactividad y aumentar la estabilidad de éstos en condiciones ambientales adversas, como en la presencia de luz, oxígeno y pH extremos.

Los primeros registros de intentos de aplicación de la técnica de microencapsulación datan de la década de 1930. Desde entonces, la microencapsulación viene siendo estudiada y empleada en diversas áreas industriales. En Brasil, los principales sectores que utilizan la tecnología de sistemas de liberación controlada se concentran en las áreas farmacéutica, de alimentos y de agrotóxicos. En todas, el principal objetivo es intensificar el efecto deseado, minimizar la toxicidad y la degradación del agente activo.

Actualmente, el método de microencapsulación de alimentos, ingredientes y otras sustancias posee amplia aplicabilidad, caracterizándose como un método eficaz y de extrema importancia en la preservación de varios componentes nutricionales, microorganismos, enzimas, colorantes, etc., protegiendo el alimento contra los métodos más agresivos de procesamiento.

La tecnología asociada a la modificación de la liberación de principios activos, como fármacos y pesticidas, colorantes, aromatizantes, etc., es amplia. Entre estas tecnologías, los sistemas matriciales poliméricos son ampliamente aplicados en la forma de micropartículas. Las micropartículas se subdividen en microesferas y microcápsulas, según su estructura. Se denominan microesferas las partículas compactas constituidas por una red polimérica en la cual la sustancia activa se encuentra distribuida en su estado sólido o molecular. Las microcápsulas son las partículas constituidas por un núcleo interno que contiene el agente activo, recubierto por una capa de polímero de espesor variable.

El concepto de microcápsula surgió de la idealización del modelo celular. En este, la membrana que envuelve y protege el citoplasma y los demás componentes ejerce al mismo tiempo otras funciones, como controlar la entrada y la salida de material en la célula. De forma similar, la microcápsula consiste en una capa de un agente encapsulante, generalmente un material polimérico que actúa como una película protectora, aislando la sustancia activa (gotitas líquidas, partículas sólidas o material gaseoso) y evitando el efecto de su exposición inadecuada. Esta membrana se deshace bajo estímulo específico, liberando la sustancia en el lugar o momento ideales.

De acuerdo con su tamaño, las cápsulas se clasifican como nanopartículas o micropartículas, variando de 0,01 a 0,2 μm y de 1 a 100 μm. Por encima de 100 μm, se denominan macropartículas.

Uno de los principales factores que influyen en la estabilidad de los compuestos encapsulados es la naturaleza del material encapsulante.

La elección del material a utilizar debe tener en cuenta una serie de factores, como propiedades físicas y químicas del núcleo (porosidad, solubilidad, etc.) y de la pared (viscosidad, propiedades mecánicas, transición vítrea, capacidad de formación de película, etc.), compatibilidad del núcleo con la pared, mecanismo de control y factores económicos.

Los encapsulantes deben atender, además, a los siguientes requisitos: buenas propiedades de formación de película; baja higroscopicidad; baja viscosidad a altas concentraciones de sólidos (inferior a 0,5 Pa.s en concentraciones superiores al 45%); sabor y olor suaves; fácil reconstitución; y bajo costo. En la práctica, muchas veces, por el hecho de un mismo compuesto no englobar todas esas propiedades, se usan mezclas.

La elección del método de microencapsulación más adecuado depende del tipo de material activo, de la aplicación y del mecanismo de liberación deseado para su acción.

Entre los métodos físicos están el spray drying, spray cooling, pulverización en baño térmico, lecho fluidizado, extrusión centrífuga con múltiples orificios, cocristalización y liofilización. Los métodos químicos engloban la inclusión molecular y la polimerización interfacial. Y, en los métodos físico-químicos están presentes la coacción o separación de fases, emulsión seguida de evaporación del solvente, pulverización en agente formador de reticulación y envoltura liposómica. En general, el proceso de microencapsulación sigue cinco etapas: dispersión del agente activo a ser encapsulado en una solución del polímero; inducción de la coacervación, formando gotas de coacervado; deposición de las gotitas de coacervado alrededor de los núcleos que contienen el principio activo; coalescencia de las gotas de coacervado para formar una capa polimérica; y endurecimiento de la capa polimérica por medio de la difusión del solvente, adición de un agente reticulante, cambio de temperatura, etc.

Finalmente, las microcápsulas o microesferas obtenidas se separan del sistema por centrifugación o filtración.

Un segundo método ampliamente empleado para la preparación de micropartículas es la emulsificación seguida de la evaporación del solvente.

Hay muchas razones para encapsular ingredientes. En general, los ingredientes son o pueden ser encapsulados por tres grandes motivos: Proteger el ingrediente en sí, mejorar el producto acabado como un todo, o facilitar el proceso de producción.

La encapsulación puede mejorar el producto acabado como un todo. Prolonga la estabilidad y, por consiguiente, el shelf life del producto, permitiendo que su valor nutricional o aroma no se haya disminuido significativamente entre las fechas de producción y de consumo. La encapsulación se puede utilizar como medio para enmascarar el aroma o el color de ciertos ingredientes, factor de suma importancia en los alimentos donde el flavor, aroma y aspecto visual son generalmente componentes primordiales en la decisión de compra del alimento.

Entre los materiales que pueden ser encapsulados para aplicación en la industria alimenticia se incluyen ácidos, bases, aceites, vitaminas, sales, gases, aminoácidos, aceites esenciales, colorantes, enzimas y microorganismos.

Algunos de los principales aditivos encapsulados disponibles para la industria alimentaria incluyen acidulantes, colorantes, aromatizantes y especias, agentes de levadura, vitaminas y minerales.