Олеогели: Как уникирането подобрява формулировките на олеогела

Олеогелите са универсални материали с приложения в широк спектър от индустрии, предлагащи уникални предимства по отношение на текстура, стабилност и функционалност. Използването на сондови ултразвукораздвижители значително подобрява синтеза и производителността на олеогелите, което ги прави по-подходящи за различни промишлени приложения.

Какво представляват олеогелите?

Олеогелите са полутвърди системи, съставени от маслена фаза, имобилизирана в триизмерна мрежа от структуриращи агенти, като олеогелатори или желиращи агенти. Тези структуриращи агенти помагат за създаването на гелообразна консистенция в маслата, което води до стабилен, мазащ се и често прозрачен или полупрозрачен продукт. Олеогелите намират приложение в различни индустрии, включително храни, козметика, фармацевтични продукти и промишлени лубриканти, предлагайки предимства като подобряване на текстурата в хранителните продукти, овлажняване на продуктите за грижа за кожата, контролирано доставяне на лекарства във фармацевтичните продукти и подобрени смазочни свойства в промишлени и козметични формулировки.
Когато олеогелите се произвеждат с помощта на мощни ултразвукови вълни, процес, известен като ултразвук, синтезът на тези гелове на маслена основа се подобрява. Прочетете по-долу как ефектите от ултразвука улесняват образуването на олеогели!

Ултразвуковата хомогенизация улеснява и подобрява формулирането на олеогелите.

Ултразвуково смесване на олеогели

Ултразвукът може да подобри синтеза на олеогели чрез засилване на дисперсията и разпределението на структуриращите агенти в маслената фаза. Когато ултразвукови вълни с висок интензитет се прилагат върху маслената смес, съдържаща олеогелаторите, те насърчават равномерното смесване и дисперсия на структуриращите агенти, което води до по-хомогенна гел мрежа. Освен това ултразвукът може да улесни образуването на по-малки и по-еднородни частици, което води до по-фина текстура и подобрена стабилност на олеогела. Кавитационните ефекти, генерирани от ултразвука, могат да нарушат по-големи агрегати и да насърчат образуването на по-малки, по-равномерно диспергирани структури в гел матрицата.

Ултразвукова директна дисперсия за синтез на олеогел

Дисперсионно-шаблониран олеогел: За метода на директна дисперсия се използва ултразвук за диспергиране на олеогелатора директно в течното масло при температури, надвишаващи точката му на топене, последвано от фаза на охлаждане, при която мрежата от гелатори се втвърдява, капсулирайки маслото в твърда рамка, като по този начин се получава олеогелът. Използвайки този директен ултразвуков подход за диспергиране, процесът на желиране може да генерира две различни мрежови архитектури, в зависимост от естеството на използвания структурант: кристални конформации или самосглобяеми мрежи.

Ултразвукова емулсия за синтез на олеогел

Олеогел с емулсионен шаблон: Ултразвуковата емулсия с помощта на сонда предлага няколко предимства за синтеза на олеогел, главно чрез осигуряване на ефективно и последователно смесване на микронно и нано ниво. Високоинтензивните ултразвукови вълни създават интензивни сономеханични сили на срязване и акустична кавитация, които разграждат маслото и гелатора във водна фаза на капчици с равномерен размер. Това води до по-стабилна и хомогенна емулсия, което е важно за образуването на олеогели с желаната текстура и структурни свойства. Освен това, локализираният ефект на нагряване на ултразвука може да подобри разтварянето и взаимодействието на гелаторите в маслената фаза, подобрявайки процеса на желиране. Следователно, ултразвуковата емулсия улеснява производството на олеогелове с превъзходна стабилност, консистенция и производителност в различни приложения, включително храни, фармацевтични продукти и козметика.

Ултразвукова хомогенизация на емулсии вода в олеогел във вода

Емулсиите Water-In-Oleogel-In-Water (W/O/W) предлагат изключителни функционалности, които ги правят идеални за хранителни приложения. Например, установено емулсиите Water-In-Oleogel-In-Water са чудесен носител за доставяне на пробиотици и запазване на хранителните аромати. Ултразвуковата емулгиране ефективно смесва водни и маслени фази в двойни емулсии, т.е. W/O/W емулсии. Включването на водни капчици в маслените топчета на мастните продукти намалява съдържанието на мазнини в тях. Желирането на маслената фаза в W/O/W емулсии придава структурна цялост и смекчава дестабилизиращите събития като коалесценция на водни капчици в маслената фаза.
Сонирането може да помогне при формулирането на емулсии Water-In-Oleogel-In-Water (W/O/W) чрез улесняване на дисперсията и хомогенизацията на компонентите на емулсията. Високоинтензивната, нискочестотна ултразвук (при честоти от приблизително 20-26kHz) може да разгради по-големите капчици на по-малки, по-равномерни капчици, насърчавайки образуването на стабилни емулсии. Освен това ултразвукът може да подобри включването на водни капчици в маслената фаза и да подобри дисперсията на олеогелатора в маслената фаза, което води до по-ефективно желиране и подобрена стабилност на емулсията. Освен това ултразвукът може да помогне за контролиране на разпределението на размера на капчиците емулсия, което води до емулсии с желани свойства като подобрена текстура, усещане в устата и сензорни атрибути.

Схема, представяща различни видове емулсионни системи на основата на олеогел.
Проучване и изображение: ©Pinto et al., 2021

Научно доказано: ефективността на ултразвуковата дисперсия на олеогелите

Noonim et al. (2022) изследват ефекта от ултразвука с помощта на ултразвука на Hielscher UP200St върху физическите, термичните и структурните свойства и стабилността на съхранение на олеогели на основата на палмово масло, приготвени с различни концентрации на карнаубски восък (5% или 10%), и са сравнени с олеогели, приготвени с хомогенизатор (2000 об / мин за 10 минути). Соникацията позволи да се приготвят олеогели с по-висока концентрация на карнаубски восък (10%) и ефективно подобри свойствата и стабилността на олеогела на основата на палмово масло (p < 0.05).

Олеогел за хранителни приложения

Протокол за олеогел, произведен за веган майонеза
 
Веган кулинарен крем на базата на олеогел
(срв. Szymanska et al., 2024)
 
Съставки:

• рапично масло
• палмово масло
• ленено масло
• Восък от канделила
• соева напитка

Олеогелите (100 g) се приготвят, както следва: Първо, 3–7% восък от канделила (w/w) се диспергира в смес от рафинирано рапично и ленено масло (1:1 w/w) чрез нагряване в продължение на 10 минути при 80 ± 1 °C на водна баня и след това ултразвук за 10 s (26 kHz, 72 W, 100% импулс, 100% амплитуда) с помощта на ултразвуковия хомогенизатор UP200St (Hielscher Ultrasonics), оборудван с титаниева сонотрода S26d7. Бистрата, хомогенна смес се охлажда статично в термостатичен шкаф в продължение на 24 часа при 20 ± 1 °C, докато се образува правилната структура. Олеогелите са получени в три повторения.
Ако се интересувате от ултразвуковата емулгиране на майонезата, тук ще намерите рецепта, видео и подробна информация!

Приготвяне на кремообразни емулсии с помощта на ултразвуков олеогел

Кремообразни (30/70 w/w) емулсии (100 g) са приготвени по процедурата в нашите предварителни изследвания [38] с леки модификации. Както водна фаза (соева напитка, съдържаща 2,6% w/w протеин), така и липидна фаза (палмово масло или олеогел) се загряват предварително до 55 °C и незабавно се хомогенизират с помощта на ултразвуковия хомогенизатор UP200St (Hielscher Ultrasonics) с честота 26 kHz. Използвани са следните параметри: 100% импулс, 80% амплитуда, 15 mm потапяне на сонотрода в централната част на чашата (капацитет 200 ml). Времето за хомогенизиране от 2,5 min (τ) е определено въз основа на резултатите от технологичните изпитвания и предварителните изпитвания, като се взема предвид повишаващата температура на пробите (за τ = 2,5 min: енергийна плътност: 69,1 ± 0,4 J∙g–1, максимална температура: 61,0 ± 0,3 °C). Натриев бензоат от 0,15% (w/w) се добавя към водната фаза като антибактериално средство.

Най-често използваните олеогелатори за хранителни олеогели.
Схема: ©Perta-Crisan et al., 2023.