Oleogeli: Kako ultrazvuk poboljšava formulacije oleogela

Oleogeli su svestrani materijali s primjenom u širokom spektru industrija, nudeći jedinstvene prednosti u pogledu teksture, stabilnosti i funkcionalnosti. Korištenje sonikatora tipa sonde značajno poboljšava sintezu i performanse oleogela, čineći ih pogodnijim za različite industrijske primjene.

Šta su Oleogeli?

Oleogeli su polučvrsti sistemi sastavljeni od uljne faze imobilizirane unutar trodimenzionalne mreže strukturirajućih agenasa, kao što su oleogelatori ili sredstva za želiranje. Ova sredstva za strukturiranje pomažu u stvaranju gelaste konzistencije u uljima, što rezultira stabilnim, mazivim i često prozirnim ili prozirnim proizvodom. Oleogeli nalaze primjenu u različitim industrijama, uključujući hranu, kozmetiku, farmaceutske proizvode i industrijska maziva, nudeći prednosti kao što su poboljšanje teksture u prehrambenim proizvodima, hidratacija u proizvodima za njegu kože, kontrolirana isporuka lijekova u farmaceutskim proizvodima i poboljšana svojstva podmazivanja u industrijskim i kozmetičkim formulacijama.
Kada se oleogeli proizvode pomoću moćnih ultrazvučnih valova, procesa poznatog kao sonikacija, poboljšava se sinteza ovih gelova na bazi ulja. U nastavku pročitajte kako efekti sonikacije olakšavaju stvaranje oleogela!

Ultrazvučna homogneizacija olakšava i poboljšava formulaciju oleogela.

Ultrazvučno miješanje oleogela

Ultrazvučna obrada može poboljšati sintezu oleogela poboljšavajući disperziju i distribuciju strukturirajućih agenasa unutar uljne faze. Kada se ultrazvučni valovi visokog intenziteta primjenjuju na mješavinu ulja koja sadrži oleogelatore, oni pospješuju ravnomjerno miješanje i disperziju strukturirajućih agenasa, što dovodi do homogenije mreže gela. Dodatno, sonikacija može olakšati formiranje manjih i uniformnijih čestica, što rezultira finom teksturom i poboljšanom stabilnošću oleogela. Efekti kavitacije uzrokovani ultrazvukom mogu poremetiti veće agregate i potaknuti stvaranje manjih, ravnomjernije dispergiranih struktura unutar matriksa gela.

Ultrazvučna direktna disperzija za sintezu oleogela

Oleogel sa šablonom disperzije: Za metodu direktne disperzije, ultrazvuk se koristi za raspršivanje oleogelatora direktno u tečno ulje na temperaturama koje prelaze njegovu tačku topljenja, nakon čega slijedi faza hlađenja u kojoj se mreža gelatora učvršćuje, kapsulirajući ulje u čvrsti okvir, čime se dobiva oleogel. Koristeći ovaj pristup direktnog ultrazvučnog dispergiranja, proces geliranja može generirati dvije različite mrežne arhitekture, ovisno o prirodi korištenog strukturanta: konformacije kristalita ili mreže koje se same sklapaju.

Ultrazvučna emulzija za sintezu oleogela

Oleogel sa šablonom emulzije: Ultrazvučna emulzija koja koristi sonifikaciju tipa sonde nudi nekoliko prednosti za sintezu oleogela, prvenstveno osiguravajući efikasno i konzistentno miješanje na mikronskom i nano nivou. Ultrazvučni talasi visokog intenziteta stvaraju intenzivne sonomehaničke sile smicanja i akustičnu kavitaciju, koje razgrađuju ulje i gelator u vodenoj fazi u kapljice ujednačene veličine. To dovodi do stabilnije i homogenije emulzije, što je važno za formiranje oleogela sa željenom teksturom i strukturnim svojstvima. Uz to, lokalizirani učinak zagrijavanja ultrazvučne obrade može poboljšati otapanje i interakciju gelatora unutar uljne faze, poboljšavajući proces geliranja. Posljedično, ultrazvučna emulzija olakšava proizvodnju oleogela s superiornom stabilnošću, konzistencijom i performansama u različitim primjenama, uključujući hranu, farmaceutske proizvode i kozmetiku.

Ultrazvučna homogenizacija emulzija voda-u-oleogel-u-vodi

Emulzije voda-u-oleogel-u-vodi (W/O/W) nude izuzetne funkcionalnosti što ih čini idealnim za primjenu u hrani. Na primjer, utvrđeno je da su emulzije voda-u-oleogel-u-vodi odličan nosač za isporuku probiotika i očuvanje aroma hrane. Ultrazvučna emulzifikacija efikasno meša vodenu i uljnu fazu u dvostruke emulzije, odnosno W/O/W emulzije. Uključivanje vodenih kapljica u uljne kuglice masnih proizvoda smanjuje njihov sadržaj masti. Geliranje uljne faze u emulzijama W/O/W daje strukturni integritet i ublažava događaje destabilizacije kao što je koalescencija kapljica vode unutar uljne faze.
Sonikacija može pomoći u formulaciji emulzija voda-u-oleogel-u-vodi (W/O/W) olakšavanjem disperzije i homogenizacije komponenti emulzije. Visoki intenzitet, niskofrekventna sonikacija (na frekvencijama od približno 20-26 kHz) može razbiti veće kapljice na manje, ujednačenije kapljice, promovišući stvaranje stabilnih emulzija. Dodatno, sonikacija može poboljšati inkorporaciju vodenih kapljica u uljnu fazu i poboljšati disperziju oleogelatora unutar uljne faze, što dovodi do efikasnijeg geliranja i poboljšane stabilnosti emulzije. Nadalje, sonikacija može pomoći u kontroli distribucije veličine kapljica emulzije, što rezultira emulzijama sa poželjnim svojstvima kao što su poboljšana tekstura, osjećaj u ustima i senzorni atributi.

Šema predstavljanja različitih tipova emulzionih sistema na bazi oleogela.
Studija i slika: ©Pinto et al., 2021

Naučno dokazano: Učinkovitost ultrazvučne disperzije oleogela

Noonim et al. (2022) istraživali su učinak sonikacije pomoću Hielscher sonicatora UP200St na fizička, termička i strukturna svojstva i stabilnost skladištenja oleogelova na bazi palminog ulja pripremljenih korištenjem različitih koncentracija karnauba voska (5% ili 10%). priprema se homogenizatorom (2000 o/min 10 min). Sonikacija je omogućila pripremu oleogela sa višom koncentracijom karnauba voska (10%) i efektivno poboljšala svojstva i stabilnost oleogela na bazi palminog ulja (p < 0.05).

Oleogel za primjenu u hrani

Protokol za Oleogel proizveden za vegansku majonezu
 
Veganska kulinarska krema na bazi Oleogela
(usp. Szymanska et al., 2024.)
 
Sastojci:

• repičinog ulja
• palmino ulje
• laneno ulje
• candelilla wax
• piće od soje

Oleogeli (100 g) pripremljeni su na sljedeći način: Prvo, 3-7% kandelila voska (w/w) je dispergirano u mješavini rafinisanog ulja repice i lanenog ulja (1:1 w/w) zagrijavanjem 10 minuta na 80°C. ± 1 °C u vodenom kupatilu, a zatim sonikacija 10 s (26 kHz, 72 W, 100% puls, 100% amplituda) pomoću ultrazvučnog homogenizatora UP200St (Hielscher Ultrasonics), opremljenog titanijumskom sonotrodom S26d7. Bistra, homogena smjesa je statički hlađena u termostatskom ormariću 24 h na 20 ± 1 °C, dok se ne formira odgovarajuća struktura. Oleogeli su dobijeni u tri ponavljanja.
Ako ste zainteresovani za ultrazvučnu emulgaciju majoneze, ovde ćete pronaći recept, video i detaljne informacije!

Priprema emulzija kremastog tipa pomoću ultrazvučnog oleogela

O/W emulzije kremastog tipa (30/70 w/w) (100 g) pripremljene su prema proceduri u našim preliminarnim istraživanjima [38] uz male modifikacije. I vodena faza (napitak od soje koje sadrži 2,6% w/w proteina) i lipidna faza (palmino ulje ili oleogel) su prethodno zagrijane do 55 °C i odmah homogenizirane pomoću ultrazvučnog homogenizatora UP200St (Hielscher Ultrasonics) sa frekvencijom od 26 kHz. Korišteni su sljedeći parametri: 100% puls, 80% amplituda, 15 mm uranjanje sonotrode u središnji dio čaše (kapaciteta 200 mL). Vrijeme homogenizacije od 2,5 min (τ) određeno je na osnovu rezultata tehnoloških ispitivanja i preliminarnih ispitivanja, uzimajući u obzir porast temperature uzoraka (za τ = 2,5 min: gustina energije: 69,1 ± 0,4 J∙g– 1, maks. temperatura: 61,0 ± 0,3 °C). Natrijum benzoat od 0,15% (w/w) je dodat u vodenu fazu kao antibakterijski agens.

Najčešće korišteni oleogelatori za prehrambene oleogelove.
Shema: ©Perta-Crisan et al., 2023.