Oleogels: Πώς κατεργασία με υπερήχους βελτιώνει τα σκευάσματα Oleogel
Τα ελαιογέλες είναι ευέλικτα υλικά με εφαρμογές σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών, προσφέροντας μοναδικά οφέλη όσον αφορά την υφή, τη σταθερότητα και τη λειτουργικότητα. Η χρήση υπερήχων τύπου καθετήρα βελτιώνει σημαντικά τη σύνθεση και την απόδοση των oleogels, καθιστώντας τα πιο κατάλληλα για διάφορες βιομηχανικές εφαρμογές.
Τι είναι τα Oleogels;
Οι ελαιογέλες είναι ημιστερεά συστήματα που αποτελούνται από μια φάση ελαίου ακινητοποιημένη μέσα σε ένα τρισδιάστατο δίκτυο δομικών παραγόντων, όπως ελαιοπηκτωροί ή πηκτωματογόνοι παράγοντες. Αυτοί οι δομικοί παράγοντες βοηθούν στη δημιουργία μιας σύστασης που μοιάζει με πηκτή στα έλαια, με αποτέλεσμα ένα σταθερό, επαλειφόμενο και συχνά διαφανές ή ημιδιαφανές προϊόν. Τα Oleogels βρίσκουν εφαρμογές σε διάφορες βιομηχανίες, συμπεριλαμβανομένων των τροφίμων, των καλλυντικών, των φαρμακευτικών προϊόντων και των βιομηχανικών λιπαντικών, προσφέροντας οφέλη όπως βελτίωση της υφής στα προϊόντα διατροφής, ενυδάτωση στα είδη περιποίησης της επιδερμίδας, ελεγχόμενη χορήγηση φαρμάκων στα φαρμακευτικά προϊόντα και ενισχυμένες ιδιότητες λίπανσης σε βιομηχανικά και καλλυντικά σκευάσματα.
Όταν τα oleogels παράγονται χρησιμοποιώντας ισχυρά κύματα υπερήχων, μια διαδικασία γνωστή ως υπερήχηση, βελτιώνεται η σύνθεση αυτών των πηκτωμάτων με βάση το πετρέλαιο. Διαβάστε παρακάτω πώς τα αποτελέσματα της υπερήχησης διευκολύνουν το σχηματισμό των oleogels!
Υπερήχων UP400St για την παρασκευή ελαιόγκελων.
Υπερήχων ομογνησιοποίηση διευκολύνει και βελτιώνει τη διατύπωση των oleogels.
Υπερήχων ανάμειξη των oleogels
Υπερήχους μπορεί να βελτιώσει τη σύνθεση των oleogels ενισχύοντας τη διασπορά και την κατανομή των δομικών παραγόντων εντός της φάσης του πετρελαίου. Όταν εφαρμόζονται κύματα υπερήχων υψηλής έντασης στο μείγμα ελαίου που περιέχει τους ελαιοπηκτές, προάγουν την ομοιόμορφη ανάμιξη και διασπορά των δομικών παραγόντων, οδηγώντας σε ένα πιο ομοιογενές δίκτυο πηκτής. Επιπλέον, υπερήχηση μπορεί να διευκολύνει το σχηματισμό μικρότερων και πιο ομοιόμορφων σωματιδίων, με αποτέλεσμα λεπτότερη υφή και βελτιωμένη σταθερότητα του oleogel. Τα αποτελέσματα σπηλαίωσης που παράγονται από υπερήχους μπορούν να διαταράξουν μεγαλύτερα συσσωματώματα και να προωθήσουν το σχηματισμό μικρότερων, πιο ομοιόμορφα διασκορπισμένων δομών εντός της μήτρας πηκτής.
Υπερήχων άμεση διασπορά για σύνθεση Oleogel
Oleogel με πρότυπο διασποράς: Για τη μέθοδο άμεσης διασποράς, κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται για τη διασπορά του ελαιοπηκτωτή απευθείας στο υγρό έλαιο σε θερμοκρασίες που υπερβαίνουν το σημείο τήξης του, ακολουθούμενη από μια φάση ψύξης όπου το δίκτυο πηκτωμάτων στερεοποιείται, ενθυλακώνοντας το έλαιο μέσα σε ένα στερεό πλαίσιο, αποδίδοντας έτσι το ελαιογέλη. Χρησιμοποιώντας αυτή την άμεση προσέγγιση διασποράς υπερήχων, η διαδικασία ζελατινοποίησης μπορεί να δημιουργήσει δύο ξεχωριστές αρχιτεκτονικές δικτύου, ανάλογα με τη φύση του δομικού που χρησιμοποιείται: διαμορφώσεις κρυσταλλιτών ή αυτοσυναρμολογούμενα δίκτυα.
Υπερηχητικό γαλάκτωμα για σύνθεση Oleogel
Oleogel με πρότυπο γαλάκτωμα: Υπερήχων γαλάκτωμα χρησιμοποιώντας καθετήρα-τύπου κατεργασία με υπερήχους προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα για τη σύνθεση oleogel, κυρίως παρέχοντας αποτελεσματική και συνεπή ανάμειξη σε micron- και νανο-επίπεδο. Τα υψηλής έντασης υπερηχητικά κύματα δημιουργούν έντονες sonomechanical δυνάμεις διάτμησης και ακουστική σπηλαίωση, οι οποίες διασπούν το λάδι και τον πήκτορα στην υδατική φάση σε σταγονίδια ομοιόμορφου μεγέθους. Αυτό οδηγεί σε ένα πιο σταθερό και ομοιογενές γαλάκτωμα, το οποίο είναι σημαντικό για το σχηματισμό ελαιοπηκτωμάτων με επιθυμητή υφή και δομικές ιδιότητες. Επιπλέον, η τοπική θερμαντική επίδραση της υπερήχησης μπορεί να ενισχύσει τη διάλυση και την αλληλεπίδραση των πηκτωμάτων εντός της φάσης ελαίου, βελτιώνοντας τη διαδικασία ζελατινοποίησης. Κατά συνέπεια, υπερήχων γαλάκτωμα διευκολύνει την παραγωγή των oleogels με ανώτερη σταθερότητα, συνέπεια, και την απόδοση σε διάφορες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων των τροφίμων, φαρμακευτικά προϊόντα, και καλλυντικά.
Υπερήχων ομογενοποιητής για τη διατύπωση oleogel σε παραγωγή υψηλής απόδοσης.
Υπερήχων ομογενοποίηση του νερού-σε-oleogel-σε-νερό γαλακτώματα
Τα γαλακτώματα Water-In-Oleogel-In-Water (W/O/W) προσφέρουν εξαιρετικές λειτουργίες που τα καθιστούν ιδανικά για εφαρμογές τροφίμων. Για παράδειγμα, τα γαλακτώματα Water-In-Oleogel-In-Water έχουν βρεθεί ότι είναι ένας μεγάλος φορέας για την παροχή προβιοτικών και τη διασφάλιση των αρωμάτων των τροφίμων. Υπερήχων γαλακτωματοποίηση αναμειγνύει αποτελεσματικά υδατικές και ελαιώδεις φάσεις σε διπλά γαλακτώματα, δηλαδή W / O / W γαλακτώματα. Η ενσωμάτωση υδατικών σταγονιδίων μέσα στα σφαιρίδια ελαίου των λιπαρών προϊόντων μειώνει την περιεκτικότητά τους σε λιπαρά. Η ζελατινοποίηση της φάσης ελαίου σε γαλακτώματα W/O/W προσδίδει δομική ακεραιότητα και μετριάζει τα γεγονότα αποσταθεροποίησης όπως η συσσωμάτωση σταγονιδίων νερού εντός της φάσης ελαίου.
Κατεργασία με υπερήχους μπορεί να βοηθήσει στη διατύπωση των γαλακτωμάτων Water-In-Oleogel-In-Water (W / O / W) διευκολύνοντας τη διασπορά και την ομογενοποίηση των συστατικών του γαλακτώματος. Υψηλής έντασης, χαμηλής συχνότητας υπερήχηση (σε συχνότητες περίπου 20-26kHz) μπορεί να διασπάσει μεγαλύτερα σταγονίδια σε μικρότερα, πιο ομοιόμορφα σταγονίδια, προωθώντας το σχηματισμό σταθερών γαλακτωμάτων. Επιπλέον, κατεργασία με υπερήχους μπορεί να ενισχύσει την ενσωμάτωση υδατικών σταγονιδίων στη φάση του ελαίου και να βελτιώσει τη διασπορά του ελαιοπηκτωτή εντός της φάσης ελαίου, οδηγώντας σε πιο αποτελεσματική ζελατινοποίηση και ενισχυμένη σταθερότητα του γαλακτώματος. Επιπλέον, κατεργασία με υπερήχους μπορεί να βοηθήσει στον έλεγχο της κατανομής μεγέθους των σταγονιδίων γαλακτώματος, με αποτέλεσμα γαλακτώματα με επιθυμητές ιδιότητες όπως βελτιωμένη υφή, αίσθηση στο στόμα, και αισθητηριακά χαρακτηριστικά.
Σχήμα που αντιπροσωπεύει διαφορετικούς τύπους συστημάτων γαλακτώματος με βάση το oleogel.
Μελέτη και εικόνα: ©Pinto et al., 2021
Επιστημονικά αποδεδειγμένο: η αποτελεσματικότητα της υπερηχητικής διασποράς των ελαιοπηκτωμάτων
Οι Noonim et al. (2022) διερεύνησαν την επίδραση της υπερήχων χρησιμοποιώντας τον υπερηχητή Hielscher UP200St στις φυσικές, θερμικές και δομικές ιδιότητες και τη σταθερότητα αποθήκευσης ελαιοπηκτωμάτων με βάση το φοινικέλαιο που παρασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας διαφορετικές συγκεντρώσεις καρναουβικού κηρού (5% ή 10%) διερευνήθηκαν και συγκρίθηκαν με ελαιογέλες που παρασκευάζονται με ομογενοποιητή (2000 σ.α.λ. για 10 λεπτά). Κατεργασία με υπερήχους επέτρεψε την παρασκευή ελαιοπηκτωμάτων με υψηλότερη συγκέντρωση κηρού καρναούβης (10%) και βελτίωσε αποτελεσματικά τις ιδιότητες και τη σταθερότητα της ελαιογέλης με βάση το φοινικέλαιο (p < 0.05).
Oleogel για εφαρμογές τροφίμων
Πρωτόκολλο για ένα Oleogel που παράγεται για μια μαγιονέζα Vegan
Vegan Μαγειρική Κρέμα με βάση το Oleogel
(πρβλ. Szymanska et al., 2024)
Συστατικά:
- κραμβέλαιο
- φοινικέλαιο
- Λινέλαιο
- Κερί Candelilla
- ποτό σόγιας
Οι ελαιογέλες (100 g) παρασκευάστηκαν ως εξής: Πρώτον, 3-7% κερί candelilla (w / w) διασκορπίστηκε σε ένα μείγμα εξευγενισμένων κραμβελαίων και λιναρόσπορου (1: 1 w / w) με θέρμανση για 10 λεπτά στους 80 ± 1 ° C σε υδατόλουτρο και στη συνέχεια υπερήχηση για 10 s (26 kHz, 72 W, 100% παλμός, 100% πλάτος) χρησιμοποιώντας τον ομογενοποιητή υπερήχων UP200St (Hielscher Ultrasonics), εξοπλισμένο με το sonotrode τιτανίου S26d7. Το διαυγές, ομοιογενές μίγμα ψύχθηκε στατικά σε θερμοστατικό θάλαμο για 24 ώρες στους 20 ± 1 °C, μέχρι να σχηματιστεί η κατάλληλη δομή. Τα oleogels ελήφθησαν σε τρεις επαναλήψεις.
Αν ενδιαφέρεστε για την υπερήχων γαλακτωματοποίηση της μαγιονέζας, θα βρείτε συνταγή, βίντεο και λεπτομερείς πληροφορίες εδώ!
Παρασκευή γαλακτωμάτων τύπου κρέμας χρησιμοποιώντας το υπερηχητικό Oleogel
Γαλακτώματα τύπου κρέμας O/W (30/70 w/w) (100 g) παρασκευάστηκαν σύμφωνα με τη διαδικασία της προκαταρκτικής μας έρευνας [38] με μικρές τροποποιήσεις. Τόσο η υδατική φάση (ρόφημα σόγιας που περιέχει 2,6% w/w πρωτεΐνη) όσο και η λιπιδική φάση (φοινικέλαιο ή ελαιογέλη) προθερμάνθηκαν στους 55 °C και ομογενοποιήθηκαν αμέσως χρησιμοποιώντας τον ομογενοποιητή υπερήχων UP200St (Hielscher Ultrasonics) με συχνότητα 26 kHz. Χρησιμοποιήθηκαν οι ακόλουθες παράμετροι: 100% παλμός, πλάτος 80%, εμβάπτιση 15 mm του sonotrode στο κεντρικό τμήμα του ποτηριού ζέσεως (χωρητικότητα 200 mL). Ο χρόνος ομογενοποίησης των 2,5 min (τ) προσδιορίστηκε με βάση τα αποτελέσματα των τεχνολογικών δοκιμών και προκαταρκτικών δοκιμών, λαμβάνοντας υπόψη την αυξανόμενη θερμοκρασία των δειγμάτων (για τ = 2,5 min: ενεργειακή πυκνότητα: 69,1 ± 0,4 J∙g–1, μέγιστη θερμοκρασία: 61,0 ± 0,3 °C). Βενζοϊκό νάτριο 0,15% (w/w) προστέθηκε στην υδατική φάση ως αντιβακτηριακός παράγοντας.
Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενοι ελαιοπηκτές για ελαιόγκελα ποιότητας τροφίμων.
Σχέδιο: ©Perta-Crisan et al., 2023.
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Υπερήχων UIP2000hdT για τη βιομηχανική παραγωγή oleogels.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- Szymanska, I.; Zbikowska, A.; Onacik-Gür, S. (2024): New Insight into Food-Grade Emulsions: Candelilla Wax-Based Oleogels as an Internal Phase of Novel Vegan Creams. Foods 2024, 13, 729.
- Noonim, P.; Rajasekaran, B.; Venkatachalam, K. (2022): Structural Characterization and Peroxidation Stability of Palm Oil-Based Oleogel Made with Different Concentrations of Carnauba Wax and Processed with Ultrasonication. Gels 2022, 8, 763.
- H. Pehlivanoglu, A. Akcicek, A.M. Can, S. Karasu, M. Demirci, M.T. Yilmaz (2021): Effect of oil type and concentration on solid fat contents and rheological properties of watery oleogels. La Rivista Italiana Delle Sostanze Grasse No 3, 2021.
- Pinto, Tiago; Martins, Artur; Pastrana, Lorenzo; Pereira, Maria; Cerqueira, Miguel (2021): Oleogel-Based Systems for the Delivery of Bioactive Compounds in Foods. Gels 7(3), 2021.
- Perta-Crisan, S.; Ursachi, C.-S, .; Chereji, B.-D.; Tolan, I.; Munteanu, F.-D. (2023): Food-Grade Oleogels: Trends in Analysis, Characterization, and Applicability. Gels 9, 386; 2023.
Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζετε
Τι είναι τα Oleogels; – Ορισμός των Oleogels
Τα πηκτώματα αντιπροσωπεύουν έναν τύπο κολλοειδούς που αποτελείται από ένα στερεό τρισδιάστατο δίκτυο, στο οποίο παγιδεύεται μια υγρή φάση.
Τα σκευάσματα πηκτής μπορούν να χωριστούν σε δύο μεγάλες κατηγορίες ανάλογα με τον διαλύτη που χρησιμοποιείται για την παραγωγή τους. Οι υδρογέλες αναφέρονται στην περίπτωση όπου η υγρή φάση είναι νερό και οι οργανογέλες (ή oleogels) όταν το διασκορπισμένο υγρό είναι οργανικός διαλύτης και δομείται από οργανογέλη.
Οι οργανογέλες είναι ημι-άκαμπτα σκευάσματα που θεωρούνται δισυνεχή συστήματα, που περιλαμβάνουν δύο φάσεις: τον πήκτη και τον οργανικό διαλύτη. Το gelator, όταν χρησιμοποιείται στη σύνθεση οργανοπηκτωμάτων σε συγκεντρώσεις <15%, may experience physical and chemical transformations that create self-assembled structures; these structures entangle with each other, forming a three-dimensional network. The organic solvent is retained and immobilized within the spaces of the gelator network. If the used solvent is a liquid oil, then the term oleogel is also appropriate for these formulations. Therefore, oleogels allow properties to be explored that hydrogels are not compatible with, such as hydrophobicity of compounds. One of the main advantages of oleogels is the possibility of carrying lipophilic bioactive compounds, which is of great utility in both pharmaceutical and food applications. The combined action between structure and health benefits supports the important role that oleogels can have in novel food products, as they can be tailored to meet the ideal properties for a food product, acting as a healthy substitute for solid fats.
Substances that gel edible oils can be roughly divided into two categories based on their molecular weight: low molecular-mass organic gelators (LMOGs), and polymeric gelators. LMOGs include mainly waxes, sterol-based gelators, fatty acid derivatives, and monoacylglycerols.
Οι βιομηχανίες, όπου χρησιμοποιούνται συνήθως oleogels, περιλαμβάνουν:
- Βιομηχανία τροφίμων: Τα Oleogels χρησιμοποιούνται σε τρόφιμα για να αντικαταστήσουν ή να μειώσουν την περιεκτικότητα σε στερεά λίπη όπως το βούτυρο ή η μαργαρίνη. Μπορούν να ενσωματωθούν σε αλείμματα, μαργαρίνες, προϊόντα αρτοποιίας, ζαχαροπλαστικής και επεξεργασμένα τρόφιμα για τη βελτίωση της υφής, της αίσθησης στο στόμα και της σταθερότητας στο ράφι. Τα Oleogels μπορούν επίσης να χρησιμεύσουν ως φορείς για γεύσεις, θρεπτικά συστατικά και λειτουργικά συστατικά σε σκευάσματα τροφίμων.
- Καλλυντικά και προσωπική φροντίδα: Στη βιομηχανία καλλυντικών και προσωπικής φροντίδας, τα oleogels χρησιμοποιούνται σε διάφορα προϊόντα περιποίησης δέρματος και περιποίησης μαλλιών. Μπορούν να βρεθούν σε κρέμες, λοσιόν, βάλσαμα και προϊόντα styling μαλλιών για να παρέχουν ενυδατικές, μαλακτικές και μαλακτικές ιδιότητες. Τα Oleogels προσφέρουν πλεονεκτήματα όπως η μη λιπαρότητα, η ομαλή εφαρμογή και η ενισχυμένη παροχή δραστικών συστατικών στο δέρμα ή τα μαλλιά.
- Φάρμακα: Τα Oleogels έχουν φαρμακευτικές εφαρμογές ως τοπικά σκευάσματα για την παράδοση φαρμάκων. Μπορούν να χρησιμεύσουν ως βάσεις για αλοιφές, πηκτές και διαδερμικά έμπλαστρα, παρέχοντας ελεγχόμενη απελευθέρωση και βελτιωμένη διείσδυση θεραπευτικών παραγόντων μέσω του δέρματος. Τα ελαιογέλες προσφέρουν πλεονεκτήματα όπως κινητική παρατεταμένης αποδέσμευσης, ενισχυμένη βιοδιαθεσιμότητα και βελτιωμένη συμμόρφωση των ασθενών στα φαρμακευτικά σκευάσματα.
- Βιομηχανικά και καλλυντικά λιπαντικά: Τα ελαιογέλες χρησιμοποιούνται ως λιπαντικά σε βιομηχανικές εφαρμογές όπως η μεταλλουργία, η μηχανική κατεργασία και τα λιπαντικά γράσα. Προσφέρουν πλεονεκτήματα όπως υψηλή θερμική σταθερότητα, αντοχή στην οξείδωση και ανώτερη λίπανση σε σύγκριση με τα συμβατικά λιπαντικά. Στις καλλυντικές συνθέσεις, τα ελαιογέλ μπορούν να ενσωματωθούν σε προσωπικά λιπαντικά και έλαια μασάζ για την ομαλή, μη κολλώδη υφή τους και τις μακράς διάρκειας λιπαντικές τους ιδιότητες.
Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από εργαστήριο προς βιομηχανικό μέγεθος.