Oleogelit: Kuinka sonikaatio parantaa oleogeeliformulaatioita
Oleogeelit ovat monipuolisia materiaaleja, joita käytetään monilla eri teollisuudenaloilla ja jotka tarjoavat ainutlaatuisia etuja tekstuurin, vakauden ja toimivuuden suhteen. Koetintyyppisten sonikaattoreiden käyttö parantaa merkittävästi oleogelien synteesiä ja suorituskykyä, mikä tekee niistä sopivampia erilaisiin teollisiin sovelluksiin.
Mitä ovat Oleogelit?
Oleogeelit ovat puolikiinteitä järjestelmiä, jotka koostuvat öljyfaasista, joka on immobilisoitu kolmiulotteisessa rakenneaineiden, kuten oleogelaattoreiden tai hyytelöimisaineiden, verkossa. Nämä strukturointiaineet auttavat luomaan geelimäisen koostumuksen öljyihin, mikä johtaa stabiiliin, levitettävään ja usein läpinäkyvään tai läpikuultavaan tuotteeseen. Oleogeelit löytävät sovelluksia eri teollisuudenaloilta, mukaan lukien elintarvikkeet, kosmetiikka, lääkkeet ja teollisuusvoiteluaineet, ja ne tarjoavat etuja, kuten elintarvikkeiden tekstuurin parantamisen, ihonhoitotuotteiden kosteutuksen, lääkkeiden hallitun annostelun lääkkeissä ja parannetut voiteluominaisuudet teollisissa ja kosmeettisissa formulaatioissa.
Kun oleogelejä tuotetaan voimakkailla ultraääniaalloilla, prosessi, joka tunnetaan nimellä sonikaatio, näiden öljypohjaisten geelien synteesi paranee. Lue alla, miten sonikoinnin vaikutukset helpottavat oleogelien muodostumista!
Sonikaattori UP400St Oleogelien valmistukseen.
Ultraäänihomogneisointi helpottaa ja parantaa oleogelien formulaatiota.
Oleogeelien ultraäänisekoitus
Ultrasonication voi parantaa oleogeelien synteesiä parantamalla strukturointiaineiden dispersiota ja jakautumista öljyvaiheessa. Kun oleogelaattoreita sisältävään öljyseokseen kohdistetaan korkean intensiteetin ultraääniaaltoja, ne edistävät strukturointiaineiden tasaista sekoittumista ja dispersiota, mikä johtaa homogeenisempaan geeliverkkoon. Lisäksi sonikaatio voi helpottaa pienempien ja yhtenäisempien hiukkasten muodostumista, mikä johtaa hienompaan tekstuuriin ja oleogelin parempaan stabiilisuuteen. Ultraäänen tuottamat kavitaatiovaikutukset voivat häiritä suurempia aggregaatteja ja edistää pienempien, tasaisemmin hajaantuneiden rakenteiden muodostumista geelimatriisissa.
Ultraääni suora dispersio oleogeelisynteesille
Dispersiomallilla varustettu oleogeeli: Suoraa dispersiomenetelmää varten sonikaatiota käytetään levittämään oleogelaattori suoraan nestemäiseen öljyyn lämpötiloissa, jotka ylittävät sen sulamispisteen, jota seuraa jäähdytysvaihe, jossa gelaattoriverkko jähmettyy ja kapseloi öljyn kiinteään kehykseen, jolloin saadaan oleogel. Tätä suoraa ultraäänidispergointimenetelmää käyttämällä geeliytymisprosessi voi tuottaa kaksi erillistä verkkoarkkitehtuuria, jotka riippuvat käytetyn rakenteellisen aineen luonteesta: kiteiset konformaatiot tai itse kootut verkot.
Ultraääniemulsio oleogeelisynteesiin
Emulsiolla varustettu oleogeeli: Anturityyppistä ultraäänikäsittelyä hyödyntävä ultraääniemulsio tarjoaa useita etuja oleogeelin synteesissä, ennen kaikkea mahdollistamalla tehokkaan ja tasaisen sekoittumisen mikroni- ja nanotasolla. Korkean intensiteetin ultraääniaallot luovat voimakkaita sonomekaanisia leikkausvoimia ja akustista kavitaatiota, jotka hajottavat vesi-faasissa olevan öljyn ja geelointiaineen tasakokoisiksi pisaroiksi. Tämä johtaa vakaampaan ja homogeenisempaan emulsioon, mikä on tärkeää halutun tekstuurin ja rakenteellisten ominaisuuksien omaavien oleogeelien muodostumiselle. Lisäksi ultraäänikäsittelyn paikallinen lämmitysvaikutus voi tehostaa geelausaineiden liukenemista ja vuorovaikutusta öljyfaasissa, mikä parantaa geelausprosessia. Näin ollen ultraääniemulsio helpottaa sellaisten oleogeelien tuotantoa, joilla on erinomainen stabiilisuus, koostumus ja suorituskyky erilaisissa sovelluksissa, kuten elintarvikkeissa, lääkkeissä ja kosmetiikassa.
Ultraäänihomogenisaattori oleogeeliformulaatiota varten korkean suorituskyvyn tuotannossa.
Veden oleogeeli-vedessä-emulsioiden ultraäänihomogenointi
Water-In-Oleogel-In-Water (W / O / W) -emulsiot tarjoavat poikkeuksellisia toimintoja, mikä tekee niistä ihanteellisia elintarvikesovelluksiin. Esimerkiksi Water-In-Oleogel-In-Water emulsioiden on todettu olevan erinomainen kantaja probioottien toimittamiseen ja elintarvikkeiden aromien suojaamiseen. Ultraääniemulgointi sekoittaa tehokkaasti vesipitoiset ja öljyiset faasit kaksoisemulsioiksi eli W / O / W-emulsioiksi. Vesipisaroiden sisällyttäminen rasvatuotteiden öljypalloihin vähentää niiden rasvapitoisuutta. Öljyfaasin geeliytyminen W / O / W-emulsioissa antaa rakenteellisen eheyden ja lieventää epävakauttamistapahtumia, kuten vesipisaroiden yhteensulautumista öljyfaasissa.
Sonikaatio voi auttaa Water-In-Oleogel-In-Water (W / O / W) -emulsioiden muotoilussa helpottamalla emulsiokomponenttien dispersiota ja homogenointia. Korkean intensiteetin, matalataajuinen sonikaatio (noin 20-26 kHz: n taajuuksilla) voi hajottaa suuremmat pisarat pienemmiksi, yhtenäisemmiksi pisaroiksi, mikä edistää stabiilien emulsioiden muodostumista. Lisäksi sonikaatio voi parantaa vesipisaroiden sisällyttämistä öljyfaasiin ja parantaa oleogelaattorin dispersiota öljyfaasissa, mikä johtaa tehokkaampaan geeliytymiseen ja emulsion parempaan stabiilisuuteen. Lisäksi sonikaatio voi auttaa hallitsemaan emulsiopisaroiden kokojakaumaa, mikä johtaa emulsioihin, joilla on toivottavia ominaisuuksia, kuten parannettu rakenne, suutuntuma ja aistinvaraiset ominaisuudet.
Kaavio, joka edustaa erityyppisiä oleogeelipohjaisia emulsiojärjestelmiä.
Tutkimus ja kuva: ©Pinto et ai., 2021
Tieteellisesti todistettu: oleogeelien ultraäänidispersion tehokkuus
(2022) tutki Sonikaatiota Hielscherin sonikaattorilla UP200St käyttämällä käytettyjen sonikaatioiden vaikutusta palmuöljypohjaisten oleogeelien fysikaalisiin, lämpö- ja rakenteellisiin ominaisuuksiin ja varastointistabiilisuuteen, jotka on valmistettu käyttämällä erilaisia karnaubavahapitoisuuksia (5% tai 10%), tutkittiin ja verrattiin homogenisaattorilla valmistettuihin oleogeleihin (2000 rpm 10 min). Sonikaatio antoi valmistaa oleogeelejä, joilla oli korkeampi karnaubavahapitoisuus (10%) ja paransi tehokkaasti palmuöljypohjaisen oleogelin ominaisuuksia ja stabiilisuutta (p < 0.05).
Oleogel elintarvikesovelluksiin
Vegaanimajoneesille valmistetun oleogelin protokolla
Oleogeliin perustuva vegaaninen kulinaarinen voide
(vrt. Szymanska et al., 2024)
Ainesosia:
- rapsiöljy
- palmuöljy
- pellavaöljy
- kandelillavaha
- soijajuoma
Oleogeelit (100 g) valmistettiin seuraavasti: Ensinnäkin 3–7% kandelillavahaa (w/w) dispergoitiin puhdistetun rypsi- ja pellavaöljyjen seokseen (1:1 w/w) kuumentamalla 10 minuuttia 80 ± 1 °C:ssa vesihauteessa ja sitten sonikaatiota 10 sekunnin ajan (26 kHz, 72 W, 100% pulssi, 100% amplitudi) käyttäen ultraäänihomogenisaattoria UP200St (Hielscher Ultrasonics), varustettu titaani sonotrode S26d7: llä. Kirkasta, homogeenista seosta jäähdytettiin staattisesti termostaattikaapissa 24 tunnin ajan 20 ± 1 °C:ssa, kunnes muodostui oikea rakenne. Oleogeelit saatiin kolmessa toistossa.
Jos olet kiinnostunut majoneesin ultraääniemulgoinnista, löydät reseptin, videon ja yksityiskohtaiset tiedot täältä!
Kermatyyppisten emulsioiden valmistus ultraääni-oleogeelillä
Kermatyyppiset O/W (30/70 w/w) emulsiot (100 g) valmistettiin alustavan tutkimuksemme [38] menetelmän mukaisesti pienin muutoksin. Sekä vesifaasi (soijapapujuoma, joka sisältää 2,6% w / w proteiinia) että lipidifaasi (palmuöljy tai oleogeeli) esikuumennettiin 55 ° C: seen ja homogenoitiin välittömästi käyttämällä ultraäänihomogenisaattoria UP200St (Hielscher Ultrasonics) taajuudella 26 kHz. Käytettiin seuraavia parametreja: 100% pulssi, 80% amplitudi, sonotrodin 15 mm: n upottaminen dekantterilasin keskiosaan (kapasiteetti 200 ml). Homogenointiaika 2,5 min (τ) määritettiin teknisten testien ja alustavien testien tulosten perusteella ottaen huomioon näytteiden lämpötilan nousu (τ = 2,5 min: energiatiheys: 69,1 ± 0,4 J∙g–1, maksimilämpötila: 61,0 ± 0,3 °C). Antibakteerisena aineena vesifaasiin lisättiin 0,15 % natriumbentsoaattia (w/w).
Yleisimmin käytetyt oleogelaattorit elintarvikelaatuisille oleogeleille.
Kaavio: ©Perta-Crisan et ai., 2023.
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Sonicator UIP2000hdT Oleogelien teolliseen tuotantoon.
Kirjallisuus / Viitteet
- 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.
Faktoja, jotka kannattaa tietää
Mitä ovat Oleogelit? – Määritelmä oleogelit
Geelit edustavat kolloidityyppiä, joka koostuu kiinteästä kolmiulotteisesta verkosta, jossa nestefaasi on loukussa.
Geeliformulaatiot voidaan jakaa kahteen pääluokkaan niiden valmistuksessa käytetyn liuottimen mukaan; Hydrogeelit viittaavat tapaukseen, jossa nestefaasi on vettä, ja orgaanisia geelejä (tai oleogeleja), kun dispergoitu neste on orgaaninen liuotin ja se on rakennettu orgaanisella gelaattorilla.
Organogeelit ovat puolijäykkiä formulaatioita, joita pidetään kaksijatkuisina järjestelminä ja jotka koostuvat kahdesta faasista: geelointiaineesta ja orgaanisesta liuottimesta. Kun geelointiainetta käytetään organogeelien valmistuksessa alle 15 %:n pitoisuuksina, siinä voi tapahtua fysikaalisia ja kemiallisia muutoksia, jotka luovat itsestään muodostuvia rakenteita; nämä rakenteet kietoutuvat toisiinsa muodostaen kolmiulotteisen verkon. Orgaaninen liuotin jää geelausaineen verkoston aukkoihin ja kiinnittyy niihin. Jos käytettynä liuottimena on nestemäinen öljy, näitä formulaatioita voidaan kutsua myös oleogeeleiksi. Siksi oleogeelien avulla voidaan tutkia ominaisuuksia, joihin hydrogeelit eivät sovellu, kuten yhdisteiden hydrofobisuutta. Yksi oleogeelien tärkeimmistä eduista on mahdollisuus kuljettaa lipofiilisiä bioaktiivisia yhdisteitä, mikä on erittäin hyödyllistä sekä lääke- että elintarvikesovelluksissa. Rakenteen ja terveyshyötyjen yhteisvaikutus tukee oleogeelien tärkeää roolia uusissa elintarviketuotteissa, sillä ne voidaan räätälöidä vastaamaan elintarviketuotteen ihanteellisia ominaisuuksia ja toimimaan terveellisenä korvikkeena kiinteille rasvoille.
Ruokailuöljyjä geeliyttävät aineet voidaan jakaa karkeasti kahteen ryhmään niiden molekyylipainon perusteella: pienimolekyylipainoiset orgaaniset geeliyttäjät (LMOG) ja polymeeriset geeliyttäjät. LMOG-ryhmään kuuluvat pääasiassa vahat, sterolipohjaiset geeliyttäjät, rasvahappojohdannaiset ja monoasyyliglyserolit.
Teollisuudenaloja, joissa oleogeelejä käytetään yleisesti, ovat:
- Elintarviketeollisuus: Oleogeelejä käytetään elintarvikkeissa korvaamaan tai vähentämään kiinteiden rasvojen, kuten voin tai margariinin, pitoisuutta. Ne voidaan sisällyttää levitteisiin, margariineihin, leipomotuotteisiin, makeisiin ja jalostettuihin elintarvikkeisiin tekstuurin, suutuntuman ja säilyvyyden parantamiseksi. Oleogeelit voivat toimia myös makujen, ravintoaineiden ja toiminnallisten ainesosien kantajina elintarvikeformulaatioissa.
- Kosmetiikka ja henkilökohtainen hygienia: Kosmetiikka- ja henkilökohtaisen hygienian alalla oleogeelejä käytetään erilaisissa ihonhoito- ja hiustenhoitotuotteissa. Niitä löytyy voiteista, voiteista, balsamista ja hiusten muotoilutuotteista kosteuttavien, pehmentävien ja hoitavien ominaisuuksien tarjoamiseksi. Oleogeelit tarjoavat etuja, kuten rasvattomuuden, sujuvan levityksen ja aktiivisten ainesosien paremman kulkeutumisen iholle tai hiuksiin.
- Lääkkeet: Oleogeleillä on farmaseuttisia sovelluksia paikallisina formulaatioina lääkkeiden toimittamiseen. Ne voivat toimia tukijoina voiteille, geeleille ja transdermaalisille laastareille, jotka tarjoavat terapeuttisten aineiden hallitun vapautumisen ja paremman tunkeutumisen ihon läpi. Oleogeelit tarjoavat etuja, kuten pitkävaikutteisen kinetiikan, paremman biologisen hyötyosuuden ja paremman potilasmyöntyvyyden farmaseuttisissa formulaatioissa.
- Teollisuus- ja kosmeettiset voiteluaineet: Oleogelejä käytetään voiteluaineina teollisissa sovelluksissa, kuten metallintyöstössä, koneistuksessa ja voitelurasvoissa. Ne tarjoavat etuja, kuten korkean lämpöstabiilisuuden, hapettumiskestävyyden ja erinomaisen voitelukyvyn perinteisiin voiteluaineisiin verrattuna. Kosmeettisissa formulaatioissa oleogelit voidaan sisällyttää henkilökohtaisiin voiteluaineisiin ja hierontaöljyihin niiden sileän, tahmean koostumuksen ja pitkäkestoisten voiteluominaisuuksien vuoksi.
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreita laboratorio jotta Teollisuuden koko.