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!

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: Ultraääniemulsio, jossa käytetään koetintyyppistä sonikaatiota, tarjoaa useita etuja oleogeelisynteesille, ensisijaisesti tarjoamalla tehokkaan ja johdonmukaisen sekoituksen mikroni- ja nanotasolla. Korkean intensiteetin ultraääniaallot luovat voimakkaita sonomekaanisia leikkausvoimia ja akustista kavitaatiota, jotka hajottavat öljyn ja gelaattorin vesifaasissa tasakokoisiksi pisaroiksi. Tämä johtaa stabiilimpaan ja homogeenisempaan emulsioon, joka on tärkeä oleogeelien muodostumiselle, joilla on toivottava rakenne ja rakenteelliset ominaisuudet. Lisäksi sonikoinnin paikallinen lämmitysvaikutus voi parantaa gelaattoreiden liukenemista ja vuorovaikutusta öljyfaasissa, mikä parantaa geeliytymisprosessia. Näin ollen ultraääniemulsio helpottaa oleogeelien tuotantoa, joilla on erinomainen stabiilisuus, johdonmukaisuus ja suorituskyky eri sovelluksissa, mukaan lukien elintarvikkeet, lääkkeet ja kosmetiikka.

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.