ओलियोजेल: सोनिकेशन ओलियोजेल फॉर्मूलेशनों को कैसे बेहतर बनाता है

ओलियोजेल बहुउपयोगी पदार्थ हैं जिनका उपयोग अनेक उद्योगों में होता है और जो बनावट, स्थिरता तथा कार्यात्मकता के लिहाज़ से विशिष्ट लाभ प्रदान करते हैं। प्रोब-प्रकार के सोनिकेटरों का उपयोग ओलियोजेल के संश्लेषण और प्रदर्शन में उल्लेखनीय सुधार करता है, जिससे वे विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त बनते हैं।

ओलियोजेल क्या हैं?

ओलियोजेल अर्धठोस तंत्र हैं, जिनमें एक तेल प्रावस्था ओलियोजेल बनाने वाले कारकों या जेलकारी कारकों जैसे संरचना बनाने वाले कारकों के त्रिविमीय जाल में स्थिर रहती है। संरचना बनाने वाले ये कारक तेलों में जेल जैसी सघनता उत्पन्न करने में मदद करते हैं, जिससे एक स्थिर, फैलाने योग्य और अक्सर पारदर्शी या पारभासी उत्पाद बनता है। ओलियोजेल का उपयोग खाद्य, सौंदर्य प्रसाधन, औषधि और औद्योगिक स्नेहक सहित विभिन्न उद्योगों में होता है। वे खाद्य उत्पादों की बनावट में सुधार, त्वचा की देखभाल वाले उत्पादों में नमी प्रदान करने, औषधियों में नियंत्रित औषधि वितरण तथा औद्योगिक और सौंदर्य प्रसाधन फॉर्मूलेशनों में बेहतर स्नेहन गुणों जैसे लाभ प्रदान करते हैं।
जब ओलियोजेल शक्तिशाली अल्ट्रासाउंड तरंगों का उपयोग करके बनाए जाते हैं, जिसे सोनिकेशन कहा जाता है, तो इन तेल-आधारित जेलों के संश्लेषण में सुधार होता है। नीचे पढ़ें कि सोनिकेशन के प्रभाव ओलियोजेल के निर्माण को कैसे सुगम बनाते हैं!

अल्ट्रासोनिक समांगीकरण ओलियोजेल के फॉर्मूलेशन को सुगम बनाता है और बेहतर करता है।

ओलियोजेल का अल्ट्रासोनिक मिश्रण

अल्ट्रासोनिकेशन तेल प्रावस्था में संरचना बनाने वाले कारकों के परिक्षेपण और वितरण को बढ़ाकर ओलियोजेल के संश्लेषण में सुधार कर सकता है। जब ओलियोजेल बनाने वाले कारकों से युक्त तेल मिश्रण पर उच्च तीव्रता वाली अल्ट्रासाउंड तरंगें लागू की जाती हैं, तो वे संरचना बनाने वाले कारकों के एकसमान मिश्रण और परिक्षेपण को बढ़ावा देती हैं, जिससे अधिक समांगी जेल जाल बनता है। इसके अतिरिक्त, सोनिकेशन छोटे और अधिक एकसमान कणों के निर्माण को सुगम बना सकता है, जिससे ओलियोजेल की बनावट अधिक महीन होती है और उसकी स्थिरता बेहतर होती है। अल्ट्रासाउंड से उत्पन्न कैविटेशन प्रभाव बड़े समुच्चयों को तोड़ सकते हैं और जेल मैट्रिक्स में छोटी तथा अधिक समान रूप से परिक्षेपित संरचनाओं के निर्माण को बढ़ावा दे सकते हैं।

ओलियोजेल संश्लेषण के लिए अल्ट्रासोनिक प्रत्यक्ष परिक्षेपण

परिक्षेपण को साँचे के रूप में उपयोग करके बनाया गया ओलियोजेल: प्रत्यक्ष परिक्षेपण विधि में, सोनिकेशन का उपयोग ओलियोजेल बनाने वाले कारक को उसके गलनांक से अधिक तापमान पर सीधे तरल तेल में परिक्षेपित करने के लिए किया जाता है। इसके बाद शीतलन चरण होता है, जिसमें जेलकारी कारक का जाल ठोस हो जाता है और तेल को एक ठोस ढाँचे में समाहित कर लेता है, जिससे ओलियोजेल बनता है। इस प्रत्यक्ष अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण पद्धति का उपयोग करने पर, जेल बनने की प्रक्रिया में प्रयुक्त संरचनाकारक की प्रकृति के अनुसार दो अलग-अलग प्रकार की जाल संरचनाएँ बन सकती हैं: सूक्ष्म क्रिस्टलीय विन्यास या स्वतः संयोजित जाल।

ओलियोजेल संश्लेषण के लिए अल्ट्रासोनिक इमल्शन

इमल्शन को साँचे के रूप में उपयोग करके बनाया गया ओलियोजेल: प्रोब-प्रकार के सोनिकेशन का उपयोग करके बनाया गया अल्ट्रासोनिक इमल्शन ओलियोजेल संश्लेषण के लिए कई लाभ प्रदान करता है, मुख्यतः माइक्रोन और नैनो स्तर पर कुशल तथा सुसंगत मिश्रण उपलब्ध कराकर। उच्च तीव्रता वाली अल्ट्रासोनिक तरंगें प्रबल ध्वनि-यांत्रिक अपरूपण बल और ध्वनिक कैविटेशन उत्पन्न करती हैं, जो जलीय प्रावस्था में मौजूद तेल और जेलकारी कारक को एकसमान आकार की बूँदों में तोड़ देते हैं। इससे अधिक स्थिर और समांगी इमल्शन बनता है, जो वांछनीय बनावट और संरचनात्मक गुणों वाले ओलियोजेल के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण है। इसके अतिरिक्त, सोनिकेशन का स्थानीय तापन प्रभाव तेल प्रावस्था में जेलकारी कारकों के घुलने और उनकी पारस्परिक क्रिया को बढ़ा सकता है, जिससे जेल बनने की प्रक्रिया बेहतर होती है। परिणामस्वरूप, अल्ट्रासोनिक इमल्शन खाद्य, औषधि और सौंदर्य प्रसाधन सहित विभिन्न अनुप्रयोगों में उत्कृष्ट स्थिरता, सघनता और प्रदर्शन वाले ओलियोजेल के उत्पादन को सुगम बनाता है।

वॉटर-इन-ओलियोजेल-इन-वॉटर इमल्शनों का अल्ट्रासोनिक समांगीकरण

जल-में-ओलियोजेल-में-जल (W/O/W) इमल्शन असाधारण कार्यात्मक गुण प्रदान करते हैं, जो उन्हें खाद्य अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाते हैं। उदाहरण के लिए, जल-में-ओलियोजेल-में-जल इमल्शन प्रोबायोटिक्स पहुँचाने और खाद्य पदार्थों की सुगंध को सुरक्षित रखने के लिए उत्कृष्ट वाहक पाए गए हैं। अल्ट्रासोनिक इमल्सीकरण जलीय और तैलीय प्रावस्थाओं को कुशलतापूर्वक मिलाकर दोहरे इमल्शन, अर्थात W/O/W इमल्शन बनाता है। वसायुक्त उत्पादों की तेल गोलिकाओं के भीतर जलीय बूँदों को समाविष्ट करने से उनकी वसा की मात्रा घटती है। W/O/W इमल्शन में तेल प्रावस्था का जेलीकरण संरचनात्मक अखंडता प्रदान करता है और तेल प्रावस्था के भीतर जल की बूँदों के आपस में मिल जाने जैसी अस्थिरता उत्पन्न करने वाली घटनाओं को कम करता है।
सोनिकेशन इमल्शन के घटकों के परिक्षेपण और समांगीकरण को सुगम बनाकर जल-में-ओलियोजेल-में-जल (W/O/W) इमल्शन के निर्माण में सहायता कर सकता है। उच्च तीव्रता वाला, निम्न आवृत्ति का सोनिकेशन (लगभग 20-26kHz की आवृत्तियों पर) बड़ी बूँदों को छोटी, अधिक एकसमान बूँदों में तोड़ सकता है, जिससे स्थिर इमल्शन के निर्माण को बढ़ावा मिलता है। इसके अतिरिक्त, सोनिकेशन तेल प्रावस्था में जलीय बूँदों के समावेशन को बढ़ा सकता है और तेल प्रावस्था के भीतर ओलियोजेल बनाने वाले कारक के परिक्षेपण को बेहतर बना सकता है, जिससे अधिक कुशल जेलीकरण होता है और इमल्शन की स्थिरता बढ़ती है। इसके अलावा, सोनिकेशन इमल्शन की बूँदों के आकार वितरण को नियंत्रित करने में सहायता कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप बेहतर बनावट, मुखानुभूति और संवेदी विशेषताओं जैसे वांछनीय गुणों वाले इमल्शन बनते हैं।

विभिन्न प्रकार की ओलियोजेल-आधारित इमल्शन प्रणालियों को दर्शाने वाला आरेख।
अध्ययन और चित्र: ©Pinto et al., 2021

वैज्ञानिक रूप से प्रमाणित: ओलियोजेल के अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण की प्रभावशीलता

Noonim et al. (2022) ने कार्नौबा मोम की विभिन्न सांद्रताओं (5% या 10%) का उपयोग करके तैयार किए गए ताड़ के तेल पर आधारित ओलियोजेल के भौतिक, तापीय और संरचनात्मक गुणों तथा भंडारण स्थिरता पर Hielscher सोनिकेटर UP200St से किए गए सोनिकेशन के प्रभाव का अध्ययन किया और उनकी तुलना होमोजेनाइज़र से तैयार किए गए ओलियोजेल (2000 rpm पर 10 min तक) से की। सोनिकेशन से कार्नौबा मोम की अधिक सांद्रता (10%) वाले ओलियोजेल तैयार करना संभव हुआ और ताड़ के तेल पर आधारित ओलियोजेल के गुणों तथा स्थिरता में प्रभावी सुधार हुआ (p < 0.05)।

खाद्य अनुप्रयोगों के लिए ओलियोजेल

वीगन मेयोनेज़ के लिए तैयार किए गए ओलियोजेल की कार्यविधि
 
ओलियोजेल पर आधारित वीगन पाक क्रीम
(तुलना के लिए देखें Szymanska et al., 2024)
 
सामग्री:

• रेपसीड का तेल
• ताड़ का तेल
• अलसी का तेल
• कैंडेलिला मोम
• सोया पेय

ओलियोजेल (100 g) निम्न प्रकार से तैयार किए गए: सबसे पहले, परिष्कृत रेपसीड और अलसी के तेलों के मिश्रण (1:1 w/w) में 3–7% कैंडेलिला मोम (w/w) को जल स्नान में 80 ± 1 °C पर 10 min तक गर्म करके और फिर टाइटेनियम सोनोट्रोड S26d7 से सुसज्जित अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र UP200St (Hielscher Ultrasonics) का उपयोग करके 10 s तक सोनिकेशन (26 kHz, 72 W, 100% पल्स, 100% आयाम) द्वारा परिक्षेपित किया गया। पारदर्शी, समांगी मिश्रण को तापस्थैतिक कैबिनेट में 20 ± 1 °C पर 24 h तक स्थिर अवस्था में ठंडा किया गया, जब तक कि उचित संरचना नहीं बन गई। ओलियोजेल तीन पुनरावृत्तियों में प्राप्त किए गए।
यदि आप मेयोनेज़ के अल्ट्रासोनिक इमल्सीकरण में रुचि रखते हैं, तो आपको यहाँ विधि, वीडियो और विस्तृत जानकारी मिलेगी!

अल्ट्रासोनिक विधि से तैयार ओलियोजेल का उपयोग करके क्रीम जैसे इमल्शन तैयार करना

क्रीम-प्रकार के O/W (30/70 w/w) इमल्शन (100 g) हमारे प्रारंभिक शोध [38] में दी गई विधि में मामूली संशोधन करके तैयार किए गए। जलीय प्रावस्था (2.6% w/w प्रोटीन युक्त सोयाबीन पेय) और लिपिड प्रावस्था (पाम तेल या ओलियोजेल), दोनों को पहले 55 °C तक गर्म किया गया और तुरंत 26 kHz आवृत्ति वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र UP200St (Hielscher Ultrasonics) का उपयोग करके समांगीकृत किया गया। निम्नलिखित प्राचलों का उपयोग किया गया: 100% पल्स, 80% आयाम, बीकर (200 mL क्षमता) के मध्य भाग में सोनोट्रोड का 15 mm तक डुबाव। 2.5 min (τ) का समांगीकरण समय तकनीकी परीक्षणों और प्रारंभिक परीक्षणों के परिणामों के आधार पर, नमूनों के बढ़ते तापमान को ध्यान में रखते हुए निर्धारित किया गया (τ = 2.5 min के लिए: ऊर्जा घनत्व: 69.1 ± 0.4 J∙g–1, अधिकतम तापमान: 61.0 ± 0.3 °C)। जलीय प्रावस्था में जीवाणुरोधी एजेंट के रूप में 0.15% (w/w) सोडियम बेंजोएट मिलाया गया।

खाद्य-ग्रेड ओलियोजेल के लिए सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले ओलियोजेलकारक।
आरेख: ©Perta-Crisan et al., 2023.