Oleogélek: hogyan javítja az ultrahangos kezelés az oleogél-készítményeket?
Az oleogélek sokoldalú anyagok, amelyek számos iparágban alkalmazhatók, és egyedülálló előnyöket kínálnak az állag, a stabilitás és a funkcionalitás terén. A szondás ultrahangos készülékek használata jelentősen javítja az oleogélek előállítását és teljesítményét, így alkalmasabbá teszi őket különféle ipari alkalmazásokra.
Mik azok az oleogélek?
Az oleogélek félszilárd rendszerek, amelyekben az olajfázist szerkezetképző anyagok, például oleogélképzők vagy gélesítőszerek háromdimenziós hálózata rögzíti. Ezek a szerkezetképző anyagok elősegítik a gélszerű állag kialakulását az olajokban, így stabil, kenhető, gyakran átlátszó vagy áttetsző terméket eredményeznek. Az oleogéleket különféle iparágakban alkalmazzák, többek között az élelmiszeriparban, a kozmetikai iparban, a gyógyszeriparban és az ipari kenőanyagok területén. Előnyeik közé tartozik az élelmiszerek állagának javítása, a bőrápoló termékek hidratáló hatása, a gyógyszerkészítmények szabályozott hatóanyag-leadása, valamint az ipari és kozmetikai készítmények jobb kenési tulajdonságai.
Ha az oleogéleket nagy teljesítményű ultrahanghullámok segítségével állítják elő – az ultrahangos kezelésnek nevezett eljárással –, javul ezeknek az olajalapú géleknek az előállítása. Olvassa el alább, hogyan segítik elő az ultrahangos kezelés hatásai az oleogélek kialakulását!
UP400St ultrahangos készülék oleogélek előállításához.
Az ultrahangos homogenizálás megkönnyíti és javítja az oleogél-készítmények előállítását.
Oleogélek ultrahangos keverése
Az ultrahangos kezelés javíthatja az oleogélek előállítását azáltal, hogy fokozza a szerkezetképző anyagok diszpergálását és eloszlását az olajfázisban. Amikor az oleogélképzőket tartalmazó olajkeveréket nagy intenzitású ultrahanghullámokkal kezelik, azok elősegítik a szerkezetképző anyagok egyenletes keveredését és diszpergálását, ami homogénebb gélhálózatot eredményez. Emellett az ultrahangos kezelés elősegítheti kisebb és egyenletesebb részecskék kialakulását, ami finomabb állagot és az oleogél jobb stabilitását eredményezi. Az ultrahang által keltett kavitációs hatások szétbonthatják a nagyobb aggregátumokat, és elősegíthetik kisebb, egyenletesebben eloszló struktúrák kialakulását a gélmátrixon belül.
Közvetlen ultrahangos diszpergálás oleogélek előállításához
Diszperziós sablon alapján kialakított oleogél: A közvetlen diszpergálási módszerben ultrahangos kezeléssel diszpergálják az oleogélképzőt közvetlenül a folyékony olajba, az olvadáspontját meghaladó hőmérsékleten. Ezt hűtési szakasz követi, amelyben a gélképző hálózata megszilárdul, és szilárd vázba zárja az olajat, így létrehozva az oleogélt. Ezzel a közvetlen ultrahangos diszpergálási megközelítéssel a gélesedési folyamat két különböző hálózati szerkezetet hozhat létre a felhasznált szerkezetképző anyag jellegétől függően: krisztallitkonformációkat vagy önszerveződő hálózatokat.
Ultrahangos emulzióképzés oleogélek előállításához
Emulziós sablon alapján kialakított oleogél: A szondás ultrahangos kezeléssel végzett emulzióképzés számos előnyt kínál az oleogélek előállításában, elsősorban azáltal, hogy hatékony és egyenletes keverést biztosít mikro- és nanométeres szinten. A nagy intenzitású ultrahanghullámok erős szonomechanikai nyíróerőket és akusztikus kavitációt hoznak létre, amelyek a vizes fázisban lévő olajat és gélképzőt egyenletes méretű cseppekre bontják. Ez stabilabb és homogénebb emulziót eredményez, ami fontos a kívánt állagú és szerkezeti tulajdonságú oleogélek kialakításához. Emellett az ultrahangos kezelés helyi melegítő hatása fokozhatja a gélképzők oldódását és kölcsönhatását az olajfázison belül, javítva a gélesedési folyamatot. Következésképpen az ultrahangos emulzióképzés elősegíti a kiválóbb stabilitású, állagú és teljesítményű oleogélek előállítását különféle alkalmazásokhoz, többek között az élelmiszeriparban, a gyógyszeriparban és a kozmetikai iparban.
Ultrahangos homogenizátor oleogél-készítmények előállításához nagy termelési kapacitású gyártásban.
Víz–oleogél–víz emulziók ultrahangos homogenizálása
A víz–oleogél–víz (W/O/W) emulziók kivételes funkcionális tulajdonságokat kínálnak, amelyek ideálissá teszik őket élelmiszeripari alkalmazásokhoz. Megállapították például, hogy a víz–oleogél–víz emulziók kiváló hordozók a probiotikumok célba juttatásához és az élelmiszeraromák megőrzéséhez. Az ultrahangos emulgeálás hatékonyan egyesíti a vizes és olajos fázisokat kettős emulziókká, azaz W/O/W emulziókká. A vizes cseppek beépítése a zsíros termékek olajcseppjeibe csökkenti azok zsírtartalmát. A W/O/W emulziók olajfázisának gélesítése szerkezeti szilárdságot biztosít, és mérsékli a destabilizáló folyamatokat, például a vízcseppek összeolvadását az olajfázison belül.
Az ultrahangos kezelés segítheti a víz–oleogél–víz (W/O/W) emulziók előállítását az emulzió összetevőinek diszpergálása és homogenizálása révén. A nagy intenzitású, alacsony frekvenciájú ultrahangos kezelés (kb. 20–26kHz frekvencián) a nagyobb cseppeket kisebb, egyenletesebb cseppekre bonthatja, elősegítve a stabil emulziók kialakulását. Emellett az ultrahangos kezelés fokozhatja a vizes cseppek beépülését az olajfázisba, és javíthatja az oleogélképző diszpergálását az olajfázison belül, ami hatékonyabb gélesedést és az emulzió nagyobb stabilitását eredményezi. Továbbá az ultrahangos kezelés segíthet szabályozni az emulziócseppek méreteloszlását, így olyan kívánatos tulajdonságokkal rendelkező emulziókat eredményezhet, mint a jobb állag, szájérzet és érzékszervi jellemzők.
A különböző típusú oleogélalapú emulziós rendszereket bemutató ábra.
Tanulmány és kép: ©Pinto et al., 2021
Tudományosan bizonyított: az oleogélek ultrahangos diszpergálásának hatékonysága
Noonim et al. (2022) a Hielscher UP200St ultrahangos készülékkel végzett ultrahangos kezelés hatását vizsgálták a különböző karnaubaviasz-koncentrációkkal (5% vagy 10%) előállított, pálmaolajalapú oleogélek fizikai, termikus és szerkezeti tulajdonságaira, valamint tárolási stabilitására, és összehasonlították őket a homogenizátorral előállított oleogélekkel (2000 rpm, 10 min időtartamig). Az ultrahangos kezelés lehetővé tette a nagyobb karnaubaviasz-koncentrációjú (10%) oleogélek előállítását, és hatékonyan javította a pálmaolajalapú oleogél tulajdonságait és stabilitását (p < 0,05).
Oleogél élelmiszeripari alkalmazásokhoz
Vegán majonézhez előállított oleogél készítésének protokollja
Oleogélalapú vegán főzőkrém
(vö. Szymanska et al., 2024)
Összetevők:
- repceolaj
- pálmaolaj
- lenmagolaj
- kandelillaviasz
- szójaital
Az oleogéleket (100 g) a következőképpen állították elő: először 3–7% kandelillaviaszt (w/w) diszpergáltak finomított repceolaj és lenmagolaj keverékében (1:1 w/w), vízfürdőben 10 min időtartamig, 80 ± 1 °C-on melegítve, majd 10 s időtartamú ultrahangos kezeléssel (26 kHz, 72 W, 100% impulzus, 100% amplitúdó), S26d7 titánszonotródával felszerelt UP200St ultrahangos homogenizátor (Hielscher Ultrasonics) használatával. A tiszta, homogén keveréket termosztatikus szekrényben, mozgatás nélkül hűtötték 24 h időtartamig, 20 ± 1 °C-on, amíg a megfelelő szerkezet kialakult. Az oleogéleket három ismétlésben állították elő.
Ha érdekli a majonéz ultrahangos emulgeálása, itt receptet, videót és részletes információkat talál!
Krémjellegű emulziók előállítása ultrahanggal készített oleogél felhasználásával
A krémjellegű O/W (30/70 w/w) emulziókat (100 g) az előzetes kutatásunkban [38] ismertetett eljárás szerint, kisebb módosításokkal állították elő. Mind a vizes fázist (2,6% w/w fehérjét tartalmazó szójaital), mind a lipidfázist (pálmaolaj vagy oleogél) előmelegítették 55 °C-ig, majd azonnal homogenizálták UP200St ultrahangos homogenizátorral (Hielscher Ultrasonics), 26 kHz frekvencián. A következő paramétereket alkalmazták: 100% impulzus, 80% amplitúdó, a szonotróda 15 mm-es bemerítése a főzőpohár középső részén (200 mL űrtartalom). A 2,5 min homogenizálási időt (τ) technológiai vizsgálatok és előzetes tesztek eredményei alapján határozták meg, figyelembe véve a minták növekvő hőmérsékletét (τ = 2,5 min esetén: energiasűrűség: 69,1 ± 0,4 J∙g–1, max. hőmérséklet: 61,0 ± 0,3 °C). Antibakteriális szerként 0,15% (w/w) nátrium-benzoátot adtak a vizes fázishoz.
Az élelmiszeripari minőségű oleogélekhez leggyakrabban használt oleogélképzők.
Ábra: ©Perta-Crisan et al., 2023.
Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezzen tőlünk!
UIP2000hdT ultrahangos készülék oleogélek ipari előállításához.
Szakirodalom / Hivatkozások
- 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.
Hasznos tudnivalók
Mik azok az oleogélek? – Az oleogélek meghatározása
A gélek a kolloidok olyan típusát képviselik, amely szilárdszerű, háromdimenziós hálózatból áll, és ebbe folyadékfázis van bezárva.
A gélkészítmények az előállításukhoz használt oldószer szerint két fő osztályba sorolhatók: hidrogélekről beszélünk, ha a folyadékfázis víz, és organogélekről (vagy oleogélekről), ha a diszpergált folyadék szerves oldószer, amelynek szerkezetét organogélképző alakítja ki.
Az organogélek félmerev készítmények, amelyeket két folytonos fázisból álló rendszereknek tekintenek; két fázisuk a gélképző és a szerves oldószer. Az organogélek készítésében 15%-nál kisebb koncentrációban használt gélképző fizikai és kémiai átalakulásokon mehet keresztül, amelyek önszerveződő struktúrákat hoznak létre; ezek a struktúrák egymásba fonódva háromdimenziós hálózatot alkotnak. A szerves oldószer a gélképző hálózatának hézagaiban marad és rögzül. Ha a használt oldószer folyékony olaj, akkor ezekre a készítményekre az oleogél kifejezés is megfelelő. Az oleogélek így lehetővé teszik olyan tulajdonságok vizsgálatát, amelyekkel a hidrogélek nem összeegyeztethetők, például a vegyületek hidrofób jellegét. Az oleogélek egyik fő előnye, hogy lipofil bioaktív vegyületeket hordozhatnak, ami mind a gyógyszeripari, mind az élelmiszeripari alkalmazásokban rendkívül hasznos. A szerkezet és az egészségügyi előnyök együttes hatása alátámasztja azt a fontos szerepet, amelyet az oleogélek az új élelmiszertermékekben betölthetnek, mivel az élelmiszertermék ideális tulajdonságaihoz igazíthatók, és a szilárd zsírok egészséges helyettesítőjeként szolgálhatnak.
Az étkezési olajokat gélesítő anyagok molekulatömegük alapján hozzávetőlegesen két kategóriába sorolhatók: kis molekulatömegű szerves gélképzők (LMOGs) és polimer gélképzők. Az LMOGs csoportjába elsősorban viaszok, szterolalapú gélképzők, zsírsavszármazékok és monoacil-glicerinek tartoznak.
Az oleogéleket gyakran alkalmazó iparágak közé tartoznak:
- Élelmiszeripar: Az oleogéleket élelmiszerekben a szilárd zsírok, például a vaj vagy a margarin helyettesítésére vagy mennyiségük csökkentésére használják. Kenhető készítményekbe, margarinokba, sütőipari termékekbe, édességekbe és feldolgozott élelmiszerekbe építhetők be az állag, a szájérzet és a tárolási stabilitás javítása érdekében. Az oleogélek aromák, tápanyagok és funkcionális összetevők hordozóiként is szolgálhatnak élelmiszer-készítményekben.
- Kozmetikumok és testápolás: A kozmetikai és testápolási iparban az oleogéleket különféle bőr- és hajápoló termékekben használják. Krémekben, testápolókban, balzsamokban és hajformázó termékekben fordulnak elő hidratáló, bőrpuhító és kondicionáló tulajdonságaik miatt. Az oleogélek olyan előnyöket kínálnak, mint a zsíros érzet hiánya, a könnyű felvitel, valamint a hatóanyagok jobb eljuttatása a bőrbe vagy a hajba.
- Gyógyszeripar: Az oleogéleket a gyógyszeriparban helyileg alkalmazható, gyógyszerhatóanyagok bevitelére szolgáló készítményekként használják. Kenőcsök, gélek és transzdermális tapaszok alapjául szolgálhatnak, szabályozott hatóanyag-leadást és a terápiás hatóanyagok jobb bőrön át történő bejutását biztosítva. Gyógyszerkészítményekben az oleogélek olyan előnyöket kínálnak, mint az elnyújtott hatóanyag-leadási kinetika, a fokozott biológiai hozzáférhetőség és a betegek jobb együttműködése a kezelésben.
- Ipari és kozmetikai kenőanyagok: Az oleogéleket kenőanyagként használják olyan ipari alkalmazásokban, mint a fémmegmunkálás, a forgácsolás és a kenőzsírok. A hagyományos kenőanyagokhoz képest olyan előnyöket kínálnak, mint a nagy hőstabilitás, az oxidációval szembeni ellenállás és a kiválóbb kenőképesség. Kozmetikai készítményekben az oleogélek intim síkosítókba és masszázsolajokba építhetők be sima, nem ragadós állaguk és hosszan tartó kenési tulajdonságaik miatt.
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorokat gyárt a laboratóriumi mérettől az ipari méretig.