Oleogels : 초음파 처리가 Oleogel 제형을 개선하는 방법
Oleogels는 다양한 산업 분야에서 응용되는 다용도 재료로 질감, 안정성 및 기능성 측면에서 고유한 이점을 제공합니다. 프로브 형 초음파 발생기를 사용하면 oleogels의 합성 및 성능이 크게 향상되어 다양한 산업 응용 분야에 더 적합합니다.
올레오겔이란?
올레오겔(Oleogels)은 올레오겔레이터(oleogelators) 또는 겔화제(gelling agents)와 같은 구조화제의 3차원 네트워크 내에 고정된 오일상(oil phase)으로 구성된 반고체 시스템입니다. 이러한 구조제는 오일에서 젤과 같은 일관성을 만드는 데 도움이 되어 안정적이고 퍼질 수 있으며 종종 투명하거나 반투명한 제품을 만듭니다. Oleogels는 식품, 화장품, 제약 및 산업용 윤활유를 포함한 다양한 산업 분야에서 응용 분야를 찾을 수 있으며, 식품의 질감 개선, 스킨케어 품목의 보습, 의약품의 약물 전달 제어, 산업 및 화장품 제형의 향상된 윤활 특성과 같은 이점을 제공합니다.
강력한 초음파를 사용하여 올레오겔을 생산할 때, 초음파 처리로 알려진 과정, 이러한 유성 겔의 합성이 향상됩니다. 초음파 처리의 효과가 어떻게 oleogels의 형성을 촉진하는지 아래를 읽으십시오!
초음파 발생기 UP400St oleogels의 제조를 위해.
초음파 균질화는 oleogels의 제형을 촉진하고 개선합니다.
Oleogels의 초음파 혼합
초음파는 오일 단계 내에서 구조제의 분산 및 분포를 향상시켜 올레오겔의 합성을 향상시킬 수 있습니다. 올레오겔레이터를 함유한 오일 혼합물에 고강도 초음파를 가하면 구조제의 균일한 혼합 및 분산을 촉진하여 보다 균일한 겔 네트워크를 생성합니다. 또한, 초음파 처리는 더 작고 균일 한 입자의 형성을 촉진 할 수 있으며, 그 결과 올레오겔의 질감이 더 미세하고 안정성이 향상됩니다. 초음파에 의해 생성된 캐비테이션 효과는 더 큰 응집체를 방해하고 겔 매트릭스 내에서 더 작고 균일하게 분산된 구조의 형성을 촉진할 수 있습니다.
Oleogel 합성을 위한 초음파 직접 분산
분산 템플릿 올레오겔: 직접 분산 방법의 경우, 초음파 처리는 융점을 초과하는 온도에서 oleogelator를 액체 오일에 직접 분산시키는 데 사용되며, 겔 레이터 네트워크가 응고되는 냉각 단계가 뒤이어 오일을 고체 프레임 워크 내에 캡슐화하여 올레오겔을 생성합니다. 이러한 직접 초음파 분산 접근 방식을 사용하는 겔화 공정은 사용되는 구조의 특성에 따라 두 가지 별개의 네트워크 아키텍처를 생성할 수 있습니다: 결정립 구조 또는 자체 조립 네트워크.
Oleogel 합성을 위한 초음파 에멀젼
에멀젼 템플릿 올레오겔: Ultrasonic emulsion using probe-type sonication offers several advantages for oleogel synthesis, primarily by providing efficient and consistent mixing at micron- and nano-level. High-intensity ultrasonic waves create intense sonomechanical shear forces and acoustic cavitation, which break down the oil and gelator in the aqueous phase into uniformly sized droplets. This leads to a more stable and homogeneous emulsion, which is important for the formation of oleogels with desirable texture and structural properties. Additionally, the localized heating effect of sonication can enhance the dissolution and interaction of gelators within the oil phase, improving the gelation process. Consequently, ultrasonic emulsion facilitates the production of oleogels with superior stability, consistency, and performance in various applications, including food, pharmaceuticals, and cosmetics.
고처리량 생산에서 oleogel 제형을 위한 초음파 균질화기.
Water-In-Oleogel-In-Water 에멀젼의 초음파 균질화
Water-In-Oleogel-In-Water(W/O/W) 에멀젼은 식품 응용 분야에 이상적인 탁월한 기능을 제공합니다. 예를 들어, Water-In-Oleogel-In-Water 에멀젼은 프로바이오틱스를 전달하고 식품 향을 보호하는 데 탁월한 운반체로 밝혀졌습니다. 초음파 유화는 수성 및 유성상을 이중 에멀젼, 즉 W/O/W 에멀젼으로 효율적으로 혼합합니다. 지방 제품의 기름 소구 내에 수성 방울을 통합하면 지방 함량이 감소합니다. W/O/W 에멀젼에서 오일상의 겔화는 구조적 무결성을 부여하고 오일상 내에서 물방울 유착과 같은 불안정화 이벤트를 완화합니다.
초음파 처리는 에멀젼 성분의 분산 및 균질화를 촉진함으로써 Water-In-Oleogel-In-Water (W / O / W) 에멀젼의 제형을 도울 수 있습니다. 고강도, 저주파 초음파 처리 (약 20-26kHz의 주파수에서)는 더 큰 방울을 더 작고 균일 한 방울로 분해하여 안정적인 에멀젼의 형성을 촉진 할 수 있습니다. 또한, 초음파 처리는 수성 방울의 오일 상으로의 통합을 향상시키고 오일 상 내에서 올레오겔 레이터의 분산을 개선하여보다 효율적인 겔화와 에멀젼의 안정성을 향상시킬 수 있습니다. 또한, 초음파 처리는 에멀젼 방울의 크기 분포를 제어하는 데 도움이 될 수 있으며, 그 결과 향상된 질감, 입맛 및 감각 속성과 같은 바람직한 특성을 가진 에멀젼이 생성됩니다.
다양한 유형의 올레오겔 기반 에멀젼 시스템을 나타내는 구성표.
연구 및 이미지: ©Pinto et al., 2021
과학적으로 입증 된 : 올레오 겔의 초음파 분산의 효과
Noonim et al. (2022)는 Hielscher 초음파 발생기 UP200St를 사용하여 물리적, 열적, 구조적 특성 및 저장 안정성에 대한 초음파 처리의 효과를 조사했습니다. 다양한 농도의 카나우바 왁스(5% 또는 10%)를 사용하여 제조된 올레오겔을 균질화기(10분 동안 2000rpm)로 제조한 올레오겔과 비교했습니다. 초음파 처리는 더 높은 카르 나우 바 왁스 농도 (10 %)를 가진 올레오겔을 제조 할 수있게 해주고 팜유 기반 올레오겔 (p < 0.05).
식품 응용 분야를 위한 Oleogel
비건 마요네즈를 위해 생산된 Oleogel에 대한 프로토콜
올레오겔 기반 비건 컬리너리 크림
(Szymanska et al., 2024 참조)
재료:
- 유채씨유
- 팜유
- 아마인유
- 칸데릴라 왁스
- 간장 음료
올레오겔 (100g)은 다음과 같이 제조되었다 : 먼저, 3-7 % 칸델 릴라 왁스 (w / w)는 정제 된 유채씨와 아마씨 기름 (1 : 1 w / w)의 혼합물에 80 ± 1 ° C에서 10 분 동안 가열 한 다음 초음파 균질화 기 UP200St (Hielscher 초음파)를 사용하여 10 초 (26kHz, 72 W, 100 % 펄스, 100 % 진폭) 초음파 처리하고, 티타늄 sonotrode S26d7이 장착되어 있습니다. 맑고 균질한 혼합물을 적절한 구조가 형성될 때까지 20 ± 1 °C에서 24시간 동안 자동 온도 조절 캐비닛에서 정적으로 냉각시켰다. 올레오겔은 3회 반복으로 얻어졌다.
마요네즈의 초음파 유화에 관심이 있으시면 여기에서 레시피, 비디오 및 자세한 정보를 찾을 수 있습니다!
초음파 올레오겔을 이용한 크림 타입 에멀젼의 제조
크림 타입 O/W(30/70 w/w) 에멀젼(100g)은 예비 연구[38]의 절차에 따라 약간의 수정을 가하여 제조하였다. 수성상 (2.6 % w / w 단백질을 함유하는 콩 음료)과 지질 상 (팜유 또는 올레오겔)을 모두 55 ° C까지 예열하고 26 kHz의 주파수로 초음파 균질화 기 UP200St (Hielscher 초음파)를 사용하여 즉시 균질화했다. 다음 매개 변수가 사용되었습니다 : 100 % 펄스, 80 % 진폭, 비커의 중앙 부분에 sonotrode의 15mm 침지 (200mL 용량). 2.5분(τ)의 균질화 시간은 샘플의 온도 상승을 고려하여 기술 테스트 및 예비 테스트 결과를 기반으로 결정되었습니다(τ = 2.5분: 에너지 밀도: 69.1 ± 0.4 J∙g–1, 최대 온도: 61.0 ± 0.3 °C). 0.15%(w/w)의 안식향산나트륨을 항균제로서 수성상에 첨가하였다.
식품 등급 올레오겔에 가장 일반적으로 사용되는 올레오겔레이터.
계획: ©Perta-Crisan et al., 2023.
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소닉 케이터 UIP2000hdT oleogels의 공업 생산을 위해.
문헌 / 참고문헌
- 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.
알아 둘 만한 가치가 있는 사실
올레오겔이란? – 올레오겔의 정의
겔은 고체와 같은 3차원 네트워크로 구성된 일종의 콜로이드를 나타내며, 그 안에는 액상이 갇혀 있습니다.
겔 제형은 생산에 사용되는 용매에 따라 두 가지 주요 등급으로 나눌 수 있습니다. 하이드로겔은 액상이 물인 경우를 말하며, 분산된 액체가 유기용매이고 유기겔레이터에 의해 구조화된 경우를 말합니다.
유기겔은 이중연속적 시스템으로 간주되는 반강성 제형으로, 겔레이터와 유기 용매의 두 단계로 구성됩니다. gelator는, 농도에 있는 organogels의 정립에서 사용될 때 <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.
올레오겔이 일반적으로 사용되는 산업은 다음과 같습니다.
- 식품 산업: 올레오겔은 버터나 마가린과 같은 고형 지방의 함량을 대체하거나 줄이기 위해 식품에 사용됩니다. 스프레드, 마가린, 베이커리 제품, 제과 및 가공 식품에 통합하여 질감, 식감 및 선반 안정성을 향상시킬 수 있습니다. Oleogels는 또한 식품 제형에서 풍미, 영양소 및 기능성 성분의 운반체 역할을 할 수 있습니다.
- 화장품 및 퍼스널 케어: 화장품 및 퍼스널 케어 산업에서 올레오겔은 다양한 스킨케어 및 헤어 케어 제품에 활용됩니다. 그들은 크림, 로션, 밤 및 헤어 스타일링 제품에서 찾을 수 있으며 보습, 연화 및 컨디셔닝 특성을 제공합니다. 올레오겔은 번들거림이 없고 매끄럽게 바르며 활성 성분이 피부나 모발에 더 잘 전달되는 등의 장점이 있습니다.
- 제약: Oleogels는 약물 전달을 위한 국소 제형으로 약학적으로 사용됩니다. 그들은 연고, 젤 및 경피 패치의 기초 역할을 할 수 있으며, 피부를 통한 치료제의 통제 된 방출 및 향상된 침투를 제공합니다. Oleogels는 제약 제형에서 서방형 역학, 향상된 생체이용률, 향상된 환자 순응도와 같은 이점을 제공합니다.
- 산업 및 화장품 윤활유: Oleogel은 금속 가공, 기계 가공 및 윤활 그리스와 같은 산업 응용 분야에서 윤활유로 사용됩니다. 그들은 높은 열 안정성, 산화에 대한 저항성 및 기존 윤활제에 비해 우수한 윤활성과 같은 이점을 제공합니다. 화장품 제형에서 올레오겔은 매끄럽고 끈적임이 없는 질감과 오래 지속되는 윤활 특성을 위해 개인용 윤활제 및 마사지 오일에 통합될 수 있습니다.
