Oleogelen: Wéi d’Ultraschallbehandlung Oleogelformuléierunge verbessert
Olegele si villsäiteg Materialie mat Uwendungen an enger breeder Palette vun Industrien a bidden eenzegaarteg Virdeeler a puncto Textur, Stabilitéit a Funktionalitéit. D’Benotzung vun Ultraschallapparater mat Sond verbessert d’Synthes an d’Leeschtungsfäegkeet vun Olegelen däitlech, wouduerch si sech besser fir verschidden industriell Uwendungen eegnen.
Wat sinn Oleogelen?
Olegele sinn halleffest Systemer, déi aus enger Uelegphas bestinn, déi an engem dräidimensionale Netzwierk vu strukturgebende Mëttelen, wéi Oleogelatoren oder Geléiermëttelen, immobiliséiert ass. Dës strukturgebend Mëttelen hëllefen, an Ueleger eng gelaarteg Konsistenz ze schafen, wouduerch e stabiilt, sträichfäegt an dacks transparent oder transluzent Produkt entsteet. Olegele ginn a verschiddenen Industrien agesat, dorënner Liewensmëttel, Kosmetik, Pharmazeutik an industriell Schmiermëttelen. Si bidden dobäi Virdeeler wéi eng verbessert Textur a Liewensmëttelprodukter, d’Versuergung vun der Haut mat Fiichtegkeet duerch Hautfleegprodukter, eng kontrolléiert Wierkstoffofgab a pharmazeutesche Produkter a verbessert Schmiereegenschaften an industriellen a kosmetesche Formuléierungen.
Wann Olegele mat staarken Ultraschallwelle produzéiert ginn, an engem Prozess, deen Ultraschallbehandlung genannt gëtt, gëtt d’Synthes vun dësen uelegbaséierte Gele verbessert. Liest hei drënner, wéi d’Effekter vun der Ultraschallbehandlung d’Bildung vun Olegelen erliichteren!
Ultraschallapparat UP400St fir d’Hierstellung vun Olegelen.
D’Ultraschallhomogeniséierung erliichtert a verbessert d’Formuléierung vun Olegelen.
Mësche vun Olegele mat Ultraschall
D’Ultraschallbehandlung kann d’Synthes vun Olegele verbesseren, andeems si d’Dispersioun an d’Verdeelung vun de strukturgebende Mëttelen an der Uelegphas verbessert. Wann Ultraschallwelle mat héijer Intensitéit op d’Uelegmëschung mat den Oleogelatoren applizéiert ginn, fërdere si d’gläichméissegt Mëschen an d’Dispersioun vun de strukturgebende Mëttelen, wat zu engem méi homogene Gelnetzwierk féiert. Zousätzlech kann d’Ultraschallbehandlung d’Bildung vu méi klengen a méi eenheetleche Partikelen erliichteren, wat zu enger méi fenger Textur an enger verbesserter Stabilitéit vum Oleogel féiert. D’Kavitatiounseffekter, déi duerch Ultraschall entstinn, kënne méi grouss Aggregater opbriechen an d’Bildung vu méi klengen, méi gläichméisseg dispergéierte Strukturen an der Gelmatrix fërderen.
Direkt Dispersioun mat Ultraschall fir d’Oleogelsynthes
Oleogel mat enger Dispersioun als Schabloun: Bei der Method vun der direkter Dispersioun gëtt d’Ultraschallbehandlung benotzt, fir den Oleogelator bei Temperaturen iwwer sengem Schmëlzpunkt direkt an de flëssegen Ueleg ze dispergéieren. Dorop follegt eng Ofkillphas, an där d’Netzwierk vum Geléiermëttel sech verfestegt an den Ueleg an engem feste Gerëscht aschléisst, wouduerch den Oleogel entsteet. Bei dëser direkter Dispersioun mat Ultraschall kann de Geléierungsprozess zwou ënnerschiddlech Netzwierkarchitekturen ervirbréngen, ofhängeg vun der Aart vum benotzte strukturgebende Mëttel: Kristallitkonformatiounen oder Netzwierker, déi sech selwer zesummesetzen.
Emulsioun mat Ultraschall fir d’Oleogelsynthes
Oleogel mat enger Emulsioun als Schabloun: D’Emulsioun mat Ultraschall duerch den Asaz vun enger Sond bitt verschidde Virdeeler fir d’Oleogelsynthes, virun allem duerch effizient a gläichméissegt Mëschen um Mikro- an Nanoniveau. Ultraschallwelle mat héijer Intensitéit generéieren intensiv sonomechanesch Schéierkräften an akustesch Kavitatioun, déi den Ueleg an d’Geléiermëttel an der wässerlecher Phas a gläich grouss Drëpsercher zerdeelen. Dëst féiert zu enger méi stabiler an homogener Emulsioun, wat fir d’Bildung vun Olegele mat der gewënschter Textur a strukturellen Eegenschafte wichteg ass. Zousätzlech kann de lokalen Erwiermungseffekt vun der Ultraschallbehandlung d’Opléisung an d’Interaktioun vun de Geléiermëttelen an der Uelegphas verstäerken an domat de Geléierungsprozess verbesseren. Doduerch erliichtert d’Emulsioun mat Ultraschall d’Produktioun vun Olegele mat iwwerleeëner Stabilitéit, Konsistenz a Leeschtungsfäegkeet a verschiddenen Uwendungen, dorënner Liewensmëttel, Pharmazeutik a Kosmetik.
Ultraschallhomogenisator fir d’Oleogelformuléierung an der Produktioun mat héijem Duerchsaz.
Ultraschallhomogeniséierung vu Waasser-an-Oleogel-an-Waasser-Emulsiounen
Waasser-an-Oleogel-an-Waasser-Emulsiounen (W/O/W) bidden aussergewéinlech Funktionalitéiten, déi se ideal fir Liewensmëttelapplikatioune maachen. Zum Beispill gouf festgestallt, datt Waasser-an-Oleogel-an-Waasser-Emulsiounen e ganz gudden Träger fir d’Liwwere vu Probiotika an de Schutz vu Liewensmëttelarome sinn. D’Ultraschallemulgéierung vermëscht wässereg an ueleg Phasen effizient zu Duebelemulsiounen, dat heescht W/O/W-Emulsiounen. D’Abrénge vu wässeregen Drëpsen an d’Uelegkigele vu fetthaltege Produite reduzéiert hire Fettgehalt. D’Geléierung vun der Uelegphas a W/O/W-Emulsioune suergt fir strukturell Integritéit a verréngert destabiliséierend Virgäng wéi d’Zesummefléisse vu Waasserdrëpsen an der Uelegphas.
D’Ultraschallbehandlung kann d’Formuléierung vu Waasser-an-Oleogel-an-Waasser-Emulsiounen (W/O/W) ënnerstëtzen, andeems se d’Dispersioun an d’Homogeniséierung vun den Emulsiounskomponenten erliichtert. Eng Ultraschallbehandlung mat héijer Intensitéit an niddreger Frequenz (bei Frequenze vun ongeféier 20–26kHz) ka méi grouss Drëpsen a méi kleng, méi gläichméisseg Drëpsen zerleeën an esou d’Bildung vu stabilen Emulsioune fërderen. Zousätzlech kann d’Ultraschallbehandlung d’Abrénge vu wässeregen Drëpsen an d’Uelegphas verstäerken an d’Dispersioun vum Oleogelator an der Uelegphas verbesseren, wat zu enger méi effizienter Geléierung an enger méi héijer Stabilitéit vun der Emulsioun féiert. Ausserdeem kann d’Ultraschallbehandlung hëllefen, d’Gréissteverdeelung vun den Emulsiounsdrëpsen ze kontrolléieren, wouduerch Emulsioune mat gewënschten Eegenschafte wéi enger verbesserter Textur, engem verbesserte Mondgefill a verbesserte sensoresche Charakteristiken entstinn.
Schema vun de verschiddenen Zorte vun Emulsiounssystemer op Oleogelbasis.
Etüd a Bild: ©Pinto et al., 2021
Wëssenschaftlech nogewisen: D’Wierksamkeet vun der Ultraschalldispersioun vun Oleogelen
Noonim et al. (2022) hunn den Afloss vun der Ultraschallbehandlung mam Hielscher-Ultraschallapparat UP200St op déi physikalesch, thermesch a strukturell Eegenschaften an op d’Lagerstabilitéit vun Oleogelen op Palmuelegbasis ënnersicht, déi mat verschiddene Konzentratioune vu Carnaubawuess (5% oder 10%) hiergestallt goufen, a si mat Oleogele verglach, déi mat engem Homogenisator (2000 rpm fir 10 min) hiergestallt goufen. D’Ultraschallbehandlung huet et erméiglecht, Oleogele mat enger méi héijer Konzentratioun u Carnaubawuess (10%) hierzestellen, an huet d’Eegenschaften an d’Stabilitéit vum Oleogel op Palmuelegbasis effektiv verbessert (p < 0,05).
Oleogel fir Liewensmëttelapplikatiounen
Protokoll fir en Oleogel, dee fir eng vegan Mayonnaise hiergestallt gëtt
Vegan Kachcrème op Oleogelbasis
(vgl. Szymanska et al., 2024)
Zutaten:
- Rapsueleg
- Palmueleg
- Léngenueleg
- Candelillawuess
- Sojagedrénks
D’Oleogelen (100 g) goufe follgendermoossen hiergestallt: Fir d’éischt goufen 3–7% Candelillawuess (w/w) an enger Mëschung aus raffinéierte Raps- a Léngenueleg (1:1 w/w) dispergéiert, andeems d’Mëschung 10 min laang bei 80 ± 1 °C an engem Waasserbad erhëtzt an duerno 10 s laang mat Ultraschall behandelt gouf (26 kHz, 72 W, 100% Puls, 100% Amplitud). Dofir gouf den Ultraschallhomogenisator UP200St (Hielscher Ultrasonics) benotzt, dee mat der Titansonotrod S26d7 equipéiert war. Déi kloer, homogen Mëschung gouf 24 h laang bei 20 ± 1 °C an engem Thermostatschaf statesch ofgekillt, bis déi richteg Struktur entstane war. D’Oleogele goufen an dräi Widderhuelungen hiergestallt.
Wann Dir Iech fir d’Ultraschallemulgéierung vu Mayonnaise interesséiert, fannt Dir hei e Rezept, e Video an detailléiert Informatiounen!
Hierstellung vu crèmeaartegen Emulsioune mam ultraschallbehandelten Oleogel
Crèmeaarteg O/W-Emulsiounen (30/70 w/w) (100 g) goufe mat liichte Modifikatiounen no der Prozedur aus eiser virleefeger Fuerschung [38] hiergestallt. Souwuel eng wässerlech Phas (Sojagedrénks mat 2,6% w/w Protein) wéi och eng Lipidphas (Palmueleg oder Oleogel) goufe bis op 55 °C virgehëtzt an direkt mam Ultraschallhomogenisator UP200St (Hielscher Ultrasonics) bei enger Frequenz vu 26 kHz homogeniséiert. Déi follgend Parametere goufe benotzt: 100% Puls, 80% Amplitud, 15 mm Andauchdéift vun der Sonotrod am mëttleren Deel vum Becherglas (200 mL Fassungsverméigen). D’Homogeniséierungszäit vun 2,5 min (τ) gouf op Basis vun de Resultater vun technologeschen Tester a Virtester festgeluecht, woubäi déi zouhuelend Temperatur vun de Prouwe berücksichtegt gouf (fir τ = 2,5 min: Energiedicht: 69,1 ± 0,4 J∙g–1, max. Temperatur: 61,0 ± 0,3 °C). Der wässerlecher Phas gouf 0,15% (w/w) Natriumbenzoat als antibakteriellt Mëttel bäigefüügt.
Déi am heefegste benotzten Oleogelatore fir Oleogeler, déi fir Liewensmëttel gëeegent sinn.
Schema: ©Perta-Crisan et al., 2023.
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
Sonikator UIP2000hdT fir d’industriell Produktioun vun Oleogeler.
Literatur / Referenzen
- 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.
Wëssenswäertes
Wat sinn Oleogeler? – Eng Definitioun vun Oleogeler
Geler sinn eng Zort Kolloid, déi aus engem feststoffaartegen dräidimensionale Reseau besteet, an deem eng flësseg Phas agespaart ass.
Gelformuléierunge kënnen no dem Léisungsmëttel, dat fir hir Hierstellung benotzt gëtt, an zwou Haaptklassen agedeelt ginn; et schwätzt ee vun Hydrogeler, wann déi flësseg Phas Waasser ass, a vun Organogeler (oder Oleogeler), wann déi dispergéiert Flëssegkeet en organescht Léisungsmëttel ass an duerch en Organogelator strukturéiert gëtt.
Organogeler sinn hallefsteif Formuléierungen, déi als bikontinuéierlech Systemer ugesi ginn an aus zwou Phase bestinn: dem Geléiermëttel an dem organesche Léisungsmëttel. Wann d’Geléiermëttel bei der Formuléierung vun Organogeler a Konzentratioune vu manner wéi 15% benotzt gëtt, kann et physikalesch a cheemesch Ëmwandlungen duerchmaachen, déi Strukture schafen, déi sech selwer zesummesetzen; dës Strukture verflechte sech mateneen a bilden en dräidimensionale Reseau. Dat organescht Léisungsmëttel gëtt an den Tëscheräim vum Reseau vum Geléiermëttel zeréckgehalen an immobiliséiert. Wann dat benotzte Léisungsmëttel e flëssegen Ueleg ass, ass de Begrëff Oleogel och fir dës Formuléierungen ubruecht. Dofir erlaben Oleogeler et, Eegenschaften ze ënnersichen, déi net mat Hydrogeler kompatibel sinn, wéi d’Hydrophobizitéit vu Verbindungen. Ee vun den Haaptvirdeeler vun Oleogeler ass d’Méiglechkeet, lipophil bioaktiv Verbindungen ze droen, wat souwuel fir pharmazeutesch Uwendungen wéi och fir Uwendungen am Liewensmëttelberäich ganz nëtzlech ass. D’Zesummewierke vu Struktur a gesondheetleche Virdeeler ënnerstëtzt déi wichteg Roll, déi Oleogeler an neiaartege Liewensmëttelprodukter spille kënnen, well se sou ugepasst kënne ginn, datt se déi ideal Eegenschafte fir e Liewensmëttelprodukt erfëllen an dobäi als gesonden Ersatz fir fest Fetter déngen.
Substanzen, déi Iessueleger geléiere loossen, kënnen op Basis vun hirem Molekulargewiicht graff an zwou Kategorien agedeelt ginn: organesch Geléiermëttel mat niddreger Molekülmass (LMOGs) a polymer Geléiermëttel. Zu den LMOGs gehéieren haaptsächlech Wuessen, sterolbaséiert Geléiermëttel, Fettsaierderivater a Monoacylglyceroler.
Zu de Branchen, an deenen Oleogeler heefeg benotzt ginn, gehéieren:
- Liewensmëttelindustrie: Oleogeler ginn a Liewensmëttelprodukter benotzt, fir fest Fetter wéi Botter oder Margarinn ze ersetzen oder hiren Undeel ze reduzéieren. Si kënnen a Brotbeläg, Margarinnen, Bakwueren, Séisswueren a verschaffte Liewensmëttel agebaut ginn, fir d’Textur, d’Mondgefill an d’Lagerstabilitéit ze verbesseren. Oleogeler kënnen och als Dréier fir Aromen, Närstoffer a funktionell Zoutaten a Liewensmëttelformuléierungen déngen.
- Kosmetik a Kierperfleeg: An der Kosmetik- a Kierperfleegindustrie ginn Oleogeler a verschiddenen Haut- an Hoerfleegprodukter benotzt. Si kommen a Cremen, Lotiounen, Balsamen an Hoerstylingprodukter vir, fir Fiichtegkeet ze spenden, d’Haut mëll ze maachen a Fleegendeegenschaften ze bidden. Oleogeler bidde Virdeeler wéi en net fettegt Gefill, e geschmeidegt Opdroen an eng verbessert Liwwerung vu Wierkstoffer un d’Haut oder d’Hoer.
- Pharmazeutesch Uwendungen: Oleogele gi fir pharmazeutesch Uwendungen als topesch Formuléierunge fir d’Verabreechung vu Wierkstoffer agesat. Si kënnen als Grondlage fir Salben, Gelen an transdermal Ploosteren déngen an dobäi eng kontrolléiert Fräisetzung an eng verbessert Penetratioun vun therapeutesche Wierkstoffer duerch d’Haut erméiglechen. Oleogele bidden a pharmazeutesche Formuléierunge Virdeeler wéi eng verlängert Fräisetzungskinetik, eng erhéicht Bioverfügbarkeet an eng verbessert Therapietrei vun de Patienten.
- Industriell a kosmetesch Schmiermëttel: Oleogele ginn als Schmiermëttel an industriellen Uwendunge wéi der Metallveraarbechtung, der spanender Veraarbechtung an a Schmierfetter agesat. Si bidden am Verglach mat konventionelle Schmiermëttel Virdeeler wéi eng héich thermesch Stabilitéit, Oxidatiounsbeständegkeet an eng iwwerleeë Schmierfäegkeet. A kosmetesche Formuléierunge kënnen Oleogele wéinst hirer glater, net pecheger Textur an hire laang unhalende Schmiereegenschaften a Gleitmëttel fir den Intimberäich a Massageueleger integréiert ginn.
Hielscher Ultrasonics stellt Héichleeschtungs-Ultraschallhomogenisateure vun der Laborgréisst bis zur Industriegréisst hier.