Oleogéis: Como a Sonicação Melhora as Formulações de Oleogéis

Os oleogéis são materiais versáteis com aplicações numa vasta gama de indústrias, oferecendo benefícios únicos em termos de textura, estabilidade e funcionalidade. A utilização de sonicadores de sonda melhora significativamente a síntese e o desempenho dos oleogéis, tornando-os mais adequados para diversas aplicações industriais.

O que são Oleogéis?

Os oleogéis são sistemas semissólidos compostos por uma fase oleosa imobilizada numa rede tridimensional de agentes estruturantes, como agentes oleogelificantes ou gelificantes. Estes agentes estruturantes ajudam a criar uma consistência semelhante à de um gel nos óleos, resultando num produto estável, fácil de espalhar e frequentemente transparente ou translúcido. Os oleogéis têm aplicações em diversas indústrias, incluindo a alimentar, a cosmética, a farmacêutica e a dos lubrificantes industriais, oferecendo benefícios como a melhoria da textura dos produtos alimentares, a hidratação em produtos de cuidados da pele, a administração controlada de fármacos em produtos farmacêuticos e a melhoria das propriedades de lubrificação em formulações industriais e cosméticas.
Quando os oleogéis são produzidos utilizando ondas ultrassónicas potentes, num processo conhecido como sonicação, a síntese destes géis à base de óleo é melhorada. Leia abaixo como os efeitos da sonicação facilitam a formação de oleogéis!

A homogeneização ultrassónica facilita e melhora a formulação de oleogéis.

Mistura Ultrassónica de Oleogéis

O tratamento ultrassónico pode melhorar a síntese de oleogéis ao favorecer a dispersão e a distribuição dos agentes estruturantes na fase oleosa. Quando se aplicam ondas ultrassónicas de alta intensidade à mistura de óleos que contém os agentes oleogelificantes, estas promovem uma mistura e uma dispersão uniformes dos agentes estruturantes, conduzindo a uma rede de gel mais homogénea. Além disso, a sonicação pode facilitar a formação de partículas mais pequenas e mais uniformes, resultando numa textura mais fina e numa maior estabilidade do oleogel. Os efeitos de cavitação gerados pelos ultrassons podem desagregar agregados maiores e promover a formação de estruturas mais pequenas e mais uniformemente dispersas na matriz do gel.

Dispersão Direta Ultrassónica para a Síntese de Oleogéis

Oleogel com uma Dispersão como Molde: No método de dispersão direta, a sonicação é utilizada para dispersar o agente oleogelificante diretamente no óleo líquido a temperaturas superiores ao seu ponto de fusão, seguindo-se uma fase de arrefecimento em que a rede do agente gelificante solidifica, encapsulando o óleo numa estrutura sólida e originando assim o oleogel. Ao utilizar esta abordagem de dispersão ultrassónica direta, o processo de gelificação pode gerar duas arquiteturas de rede distintas, dependendo da natureza do agente estruturante utilizado: conformações de cristalitos ou redes auto-organizadas.

Emulsão Ultrassónica para a Síntese de Oleogéis

Oleogel com uma Emulsão como Molde: A emulsão ultrassónica obtida por sonicação com sonda oferece várias vantagens para a síntese de oleogéis, principalmente ao proporcionar uma mistura eficiente e consistente às escalas micrométrica e nanométrica. As ondas ultrassónicas de alta intensidade criam forças intensas de cisalhamento sonomecânico e cavitação acústica, que dividem o óleo e o agente gelificante presentes na fase aquosa em gotículas de tamanho uniforme. Isto conduz a uma emulsão mais estável e homogénea, o que é importante para a formação de oleogéis com textura e propriedades estruturais desejáveis. Além disso, o efeito de aquecimento localizado da sonicação pode favorecer a dissolução e a interação dos agentes gelificantes na fase oleosa, melhorando o processo de gelificação. Consequentemente, a emulsão ultrassónica facilita a produção de oleogéis com estabilidade, consistência e desempenho superiores em diversas aplicações, incluindo as alimentares, farmacêuticas e cosméticas.

Homogeneização Ultrassónica de Emulsões de Água em Oleogel em Água

As emulsões de água em oleogel em água (W/O/W) oferecem funcionalidades excecionais que as tornam ideais para aplicações alimentares. Por exemplo, verificou-se que as emulsões de água em oleogel em água são um excelente veículo para a administração de probióticos e a proteção dos aromas alimentares. A emulsificação ultrassónica mistura eficientemente as fases aquosa e oleosa para formar emulsões duplas, ou seja, emulsões W/O/W. A incorporação de gotículas aquosas nos glóbulos de óleo dos produtos gordos reduz o seu teor de gordura. A gelificação da fase oleosa nas emulsões W/O/W confere integridade estrutural e atenua fenómenos de desestabilização, como a coalescência de gotículas de água na fase oleosa.
A sonicação pode ajudar na formulação de emulsões de água em oleogel em água (W/O/W), facilitando a dispersão e a homogeneização dos componentes da emulsão. A sonicação de alta intensidade e baixa frequência (a frequências de aprox. 20–26kHz) pode dividir gotículas maiores em gotículas mais pequenas e mais uniformes, promovendo a formação de emulsões estáveis. Além disso, a sonicação pode favorecer a incorporação de gotículas aquosas na fase oleosa e melhorar a dispersão do agente oleogelificante na fase oleosa, conduzindo a uma gelificação mais eficiente e a uma maior estabilidade da emulsão. Adicionalmente, a sonicação pode ajudar a controlar a distribuição de tamanhos das gotículas da emulsão, resultando em emulsões com propriedades desejáveis, como uma melhor textura, sensação na boca e atributos sensoriais.

Esquema representativo de diferentes tipos de sistemas de emulsão à base de oleogéis.
Estudo e imagem: ©Pinto et al., 2021

Cientificamente Comprovado: A Eficácia da Dispersão Ultrassónica de Oleogéis

Noonim et al. (2022) investigaram o efeito da sonicação utilizando o sonicador Hielscher UP200St nas propriedades físicas, térmicas e estruturais e na estabilidade durante o armazenamento de oleogéis à base de óleo de palma preparados com diferentes concentrações de cera de carnaúba (5% ou 10%), comparando-os com oleogéis preparados com um homogeneizador (2000 rpm durante 10 min). A sonicação permitiu preparar oleogéis com uma concentração mais elevada de cera de carnaúba (10%) e melhorou eficazmente as propriedades e a estabilidade do oleogel à base de óleo de palma (p < 0,05).

Oleogel para Aplicações Alimentares

Protocolo para um Oleogel Produzido para uma Maionese Vegana
 
Creme Culinário Vegano à Base de Oleogel
(cf. Szymanska et al., 2024)
 
Ingredientes:

• óleo de colza
• óleo de palma
• óleo de linhaça
• cera de candelilha
• bebida de soja

Os oleogéis (100 g) foram preparados da seguinte forma: primeiro, dispersou-se 3–7% de cera de candelilha (w/w) numa mistura de óleos refinados de colza e de linhaça (1:1 w/w), por aquecimento durante 10 min a 80 ± 1 °C num banho de água, seguido de sonicação durante 10 s (26 kHz, 72 W, 100% de pulsação, 100% de amplitude) utilizando o homogeneizador ultrassónico UP200St (Hielscher Ultrasonics), equipado com o sonotrodo de titânio S26d7. A mistura límpida e homogénea foi arrefecida em condições estáticas numa câmara termostática durante 24 h a 20 ± 1 °C, até se formar a estrutura adequada. Os oleogéis foram obtidos em três repetições.
Se tem interesse na emulsificação ultrassónica de maionese, encontrará aqui uma receita, um vídeo e informações detalhadas!

Preparação de Emulsões do Tipo Creme Utilizando o Oleogel Ultrassónico

As emulsões do tipo creme O/W (30/70 w/w) (100 g) foram preparadas de acordo com o procedimento da nossa investigação preliminar [38], com ligeiras modificações. Tanto a fase aquosa (bebida de soja contendo 2,6% w/w de proteína) como a fase lipídica (óleo de palma ou oleogel) foram pré-aquecidas até 55 °C e imediatamente homogeneizadas utilizando o homogeneizador ultrassónico UP200St (Hielscher Ultrasonics) com uma frequência de 26 kHz. Foram utilizados os seguintes parâmetros: 100% de pulsação, 80% de amplitude, imersão de 15 mm do sonotrodo na parte central do copo de precipitação (capacidade de 200 mL). O tempo de homogeneização de 2,5 min (τ) foi determinado com base nos resultados de ensaios tecnológicos e de ensaios preliminares, tendo em conta o aumento da temperatura das amostras (para τ = 2,5 min: densidade de energia: 69,1 ± 0,4 J∙g–1, temperatura máx.: 61,0 ± 0,3 °C). Adicionou-se 0,15% (w/w) de benzoato de sódio à fase aquosa como agente antibacteriano.

Agentes oleogelificantes mais frequentemente utilizados em oleogéis de qualidade alimentar.
Esquema: ©Perta-Crisan et al., 2023.