Oleogels: Cum Sonicare îmbunătățește formulările Oleogel
Oleogelii sunt materiale versatile cu aplicații într-o gamă largă de industrii, oferind beneficii unice în ceea ce privește textura, stabilitatea și funcționalitatea. Utilizarea sonicatorilor de tip sondă îmbunătățește semnificativ sinteza și performanța oleogelilor, făcându-le mai potrivite pentru diverse aplicații industriale.
Ce sunt Oleogels?
Oleogelii sunt sisteme semisolide compuse dintr-o fază uleioasă imobilizată într-o rețea tridimensională de agenți de structurare, cum ar fi oleogelatori sau agenți de gelifiere. Acești agenți de structurare ajută la crearea unei consistențe asemănătoare gelului în uleiuri, rezultând un produs stabil, tartinabil și adesea transparent sau translucid. Oleogelii găsesc aplicații în diverse industrii, inclusiv alimente, cosmetice, farmaceutice și lubrifianți industriali, oferind beneficii precum îmbunătățirea texturii produselor alimentare, hidratarea articolelor de îngrijire a pielii, livrarea controlată a medicamentelor în produsele farmaceutice și proprietăți îmbunătățite de lubrifiere în formulările industriale și cosmetice.
Când oleogelii sunt produși folosind unde puternice cu ultrasunete, un proces cunoscut sub numele de sonicare, sinteza acestor geluri pe bază de ulei este îmbunătățită. Citiți mai jos cum efectele sonicare facilita formarea de oleogels!
Sonicator UP400ST pentru prepararea oleogelilor.
Homogneizarea cu ultrasunete facilitează și îmbunătățește formularea oleogelilor.
Amestecarea cu ultrasunete de oleogels
Ultrasonication poate îmbunătăți sinteza oleogels prin îmbunătățirea dispersiei și distribuției agenților de structurare în faza de ulei. Atunci când undele cu ultrasunete de înaltă intensitate sunt aplicate amestecului de ulei care conține oleogelatorii, acestea promovează amestecarea și dispersia uniformă a agenților de structurare, ducând la o rețea de gel mai omogenă. În plus, sonicare poate facilita formarea de particule mai mici și mai uniforme, rezultând o textură mai fină și o stabilitate îmbunătățită a oleogelului. Efectele de cavitație generate de ultrasunete pot perturba agregatele mai mari și pot promova formarea de structuri mai mici, mai uniform dispersate în matricea gelului.
Dispersie directă cu ultrasunete pentru sinteza oleogel
Oleogel cu șablon de dispersie: Pentru metoda de dispersie directă, sonicare este utilizat pentru a dispersa oleogelator direct în ulei lichid la temperaturi care depășesc punctul său de topire, urmată de o fază de răcire în cazul în care rețeaua gelator solidifică, încapsularea uleiului într-un cadru solid, rezultând astfel oleogel. Folosind această abordare directă de dispersare cu ultrasunete, procesul de gelare poate genera două arhitecturi distincte de rețea, în funcție de natura structurantului utilizat: conformații cristalite sau rețele auto-asamblate.
Emulsie cu ultrasunete pentru sinteza oleogel
Oleogel cu șablon de emulsie: Emulsia ultrasonică realizată prin sonicare cu sondă oferă numeroase avantaje pentru sinteza oleogelului, în primul rând prin asigurarea unei omogenizări eficiente și uniforme la nivel micronic și nanometric. Undele ultrasonice de intensitate ridicată generează forțe de forfecare sonomecanice intense și cavitație acustică, care descompun uleiul și agentul de gelificare din faza apoasă în picături de dimensiuni uniforme. Acest lucru duce la o emulsie mai stabilă și mai omogenă, ceea ce este important pentru formarea oleogelurilor cu textura și proprietățile structurale dorite. În plus, efectul de încălzire localizată al sonicației poate spori dizolvarea și interacțiunea agenților de gelificare în faza uleioasă, îmbunătățind procesul de gelificare. În consecință, emulsia ultrasonică facilitează producția de oleogeluri cu stabilitate, consistență și performanță superioare în diverse aplicații, inclusiv în industria alimentară, farmaceutică și cosmetică.
Omogenizator cu ultrasunete pentru formularea oleogel în producția de mare capacitate.
Omogenizarea cu ultrasunete a emulsiilor apă-în-oleogel-în-apă
Emulsiile Water-In-Oleogel-In-Water (W / O / W) oferă funcționalități excepționale care le fac ideale pentru aplicații alimentare. De exemplu, emulsiile Water-In-Oleogel-In-Water s-au dovedit a fi un purtător excelent pentru furnizarea de probiotice și protejarea aromelor alimentare. Emulsionarea cu ultrasunete amestecă eficient fazele apoase și uleioase în emulsii duble, adică emulsii W / O / W. Încorporarea picăturilor apoase în globulele de ulei ale produselor grase scade conținutul lor de grăsimi. Gelarea fazei de ulei în emulsii W / O / W conferă integritate structurală și atenuează evenimentele de destabilizare, cum ar fi coalescența picăturilor de apă în faza uleioasă.
Sonicare poate ajuta în formularea de apă-în-oleogel-în-apă (W / O / W) emulsii prin facilitarea dispersiei și omogenizarea componentelor emulsie. Sonicare de înaltă intensitate, de joasă frecvență (la frecvențe de aproximativ 20-26kHz) poate descompune picăturile mai mari în picături mai mici, mai uniforme, promovând formarea de emulsii stabile. În plus, sonicare poate spori încorporarea picăturilor apoase în faza de ulei și de a îmbunătăți dispersia oleogelator în faza de ulei, ceea ce duce la gelare mai eficientă și stabilitate sporită a emulsiei. În plus, sonicare poate ajuta pentru a controla distribuția dimensiunii picăturilor de emulsie, rezultând emulsii cu proprietăți dorite, ar fi textura îmbunătățită, senzație de gură, și atribute senzoriale.
Schemă reprezentând diferite tipuri de sisteme de emulsie pe bază de oleogel.
Studiu și imagine: ©Pinto și colab., 2021
Dovedit științific: eficacitatea dispersiei cu ultrasunete a oleogelilor
Noonim et al. (2022) a investigat efectul sonicare folosind sonicator Hielscher UP200St asupra proprietăților fizice, termice, și structurale și stabilitatea de depozitare a oleogelilor pe bază de ulei de palmier preparate folosind diferite concentrații de ceară de carnauba (5% sau 10%) au fost investigate și comparate cu oleogels preparate cu un omogenizator (2000 rpm pentru 10 min). Sonicare a permis prepararea oleogelilor cu o concentrație mai mare de ceară de carnauba (10%) și a îmbunătățit în mod eficient proprietățile și stabilitatea oleogelului pe bază de ulei de palmier (p < 0.05).
Oleogel pentru aplicații alimentare
Protocol pentru un oleogel produs pentru o maioneză vegană
Crema culinara vegana pe baza de Oleogel
(cf. Szymanska et al., 2024)
Ingrediente:
- ulei de rapiță
- ulei de palmier
- ulei de in
- ceară de candelilla
- băutură de soia
Oleogelii (100 g) au fost preparați după cum urmează: În primul rând, 3-7% ceară de candelilla (w / w) a fost dispersată într-un amestec de uleiuri rafinate de rapiță și semințe de in (1: 1 w / w) prin încălzire timp de 10 min la 80 ± 1 °C într-o baie de apă și apoi sonicare pentru 10 s (26 kHz, 72 W, 100% puls, 100% amplitudine) folosind omogenizatorul cu ultrasunete UP200St (Hielscher Ultrasonics), echipat cu sonotrode din titan S26d7. Amestecul limpede și omogen a fost răcit static într-un dulap termostatic timp de 24 de ore la 20 ± 1 °C, până când s-a format structura corespunzătoare. Oleogelii au fost obținuți în trei repetări.
Dacă sunteți interesat de emulsionarea cu ultrasunete a maionezei, veți găsi rețetă, video și informații detaliate aici!
Prepararea emulsiilor de tip cremă folosind oleogelul cu ultrasunete
Emulsiile de tip O / W (30/70 w / w) (100 g) au fost preparate conform procedurii în cercetarea noastră preliminară [38] cu mici modificări. Atât o fază apoasă (băutură de soia care conține 2,6% g/g proteine), cât și o fază lipidică (ulei de palmier sau oleogel) au fost preîncălzite până la 55 °C și omogenizate imediat prin utilizarea omogenizatorului cu ultrasunete UP200St (Hielscher Ultrasonics) cu o frecvență de 26 kHz. Au fost utilizați următorii parametri: 100% puls, 80% amplitudine, 15 mm imersie a sonotrodului în partea centrală a paharului (capacitate 200 ml). Timpul de omogenizare de 2,5 min (τ) a fost determinat pe baza rezultatelor testelor tehnologice și testelor preliminare, ținând cont de creșterea temperaturii probelor (pentru τ = 2,5 min: densitatea energetică: 69,1 ± 0,4 J∙g–1, temperatura max.: 61,0 ± 0,3 °C). Benzoatul de sodiu de 0,15% (g/g) a fost adăugat la faza apoasă ca agent antibacterian.
Cele mai frecvent utilizate oleogelatoare pentru oleogeli de calitate alimentară.
Schemă: ©Perța-Crișan și colab., 2023.
Contactează-ne! / Întreabă-ne!
Sonicator UIP2000hdT pentru producția industrială de oleogel.
Literatură / Referințe
- 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.
Fapte care merită știute
Ce sunt Oleogels? – O definiție a oleogelilor
Gelurile reprezintă un tip de coloid, care constă dintr-o rețea tridimensională solidă, în care este prinsă o fază lichidă.
Formulările de gel pot fi împărțite în două clase majore în funcție de solventul utilizat pentru producerea lor; Hidrogelurile se referă la cazul în care faza lichidă este apă, iar organogelii (sau oleogelii) atunci când lichidul dispersat este un solvent organic și este structurat de un organogelator.
Organogelurile sunt formulări semirigide considerate sisteme bicontinue, alcătuite din două faze: agentul de gelificare și solventul organic. Agentul de gelificare, atunci când este utilizat în formularea organogelurilor în concentrații mai mici de 15%, poate suferi transformări fizice și chimice care creează structuri autoasamblate; aceste structuri se întrepătrund, formând o rețea tridimensională. Solventul organic este reținut și imobilizat în spațiile rețelei agentului de gelificare. Dacă solventul utilizat este un ulei lichid, atunci termenul de oleogel este, de asemenea, adecvat pentru aceste formulări. Prin urmare, oleogelurile permit explorarea unor proprietăți cu care hidrogelurile nu sunt compatibile, cum ar fi hidrofobicitatea compușilor. Unul dintre principalele avantaje ale oleogelurilor este posibilitatea de a transporta compuși bioactivi lipofili, ceea ce prezintă o utilitate deosebită atât în aplicațiile farmaceutice, cât și în cele alimentare. Acțiunea combinată dintre structură și beneficiile pentru sănătate susține rolul important pe care îl pot avea oleogelurile în produsele alimentare inovatoare, deoarece acestea pot fi adaptate pentru a îndeplini proprietățile ideale ale unui produs alimentar, acționând ca un substitut sănătos pentru grăsimile solide.
Substanțele care gelifică uleiurile comestibile pot fi împărțite, în linii mari, în două categorii, în funcție de greutatea lor moleculară: agenți de gelificare organici cu masă moleculară redusă (LMOG) și agenți de gelificare polimerici. LMOG-urile includ în principal ceruri, agenți de gelificare pe bază de steroli, derivați ai acizilor grași și monoacilgliceroli.
Industriile, în cazul în care oleogels sunt utilizate în mod obișnuit, includ:
- Industria alimentară: Oleogelii sunt utilizați în produsele alimentare pentru a înlocui sau reduce conținutul de grăsimi solide, cum ar fi untul sau margarina. Acestea pot fi încorporate în produse tartinabile, margarine, produse de panificație, produse de cofetărie și alimente procesate pentru a îmbunătăți textura, senzația gurii și stabilitatea raftului. Oleogelii pot servi, de asemenea, ca purtători pentru arome, substanțe nutritive și ingrediente funcționale în formulările alimentare.
- Cosmetice și îngrijire personală: În industria cosmetică și de îngrijire personală, oleogelii sunt utilizați în diverse produse de îngrijire a pielii și de îngrijire a părului. Acestea pot fi găsite în creme, loțiuni, balsamuri și produse de coafură pentru a oferi proprietăți de hidratare, emoliență și condiționare. Oleogelii oferă avantaje precum lipsa de grăsime, aplicarea lină și livrarea îmbunătățită a ingredientelor active pe piele sau păr.
- Produse farmaceutice: Oleogelii au aplicații farmaceutice ca formulări topice pentru livrarea medicamentelor. Acestea pot servi ca baze pentru unguente, geluri și plasturi transdermici, asigurând eliberarea controlată și îmbunătățirea penetrării agenților terapeutici prin piele. Oleogelii oferă avantaje, cum ar fi cinetica cu eliberare prelungită, biodisponibilitatea îmbunătățită și conformitatea îmbunătățită a pacienților în formulările farmaceutice.
- Lubrifianți industriali și cosmetici: Oleogelii sunt utilizați ca lubrifianți în aplicații industriale, cum ar fi prelucrarea metalelor, prelucrarea și lubrifierea unsorilor. Acestea oferă avantaje precum stabilitate termică ridicată, rezistență la oxidare și lubrifiere superioară în comparație cu lubrifianții convenționali. În formulările cosmetice, oleogelii pot fi încorporați în lubrifianți personali și uleiuri de masaj pentru textura lor netedă, nelipicioasă și proprietățile de lubrifiere de lungă durată.
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la Laborator spre dimensiunea industrială.