Олеогель: как ультразвук улучшает составы олеогеля

Олеогели — это универсальные материалы, которые применяются в самых разных отраслях промышленности и обладают уникальными преимуществами с точки зрения текстуры, стабильности и функциональности. Использование ультразвуковых аппаратов зондового типа значительно улучшает синтез и производительность олеогелей, делая их более пригодными для различных промышленных применений.

Что такое олеогели?

Олеогели представляют собой полутвердые системы, состоящие из масляной фазы, обездвиженной внутри трехмерной сети структурирующих агентов, таких как олеогелизаторы или желирующие агенты. Эти структурирующие агенты помогают создать гелеобразную консистенцию масел, в результате чего продукт становится стабильным, растекающимся и часто прозрачным или полупрозрачным. Олеогели находят применение в различных отраслях промышленности, включая пищевую, косметическую, фармацевтическую и промышленные смазочные материалы, предлагая такие преимущества, как улучшение текстуры пищевых продуктов, увлажнение средств по уходу за кожей, контролируемая доставка лекарств в фармацевтических препаратах и улучшенные смазывающие свойства в промышленных и косметических составах.
Когда олеогели производятся с использованием мощных ультразвуковых волн, процесс, известный как ультразвуковая обработка, синтез этих гелей на масляной основе улучшается. Читайте ниже, как эффекты ультразвука способствуют образованию олеогелей!

Ультразвуковая гомогнеизация облегчает и улучшает рецептуру олеогелей.

Ультразвуковое смешивание олегелей

Ультразвуковая обработка может улучшить синтез олегелей за счет усиления диспергирования и распределения структурирующих агентов в масляной фазе. Когда ультразвуковые волны высокой интенсивности подаются на масляную смесь, содержащую олеогелятры, они способствуют равномерному смешиванию и диспергированию структурирующих агентов, что приводит к более однородной гелевой сети. Кроме того, ультразвуковая обработка может способствовать образованию более мелких и однородных частиц, что приводит к более тонкой текстуре и улучшению стабильности олеогеля. Кавитационные эффекты, создаваемые ультразвуком, могут разрушать более крупные агрегаты и способствовать образованию более мелких, более равномерно диспергированных структур внутри гелевой матрицы.

Прямое ультразвуковое диспергирование для синтеза олеогеля

Олеогель с дисперсионным шаблоном: При методе прямого диспергирования ультразвуком используется ультразвук для диспергирования олеогелизатора непосредственно в жидком масле при температурах, превышающих его температуру плавления, за которой следует фаза охлаждения, когда сеть гелеобразователей затвердевает, инкапсулируя масло в твердый каркас, таким образом, получая олеогель. Используя этот метод прямого ультразвукового диспергирования, процесс гелеобразования может привести к созданию двух различных архитектур сетей, в зависимости от природы используемого структуранта: кристаллитные конформации или самоорганизующиеся сети.

Ультразвуковая эмульсия для синтеза олеогеля

Олеогель с эмульсионным шаблоном: Ультразвуковая эмульсия с использованием зондовой ультразвука имеет ряд преимуществ для синтеза олеогеля, в первую очередь за счет обеспечения эффективного и равномерного смешивания на микронном и наноуровне. Высокоинтенсивные ультразвуковые волны создают интенсивные сономеханические сдвиговые силы и акустическую кавитацию, которые разрушают масло и гелеобразователь в водной фазе на капли одинакового размера. Это приводит к получению более стабильной и однородной эмульсии, что важно для образования олеогелей с желаемой текстурой и структурными свойствами. Кроме того, локализованный нагревательный эффект ультразвука может улучшить растворение и взаимодействие гелеобразователей в масляной фазе, улучшая процесс гелеобразования. Следовательно, ультразвуковая эмульсия облегчает производство олеогелей с превосходной стабильностью, консистенцией и производительностью в различных областях, включая пищевую, фармацевтическую и косметическую промышленность.

Ультразвуковая гомогенизация эмульсий «вода в олеогеле в воде»

Эмульсии Вода-в-олеогеле (W/O/W) обладают исключительными функциональными возможностями, что делает их идеальными для применения в пищевой промышленности. Например, было обнаружено, что эмульсии Вода-в-олеогеле являются отличным носителем для доставки пробиотиков и сохранения ароматов пищи. Ультразвуковая эмульгация эффективно смешивает водную и маслянистую фазы в двойные эмульсии, т.е. W/O/W эмульсии. Включение водных капель в масляные шарики жирных продуктов снижает содержание в них жира. Гелеобразование масляной фазы в W/O/W эмульсиях придает структурную целостность и смягчает дестабилизирующие явления, такие как коалесценция капель воды в масляной фазе.
Ультразвуковая обработка может помочь в составлении эмульсий Вода-В-Олеогеле-В-Воде (W/O/W), способствуя диспергированию и гомогенизации компонентов эмульсии. Высокоинтенсивная низкочастотная ультразвук (на частотах около 20-26 кГц) может разбивать более крупные капли на более мелкие, более однородные капли, способствуя образованию стабильных эмульсий. Кроме того, ультразвуковая обработка может усилить включение водных капель в масляную фазу и улучшить диспергирование олеогелятора в масляной фазе, что приводит к более эффективному гелеобразованию и повышению стабильности эмульсии. Кроме того, ультразвуковая обработка может помочь контролировать распределение капель эмульсии по размерам, в результате чего эмульсии обладают желаемыми свойствами, такими как улучшенная текстура, ощущение во рту и сенсорные свойства.

Схема представления различных типов эмульсионных систем на основе олеогеля.
Исследование и изображение: ©Pinto et al., 2021

Научно доказано: эффективность ультразвукового диспергирования олеогелей

Noonim et al. (2022) исследовали влияние ультразвуковой обработки с использованием ультразвукового аппарата Hielscher UP200St на физические, термические и структурные свойства, а также стабильность хранения олегелей на основе пальмового масла, приготовленных с использованием различных концентраций карнаубского воска (5% или 10%), и сравнили с олеогелями, приготовленными с помощью гомогенизатора (2000 об/мин в течение 10 мин). Ультразвуковая обработка позволила получить олеогель с более высокой концентрацией карнаубского воска (10%) и эффективно улучшила свойства и стабильность олеогеля на основе пальмового масла (p < 0.05).

Олеогель для пищевых продуктов

Протокол для олеогеля, изготовленного для веганского майонеза
 
Веганский кулинарный крем на основе олеогеля
(ср. Шиманска и др., 2024)
 
Ингредиенты:

• рапсовое масло
• пальмовое масло
• льняное масло
• канделильский воск
• Соевый напиток

Олеогели (100 г) готовили следующим образом: Сначала 3–7% канделильного воска (масса) диспергировали в смеси рафинированного рапсового и льняного масел (1:1 масса) путем нагревания в течение 10 мин при 80 ± 1 °C на водяной бане, а затем ультразвуком в течение 10 с (26 кГц, 72 Вт, 100% импульса, 100% амплитуды) с помощью ультразвукового гомогенизатора UP200St (Hielscher Ultrasonics), оснащен титановым сонотродом S26d7. Прозрачную однородную смесь статически охлаждали в термостатическом шкафу в течение 24 ч при температуре 20 ± 1 °C до образования соответствующей структуры. Олеогели получались в трех повторениях.
Если вас интересует ультразвуковая эмульгирование майонеза, то рецепт, видео и подробную информацию вы найдете здесь!

Приготовление эмульсий кремового типа с использованием ультразвукового олеогеля

Эмульсии кремового типа М/В (30/70 Вт/В) (100 г) готовили в соответствии с методикой, описанной в наших предварительных исследованиях [38], с небольшими изменениями. Как водная фаза (соевый напиток, содержащий 2,6% w/w белка), так и липидная фаза (пальмовое масло или олеогель) были предварительно нагреты до 55 °C и немедленно гомогенизированы с помощью ультразвукового гомогенизатора UP200St (Hielscher Ultrasonics) с частотой 26 кГц. Использовались следующие параметры: 100% импульс, 80% амплитуда, погружение сонотрода на 15 мм в центральную часть стакана (емкость 200 мл). Время гомогенизации 2,5 мин (τ) определяли по результатам технологических испытаний и предварительных испытаний с учетом возрастающей температуры образцов (для τ = 2,5 мин: плотность энергии: 69,1 ± 0,4 Дж∙г–1, макс. температура: 61,0 ± 0,3 °С). Бензоат натрия в концентрации 0,15% (масса) добавляли в водную фазу в качестве антибактериального средства.

Чаще всего используются олеогелизаторы для пищевых олеогелей.
Схема: ©Perta-Crisan et al., 2023.