المطبخ الجزيئي وتطبيقات الطهي الأخرى
تعمل الموجات فوق الصوتية على تغيير الطريقة التي يعد بها الطهاة وعلماء الأغذية الأطعمة والمشروبات: الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية والنقع والاستحلاب والتجانس هي التطبيقات الرئيسية لأجهزة الموجات فوق الصوتية لإبداعات الطهي. من الاستخلاص السريع إلى المستحلبات الحريرية والمستحلبات الحريرية والروائح العطرية المكثفة، تعمل الموجات فوق الصوتية على تطوير مذاقات وقوامات رائعة. ستتعرف في هذه المقالة على كيفية استخدام الطهاة وتقنيي الأغذية للتجويف بالموجات فوق الصوتية لإعادة ابتكار كل شيء من الكوكتيلات إلى الكونسوميهات.
دليل موجز للمبادئ
مقال ضيف بقلم مارك غاستون
- معظم محتوى هذا الدليل عبارة عن معلومات متاحة بسهولة ، ومع ذلك يتم كتابتها أحيانا بطريقة لا تجعل القراءة سهلة دائما إلا إذا كنت على دراية بالمصطلحات المستخدمة.
- أدناه ، يتم شرح المصطلحات الهامة للصوتنة مثل sonotrode ، السعة وما إلى ذلك وآثارها على تطبيقات الطهي.
- يحاول هذا الدليل أدناه شرح استخدام الخالط بالموجات فوق الصوتية بطريقة أقل علمية وأكثر ارتباطا بالطهي.
الموجات فوق الصوتية وتطبيقها على الغذاء
كان الخالط بالموجات فوق الصوتية كتقنية موجودا منذ سنوات عديدة بأشكال مختلفة ، ولكنه يجد طريقه فقط إلى تطبيقات الطهي على نطاق أصغر. يحتوي الخالط على بعض الإلكترونيات المتطورة التي يمكنها تحويل الطاقة الكهربائية والتحكم فيها إلى اهتزازات عالية التردد للطرف المعدني أو سونوترودي.
يتحرك sonotrode بشكل أساسي لأعلى ولأسفل بتردد عال جدا فوق النطاق المسموع (على سبيل المثال 26000 مرة في الثانية أو 26 كيلو هرتز مع سونياتور UP200Ht). تسمى الكمية التي يتحرك بها سونوترود لأعلى ولأسفل السعة ويمكن تعديلها عادة بين 9 و 240 ميكرومتر (يبلغ متوسط سمك شعر الإنسان حوالي 100 ميكرومتر كمرجع). بعبارات بسيطة ، يتصرف sonotrode مثل مكبس يتحرك لأعلى ولأسفل في السائل.
كما يتحرك sonotrode صعودا وهبوطا في حين مغمورة في السائل، فإنه يخلق مناطق من الضغط العالي والمنخفض داخل السائل حول sonotrode وهذا بدوره يخلق ظاهرة تعرف باسم التجويف. نرى في المطبخ أن خفض الضغط (كما هو الحال في سدادة الغرفة) يتسبب في غليان السوائل في درجات حرارة منخفضة ورفع الضغط (مثل قدر الضغط) يتسبب في غليان السوائل عند درجة حرارة أعلى.
تتسبب نبضات الضغط المتذبذبة بسرعة عند طرف القطب الصوتي في تكوين فقاعات داخل السائل ثم انهيارها السريع. يحدث كل هذا على نطاق دقيق ولكنه يخلق قوى هائلة داخل السائل بسبب السرعات ودرجات الحرارة والضغوط الناتجة عن التجويف. هذه القوى الضخمة هي التي يمكن تحويلها لصالحنا في المطبخ من أجل استخراج النكهات ب تمزق الخلايا, الاستحلابأو انهيار الجسيمات.
UP200Ht – الخالط بالموجات فوق الصوتية ل mixology ونضج الشيخوخة من المشروبات الروحية
تعرف على المزيد حول الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية لموس الشوكولاتة النباتي!
ومع ذلك ، فإن أحد التحديات في استخدام هذه المعدات هو تسخير هذه القوة والتحكم فيها بطريقة تعزز الأطعمة.
المشتراة مجانس بالموجات فوق الصوتية طراز UP200Ht يحدد الطاقة القصوى المتاحة للمستخدم، كما أن المجانس نفسه لديه عدد من المتغيرات التي يمكن استخدامها لضبط أدائه بما يتناسب مع التطبيق. ولغرض هذا الدليل، كان الطراز المستخدم هو جهاز الصوتيات Hielscher بقوة 200 واط.
سونوترودي الحجم
يؤثر حجم القطب الصوتي المركب تأثيراً كبيراً على كيفية توصيل الوحدة لقوتها.
بعبارات بسيطة للغاية ، كلما زادت مساحة سطح sonotrode ، زادت الطاقة التي ستحتاجها لقيادتها بأي سعة معينة. سيكون لزوجة السائل أيضا تأثير كبير على الطاقة المطلوبة لدفع sonotrode بسعة معينة.
تخيل سونوترود كمكبس أو مكبس ، إذا تم تحريك المكبس لأعلى ولأسفل بسرعة كبيرة في وعاء من سائل رقيق مثل الماء ، فمن السهل نسبيا القيام بذلك حتى بسرعات معقولة ، ولكن املأ الوعاء بصلصة سميكة ولن يكون الأمر نفسه صحيحا ، سيتطلب الأمر المزيد من الطاقة لتحريك المكبس بسرعة لأعلى ولأسفل في السائل بسبب زيادة اللزوجة. قم بزيادة حجم المكبس أو المكبس وسيتطلب أيضا بذل المزيد من الجهد لتحريكه لأعلى ولأسفل في السائل.
وينطبق الشيء نفسه على سونوترودي. مع تركيب sonotrode كبير ، سيتعين على الوحدة العمل بجدية أكبر لإنتاج سعة معينة من التذبذب إذا كان السائل يحتوي على لزوجة عالية مقارنة بسائل منخفض اللزوجة.
أحجام مختلفة للسونوترود الصوتي لـ جهاز صوتي طراز UP200Ht
عند أي إعداد معين للطاقة، فإن السونوترود الأصغر حجمًا بسبب مساحة سطحه سيولد تقلبات ضغط أكبر وشدة تجويف أعلى عند الطرف مقارنةً بالسونوترود الأكبر حجمًا (حيث أن الطاقة تتركز على مساحة سطح السونوترود الأصغر حجمًا).
قد لا يكون من الممكن قيادة سونوترود أكبر بنفس السعة حيث ستكون هناك حاجة إلى مزيد من الطاقة للقيام بذلك ، مما قد يؤدي إلى إغلاق الوحدة بسبب الحمل الزائد. في هذه الحالة ، يجب تقليل حجم sonotrode أو الحصول على وحدة طاقة أعلى.
تنخفض شدة الموجات فوق الصوتية (في أي إعداد طاقة معين) مع زيادة مساحة السطح (سونوتروديس أكبر) ، حيث تزداد كثافة الطاقة بالموجات فوق الصوتية مع انخفاض مساحة السطح ، أو بعبارة أخرى ، يضع سونوترودي أصغر الكثير من الطاقة بالموجات فوق الصوتية في منطقة صغيرة ، حيث ينتشر سونوترودي أكبر الطاقة على مساحة أكبر.
باستخدام جهاز Hielscher UIP1000hdT بالموجات فوق الصوتية Hielscher UIP1000hdT، يصنع الشيف ديجيمبر مستحلبات ذات نكهة استثنائية للصلصات والتتبيلات والخل - بقوام ونكهات لا يمكن للطرق التقليدية تحقيقها.
يولد صوتنة عالية الكثافة التجويف الصوتي، مما يتيح تكوين مستحلبات فائقة الدقة. تحافظ تقنية الخلط هذه على النكهات وتزيد من ثباتها وتتيح تركيبات جديدة للمكونات.
يُستخدم على نطاق واسع في فن الطهي والمزج والطعام R&D، يعمل الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية على إعادة تعريف ما هو ممكن - بدءًا من تركيبات الأغذية ذات العلامات النظيفة إلى الروائح المغلفة بالنانو في المشروبات.
تتوفر مجانسات Hielscher الصوتية كمجانسات صغيرة محمولة باليد بالإضافة إلى معالجات صناعية كبيرة الحجم للأغذية التجارية & معالجة المشروبات. إن التطبيقات التي تتراوح ما بين الخلط والاستحلاب، واستخلاص النكهات والمركبات النشطة بيولوجيًا، ونقع المشروبات والصبغات، وتتبيل اللحوم وترطيبها أو تعتيق النبيذ والمشروبات الروحية والخل وإنضاجها، تجعل من استخدام أجهزة Hielscher الصوتية في المطابخ الإبداعية الأداة المفضلة للطهاة!
قد يؤدي ارتفاع درجة حرارة العينة إلى هروب بعض الروائح التي تحاول التقاطها من النظام.
قد تتسبب مدخلات الطاقة العالية أيضا في تدهور العينة ، كما يتضح عند استخدام زيوت معينة. يمكن أن تتحلل الزيوت عند تعرضها لمدخلات الطاقة العالية عند طرف الخالط مما ينتج عنه طعم مزعج للغاية لا يمكن وصفه إلا بأنه طعم الاحتراق الكهربائي!
بالنسبة للمواد الحساسة لدرجة الحرارة ، سيؤدي تبريد العينة إلى تحسين النتائج مثل استخدام حمام جليدي أو إدراج بعض الثلج الجاف في العينة. يساعد استخدام مدخلات طاقة أقل على مدى فترة أطول على تشتيت الطاقة المنبعثة في النظام كما يفعل استخدام الوحدة في وضع النبض الذي يسمح ببعض التبريد بين كل دفعة من الموجات فوق الصوتية.
داخل إلكترونيات الخالط ، يمكن للمستخدم اختيار تشغيل الوحدة في وضعين رئيسيين للتحكم.
التحكم في السعة
في هذا الوضع يختار المستخدم النسبة المئوية من السعة القصوى المطلوبة ل sonotrode. ستحاول الإلكترونيات بعد ذلك قيادة sonotrode بهذه السعة وستقوم بضبط طاقة الإدخال للجهاز للحفاظ على السعة المطلوبة في sonotrode. إذا كانت مساحة سطح sonotrode كبيرة جدا بحيث لا يمكن قيادتها بهذه السعة بالطاقة المتاحة للوحدة ، فلن تصل السعة إلى القيمة المحددة وقد يتم إيقاف تشغيلها إذا تم الوصول إلى حالة الحمل الزائد.
تستخدم الموجات فوق الصوتية في المطبخ الجزيئي والخلطات لخلق نكهات فريدة. يستخدم Hielscher Sonicator UP200Ht لاستخراج الرائحة ، ونقع المشروبات الروحية ، وتحضير المرارة وعمر المشروبات الكحولية والنبيذ.
التحكم في طاقة الإدخال
في هذا الوضع ، يقوم المستخدم بتعيين مدخلات الطاقة المطلوبة بالواط وستقوم الإلكترونيات بضبط سعة التذبذبات من أجل تنظيم طاقة الإدخال لإعداد المستخدمين. يسمح هذا الوضع بتنظيم الطاقة المنقولة إلى السائل وبالتالي فإن الحرارة المتولدة في السائل محدودة لتجنب تلف العينات الأكثر حساسية.
وضع النبض
بالإضافة إلى وضعي التشغيل ، هناك وضع النبض ، حيث يتم تشغيل وإيقاف تشغيل الإلكترونيات في دورات ، يتم ضبط توقيته من قبل المستخدم من التشغيل بنسبة 10٪ من الوقت وإيقاف 90٪ إلى 90٪ من الوقت وإيقاف التشغيل بنسبة 10٪. يعطي هذا تأثيرا نابضا ومفيدا للحد من مدخلات الطاقة الإجمالية للعينة وخلق تحريض جيد داخل العينة إلى أن يكون الإدخال الأولي مرتفعا مع استقرار الإلكترونيات خلال كل دورة عمل.
تلميحات عامة والحيل
عند استخدام الخالط لضخ النكهات ، يتم الحصول على نتائج أفضل عندما يتم تقليل حجم المواد الصلبة قبل تجانسها ، وهذا سيزيد من مساحة السطح المعرضة ل سونوترودي. ينطبق نفس المبدأ عند استخدام الخالط ل تقليل حجم الجسيمات. فكر في الخالط كأداة تشطيب جيدة ، وليس مطحنة دورة! في الحد من أحجام الجسيمات ، يتم إنجاز الكثير من العمل عن طريق تصادمات الجسيمات عالية السرعة ، مما أدى إلى تسريع القوى المتولدة في سونوترودي. سيتم الحصول على نتائج أفضل بكثير إذا تم إجراء بعض تقليل الجسيمات قبل الصوتنة. بدءا من تقليل حجم الجسيمات السائبة الذي تم إجراؤه بالفعل يعني أن مساحة سطح أكبر تتعرض للصوتنة وأن الجسيمات الأصغر سيتم تسريعها في السائل بسرعة أكبر ، مما يؤدي إلى تصادمات أعلى مع قوة لتحطيم الجسيمات. ستحتاج أيضا إلى القيام بعمل أقل بواسطة الخالط ، مما يسمح بالتحكم في درجة الحرارة بشكل أفضل.
نظرا لأن الخالط يعمل على مستوى محلي تماما ، فمن المفيد عند استخدامه مع عينات أكبر من عدة مئات من المليلتر أو أكثر لتوفير تحريض إضافي لضمان تحديث الحجم حول سونوترودي ، مما يضمن صوتنة كاملة للعينة. هذا ينطبق بشكل خاص على العينات الأكثر لزوجة. يعد النمام المغناطيسي الجيد طريقة مفيدة لتحقيق ذلك. يساعد التحريض أيضا في ضمان عدم ارتفاع درجة حرارة حجم السائل حول سونوترودي سيساعد استخدام حمام جليدي أو قطع ثلج جافة في العينة على إزالة الطاقة التي تنقلها الصوتنة. كما تمت مناقشته بالفعل ، إذا كانت المادة حساسة لدرجة الحرارة ، فاستخدم إعدادات طاقة أقل على مدى فترة زمنية متزايدة أو استخدم وضع النبض للحد من درجات الحرارة المتولدة في العينة مما يسمح للعينة بالتبريد بين النبضات الصوتية.
كريستيان ميترماير من مطعم فيلا ميترماير الحائز على نجمة ميشلان مع UP200Ht أثناء الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية
اتصل بنا! / اسألنا!
أدب
- Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
- Astráin-Redín, Leire; Ciudad-Hidalgo, Salomé; Raso, Javier; Condon, Santiago; Cebrián, Guillermo; Álvarez, Ignacio (2019): Application of High-Power Ultrasound in the Food Industry. InTechOpen 2019.
- Belgheisi S., Motamedzadegan A., Milani J.M., Rashidi L., Rafe A. (2021): Impact of ultrasound processing parameters on physical characteristics of lycopene emulsion. Journal of Food Science and Technology 58(2), 2021. 484-493.
حقائق تستحق المعرفة
غالبا ما يشار إلى مجانسات الأنسجة بالموجات فوق الصوتية باسم مسبار سونيكاتور / سونيفيكاتور ، محلل صوتي ، معطل بالموجات فوق الصوتية ، طاحونة بالموجات فوق الصوتية ، سونو تمزق ، سونو ، مفكك صوتي ، معطل للخلايا ، مشتت بالموجات فوق الصوتية ، مستحلب أو مذيب. تنتج الشروط المختلفة عن التطبيقات المختلفة التي يمكن الوفاء بها عن طريق الصوتنة.
