Hielscher Ultralydsteknologi

Molekylære retter og andre kulinariske anvendelser

En kort guide til principperne

af Mark Gaston

  • Det meste af indholdet i denne vejledning er oplysninger, der er let tilgængelige, men det er undertiden skrevet en måde, der ikke altid gør let læsning, medmindre du tilfældigvis er bekendt med de udtryk, der anvendes.
  • Nedenfor er vigtige hensyn til lydbehandling såsom sonotrode, amplitude etc. og deres virkninger på kulinariske anvendelser forklaret.
  • Denne vejledning nedenfor forsøger at forklare brugen af ​​ultralyd homogenisator i en mindre videnskabelig og mere kulinarisk relateret måde.

Ultralydsbølger og deres anvendelse på fødevarer

Den ultrasoniske homogenisator som en teknik har eksisteret i mange år i forskellige former, men er kun lige ved at finde vej ind i mindre målestok kulinariske applikationer. Den Homogenisator indeholder nogle avanceret elektronik, der kan konvertere og styre elektrisk strøm ind højfrekvente vibrationer af metalspids eller sonotrode.
Sonotroden bevæger primært op og ned på ganske høj frekvens over hørbare område (for eksempel 26000 gange i sekundet eller 26Khz med Uf200 ः t). Det beløb, sonotrode bevæger sig op og ned kaldes amplituden og typisk kan justeres mellem 9 og 240 um (den gennemsnitlige menneskelige hår er omkring 100 um tyk for reference). I enkle vendinger sonotroden opfører sig som et stempel bevæges op og ned i væsken.
Som sonotrode bevæger sig op og ned, mens nedsænkes i en væske, skaber områder med højt og lavt tryk i væsken omkring sonotrode dette skaber til gengæld et fænomen kendt som kavitation. Vi ser i køkkenet, at sænkning tryk (såsom i et kammer sealer) forårsager væsker til at koge ved lavere temperaturer og hæve trykket (såsom en trykkoger) forårsager væsker til at koge ved en højere temperatur.
De hastigt fluktuerende trykpulsationer på spidsen af ​​sonotrode forårsage dannelse og derefter hurtig kollaps af bobler i væsken. Alt dette sker på et minut skala men skaber enorme kræfter i væsken på grund af de hastigheder, temperaturer og tryk, der genereres af kavitation. Det er disse enorme kræfter, der kan drejes til vores fordel i køkkenet for ekstraktion af varianter ved sprængning celler eller fordeling af partikler.
En af udfordringerne i brugen af ​​dette udstyr er dog at udnytte og kontrollere denne magt på en måde, der forbedrer fødevarer og ikke ødelægger dem, bryde dem ned i mindre ønskelige forbindelser.
Den købte ultralyd homogenisator model Uf200 ः t dikterer den maksimale effekt til rådighed for brugeren og homogenisatoren selv har en række variabler, der kan bruges til at justere sine resultater, der passer til ansøgningen. I forbindelse med denne vejledning, den anvendte model var en 200 watt enhed.

sonotrode Størrelse

Størrelsen af ​​den sonotrode udstyret har en stor indvirkning på, hvordan enheden leverer sin magt.
I meget enkle vendinger, jo større overfladeareal sonotrode jo mere strøm det vil kræve at drive det på et givent amplitude. Viskositeten af ​​væsken vil også have en stor indflydelse på den nødvendige effekt til at drive sonotrode ved en given amplitude.
Forestille sonotroden som et stempel eller et stempel, hvis stemplet bevæges op og ned meget hurtigt i en gryde med tynd væske, såsom vand, det er relativt let at gøre det selv ved rimelige hastigheder, men fylde potten med en tyk sauce og samme vil ikke være sandt, vil det kræve meget mere kraft til at bevæge stemplet hurtigt op og ned i væsken på grund af den forøgede viskositet. Øge størrelsen på stemplet eller stemplet og det vil også kræve en større indsats at bevæge den op og ned i væsken.
Det samme gælder for den sonotrode. Med en stor sonotrode monteret, vil enheden skal arbejde langt hårdere for at producere en given svingningsamplitude hvis væsken har en høj viskositet end med et fluid med lav viskositet.

Forskellige sonotrode størrelser og former til forskellige anvendelser.

Sonotrodes med forskellige størrelser og former for Uf200 ः t

På ethvert givet effektindstilling en mindre sonotrode på grund af dens overfladeareal vil generere større trykfluktuationer og højere kavitation intensiteter på spidsen end en større sonotrode (som strømmen er fokuseret på et mindre sonotrode overfladeareal).
Det kan ikke være muligt at køre et større sonotrode på samme amplitude som langt mere effekt vil være påkrævet at gøre det, hvilket muligvis resulterer i nedlukning af enheden på grund af overbelastning. I dette tilfælde har størrelsen af ​​sonotroden skal reduceres eller der opnås en højere effekt enhed.
input ultralyd intensitet (På ethvert givet effektindstilling) falder med stigende overfladeareal (større sonotrodes), hvor som ultralyd magt intensitet stiger med faldende overfladeareal, eller sagt på en anden måde, en mindre sonotrode sætter en masse ultralydsstyrke i et lille område, hvor som en større sonotrode spreder magten over et større område.
Når der anvendes homogenisatoren det samlede arbejde på prøven er en kombination af Strømindgang af homogenisatoren, den bind af prøven og tid den udsættes for. For at få reproducerbare resultater, må vi overveje alle tre parametre. Forvent ikke at sætte enheden i en lille kop fyldt med væske i to minutter, og derefter få det samme resultat i en liter væske i løbet af samme periode! Lige så husk, at med små stikprøvestørrelser og høj effekt indgange, den Temperatur af prøven vil stige hurtigt. For temperaturfølsomme prøver er det bedre at anvende lavere effektindstillinger over længere perioder, så energien indlæses af homogenisatoren som varme, der skal spredes.
Overophedning af prøven kan meget vel medføre, at nogle af de meget aromaer, du forsøger at fange at undslippe systemet.
Højeffekt indgange kan også forårsage nedbrydning af prøven, som kan ses, når der anvendes visse olier. Olier når de udsættes for høje energipriser input på spidsen af ​​homogenisatoren kan nedbryde hvilket resulterer i en meget ubehagelig smag, som kun kan beskrives som smagen af ​​elektrisk brændende!
For temperaturfølsomme materialer afkøling af prøven vil forbedre resultaterne såsom ved anvendelse af et isbad eller optagelse af nogle tøris i prøven. Anvendelse af lavere indgangseffekt over en længere periode for at fordele energien ind i systemet som ikke bruger apparatet i puls-mode, hvor nogle afkøling mellem hver byge af ultralyd.
Inden for elektronik homogenisatoren, kan brugeren vælge at betjene enheden i to vigtigste former for kontrol.

Amplitude kontrol

I denne tilstand brugeren vælger% af maksimal amplitude kræves til sonotrode. Elektronikken vil derefter forsøge at køre sonotrode ved denne amplitude og justerer indgangseffekten af ​​indretningen for at opretholde den nødvendige amplitude ved sonotrode. Hvis sonotrode overfladeareal er for stort til at blive drevet på denne amplitude med den tilgængelige effekt af enheden, vil amplituden ikke nå den indstillede værdi og kan lukke ned, hvis overbelastning er nået.

Input strømstyring

I denne tilstand brugeren sætter nødvendige effekt input i watt og elektronikken justerer amplituden af ​​svingningerne for at regulere effektoptag til indstillingen brugere. I denne tilstand kan kraften overføres til væsken, der skal reguleres, og den genererede varme i væsken begrænset derfor undgår at beskadige mere følsomme prøver.

Puls-tilstand

Ud over de to driftstilstande, der er en pulserende måde, hvorved elektronikken tænde og slukke i cykler, Timingen af ​​som indstilles af brugeren fra at være på 10% af tiden og off 90% til den 90% af tiden og slukke 10%. Dette giver en pulserende virkning og er nyttig både for at begrænse den samlede effektoptag til prøven og skabe god omrøring i prøven til den oprindelige indgang er høj som elektronikken stabiliserer under hver arbejdscyklus.

Generelle tips og tricks

Ved anvendelse af homogenisatoren til infusion af varianter opnås bedre resultater, når de faste stoffer er blevet reduceret i størrelse, før de er homogeniseret, vil dette forøge overfladearealet udsat for sonotrode. Det samme princip gælder, når du bruger homogenisatoren til partikelstørrelsesreduktion. Tænk på homogenisatoren som et fint efterbehandlingsværktøj, ikke en kursuskværn! Ved reduktionen af ​​partikelstørrelser er meget af arbejdet gjort ved højhastighedskollisionerne af partikler accelereret de kræfter der genereres ved sonotroden. Meget bedre resultater opnås, hvis nogle af partikelreduktionen er færdig før sonikering. Begyndende med reduktionen af ​​bulkpartikelstørrelsen betyder allerede, at et større overfladeareal udsættes for sonikering, og at de mindre partikler hurtigere accelereres i væsken, hvilket resulterer i højere kollisioner med en kraft til yderligere nedbrydning af partikler. Mindre arbejde skal også udføres af homogenisatoren, så temperaturen styres bedre.
Da homogenisatoren virker på et ret lokaliseret niveau, er det nyttigt, når det anvendes i større prøver med flere hundrede milliliter eller mere for at give yderligere agitation for at sikre, at volumen omkring sonotroden forfriskes, hvilket sikrer fuldstændig lydbehandling af prøven. Dette gælder især for mere tyktflydende prøver. En god magnetisk omrører er en nyttig måde at opnå dette på. Agitationen hjælper også med at sikre volumen af ​​væske omkring sonotroden ikke overophedes. Ved at bruge et isbad eller tøris i stykket vil det hjælpe med at fjerne den energi, der gives ved sonificeringen. Som allerede diskuteret, hvis materialet er temperaturfølsomt, skal du bruge lavere strømindstillinger over en øget tidsperiode, og du kan også bruge pulsmodus til at begrænse temperaturerne, der genereres i prøven, så prøven kan afkøle mellem lydpulser.

Christian Mittermeier forbereder en agurkemulsion ved hjælp af Hielscher's ultralydsenhed UP200Ht

Christian Mittermeier fra den Michelin-stjerne belønnede restaurant Villa Mittermeier med Uf200 ः t under ultralydemulgering

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Kontakt os / bede om flere oplysninger

Tal med os om dine forarbejdning krav. Vi vil anbefale de bedst egnede setup og procesparametre til dit projekt.





Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.




Fakta Værd at vide

Ultralydvævshomogenisatorer henvises ofte til sonde sonicator / sonificator, sonic lyser, ultralyd disruptor, ultralydslibemaskine, sono-ruptor, sonifier, sonic dismembrator, celleforstyrrende, ultralyd dispergeringsmiddel, emulgator eller opløsningsmiddel. De forskellige vilkår er resultatet af de forskellige applikationer, der kan opfyldes af sonikering.