Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Cocina molecular y otras aplicaciones culinarias

Una Breve Guía de Principios

por Mark Gaston

  • La mayor parte del contenido de esta guía es información que está fácilmente disponible, sin embargo, a veces se escribe de una manera que no siempre hacen una lectura fácil a menos que usted esté familiarizado con los términos utilizados.
  • A continuación, se explican los términos más importantes de tratamiento con ultrasonidos como sonotrodo, etc. amplitud y sus efectos en aplicaciones culinarias.
  • Esta guía a continuación intenta explicar el uso del homogeneizador de ultrasonidos de una manera menos científico y más culinaria relacionada.

Las ondas de ultrasonido y su Aplicación a la Alimentación

El homogeneizador de ultrasonidos como técnica ha existido desde hace muchos años en diversas formas, pero sólo se acaba de encontrar su camino en aplicaciones culinarias escala más pequeña. El homogeneizador contiene algunos electrónica sofisticada que puede convertir y controlar la energía eléctrica en vibraciones de alta frecuencia de la punta de metal o sonotrodo.
El sonotrodo se mueve principalmente hacia arriba y abajo en bastante alta frecuencia por encima del rango audible (por ejemplo 26000 veces por segundo o 26kHz con el UP200Ht). La cantidad que el sonotrodo se mueve hacia arriba y hacia abajo se llama la amplitud y típicamente se puede ajustar entre 9 y 240 m (el cabello humano promedio es de alrededor de 100 m de espesor para la referencia). En términos simples, el sonotrodo se comporta como un pistón que se mueve arriba y abajo en el líquido.
A medida que el sonotrodo se mueve hacia arriba y hacia abajo mientras se está inmerso en un líquido, crea zonas de alta y baja presión dentro del líquido alrededor del sonotrodo esto a su vez crea un fenómeno conocido como cavitación. Vemos en la cocina que la reducción de la presión (tal como en un sellador de cámara) provoca líquidos a hervir a temperaturas más bajas y el aumento de la presión (tal como una olla a presión) hace que los líquidos a hervir a una temperatura más alta.
Las pulsaciones de presión rápidamente fluctuantes en la punta del sonotrodo provocan la formación y colapso entonces rápida de burbujas dentro del líquido. Todo esto ocurre en una escala de minutos, pero crea enormes fuerzas dentro del líquido debido a las velocidades, temperaturas y presiones generadas por el cavitación. Son estas enormes fuerzas que se pueden convertir a nuestra ventaja en la cocina para la extracción de sabores por la ruptura de las células o desglose de partículas.
Uno de los retos en el uso de este equipo, sin embargo es de aprovechar y controlar este poder de una manera que mejora los alimentos y no las destruye, dividiéndolas en compuestos menos deseables.
El modelo homogeneizador ultrasónico comprado UP200Ht dicta la potencia máxima disponible para el usuario y el homogeneizador en sí tiene un número de variables que se pueden utilizar para ajustar su funcionamiento para adaptarse a la aplicación. Para el propósito de esta guía, el modelo utilizado fue una 200 vatios unidad.

Tamaño sonotrodo

El tamaño de la sonotrodo equipada, tiene un efecto importante sobre cómo la unidad entrega su potencia.
En términos muy simples, cuanto mayor sea el área de superficie del sonotrodo, mayor será la potencia que requerirá para impulsarlo en cualquier amplitud dada. La viscosidad del fluido también tendrá una gran influencia en la potencia requerida para conducir el sonotrodo a una amplitud dada.
Imagine el sonotrodo como un pistón o émbolo, si el pistón se mueve hacia arriba y hacia abajo muy rápido en una olla de líquido fino tal como agua que es relativamente fácil de hacer por lo que incluso a velocidades razonables, sin embargo llenar el bote con una salsa espesa y la mismo no será verdadera, se requerirá mucha más potencia para mover el pistón rápidamente hacia arriba y hacia abajo en el líquido debido a la mayor viscosidad. Aumentar el tamaño del pistón o émbolo y también requerirá más esfuerzo para moverlo hacia arriba y hacia abajo en el líquido.
Lo mismo es cierto del sonotrodo. Con una gran sonotrodo montado, la unidad tendrá que trabajar mucho más difícil para producir una amplitud dada de la oscilación si el líquido tiene una viscosidad alta que con un fluido de baja viscosidad.

Diversos tamaños y formas de sonotrodos para diversas aplicaciones.

Sonotrodos con diferentes tamaños y formas para la UP200Ht

En cualquier nivel de potencia dado una sonotrodo más pequeña debido a su área de superficie va a generar fluctuaciones de presión más grandes y mayor cavitación intensidades en la punta de un sonotrodo más grande (como la potencia se centra en el área de la superficie de un sonotrodo más pequeñas).
Puede que no sea posible conducir un sonotrodo más grande a la misma amplitud en la medida se requerirá más potencia para hacerlo, posiblemente resultando en la parada de la unidad debido a la sobrecarga. En este caso el tamaño del sonotrodo tiene que ser reducida o puede obtener una unidad de potencia más alto.
la entrada intensidad de ultrasonido (A cualquier nivel de potencia dado) disminuye con el aumento de área de superficie (sonotrodos más grandes), en tanto que la intensidad de potencia de ultrasonidos aumenta con la disminución de superficie, o dicho de otra manera, un sonotrodo menor pone una gran cantidad de energía ultrasónica en un área pequeña, donde como un sonotrodo más grande se extiende el poder sobre un área mayor.
Cuando se utiliza el homogeneizador el trabajo total realizado sobre la muestra es una combinación de la entrada de alimentación del homogeneizador, el volumen de la muestra y la hora que está expuesto. Con el fin de obtener resultados reproducibles, debemos tener en cuenta los tres parámetros. No hay que esperar para poner el dispositivo en una pequeña taza llena de líquido durante dos minutos y luego obtener el mismo resultado en un litro de líquido durante el mismo período de tiempo! Igualmente recordar que con pequeños tamaños de muestra y entradas de alta potencia, el temperatura de la muestra se elevará rápidamente. Para las muestras sensibles a la temperatura que es mejor utilizar la configuración de energía más bajas durante períodos más largos, permitiendo que la energía introducida por el homogeneizador en forma de calor a disipar.
El sobrecalentamiento de la muestra también puede causar algunos de los mismos aromas que están tratando de capturar a escapar del sistema.
entradas de alta potencia también pueden causar la degradación de la muestra, como se puede ver cuando se utilizan ciertos aceites. Aceites cuando se expone a las entradas de alta energía en la punta del homogeneizador pueden descomponer lo que resulta en un sabor muy desagradable que sólo puede ser descrito como el sabor a quemado eléctrica!
Para la temperatura materiales sensibles enfriamiento de la muestra va a mejorar los resultados tal como usando un baño de hielo o la inclusión de un poco de hielo seco en la muestra. El uso de entradas de alimentación más bajas durante un período más largo ayuda a dispersar la energía liberada en el sistema como no utilizar la unidad en modo de pulso que permite un enfriamiento entre cada ráfaga de ultrasonido.
Dentro de la electrónica del homogeneizador, el usuario puede optar por operar la unidad en dos modos principales de control.

control de amplitud

En este modo el usuario elige el% de la amplitud máxima necesaria para el sonotrodo. La electrónica serán entonces intente conducir el sonotrodo en que la amplitud y ajustará la potencia de entrada del dispositivo para mantener la amplitud necesaria en el sonotrodo. Si la superficie sonotrodo es demasiado grande para ser conducido a esta amplitud con la potencia disponible de la unidad, la amplitud no alcanzará el valor de ajuste y se puede cerrar si se alcanza una condición de sobrecarga.

Control de Potencia de entrada

En este modo el usuario establece la entrada de energía requerida en vatios y la electrónica se ajustará la amplitud de las oscilaciones con el fin de regular la potencia de entrada a la configuración de los usuarios. Este modo permite la potencia transferida al líquido a ser regulado y por lo tanto el calor generado en el líquido limitado evitar el daño a las muestras más sensibles.

Modo de pulso

Además de los dos modos de funcionamiento, hay un modo de pulso, por lo que el interruptor de la electrónica de encendido y apagado en ciclos, El momento de que se establece por el usuario de ser el 10% del tiempo y de 90% a sobre 90% del tiempo y fuera de 10%. Esto da un efecto pulsante y es útil tanto para la limitación de la entrada total de energía a la muestra y la creación de una buena agitación dentro de la muestra a la entrada inicial de ser alto como estabiliza la electrónica durante cada ciclo de trabajo.

Consejos generales y trucos

Cuando se utiliza el homogeneizador para la infusión de los sabores se obtienen mejores resultados cuando los sólidos se han reducido en tamaño antes de ser homogeneizada, esto aumentará el área de superficie expuesta a la sonotrodo. El mismo principio se aplica cuando se utiliza el homogeneizador de Reducción del tamaño de partículas. ¡Piense en el homogeneizador como una fina herramienta de acabado, no como una amoladora de curso! En la reducción de tamaños de partículas, gran parte del trabajo se realiza mediante colisiones de partículas de alta velocidad que aceleran las fuerzas generadas en el sonotrodo. Se obtendrán resultados mucho mejores si parte de la reducción de partículas se realiza antes de la sonicación. Comenzar con la reducción del tamaño de partícula a granel ya realizada significa que una mayor área de superficie queda expuesta a la sonicación y que las partículas más pequeñas se acelerarán en el líquido más rápidamente, lo que provocará colisiones más fuertes con una fuerza que descompondrá aún más las partículas. El homogenizador también necesitará menos trabajo, lo que permite controlar mejor la temperatura.
Como el homogeneizador funciona a un nivel bastante localizado, es útil cuando se utiliza con muestras más grandes de, digamos, varios cientos de mililitros o más para proporcionar agitación adicional para garantizar que el volumen alrededor del sonotrodo se renueve, asegurando la sonicación completa de la muestra. Esto es particularmente cierto de más viscoso muestras. Un buen agitador magnético es una forma útil de lograr esto. La agitación también ayuda a garantizar que el volumen de líquido alrededor del sonotrodo no se sobrecaliente. Usar un baño de hielo o pedazos de hielo seco en la muestra ayudará a eliminar la energía impartida por la sonificación. Como ya se discutió, si el material es sensible a la temperatura, use ajustes de potencia más bajos durante un período de tiempo incrementado o use el modo de pulso para limitar las temperaturas generadas en la muestra, permitiendo que la muestra se enfríe entre pulsos sónicos.

Cristiano Mittermeier preparación de una emulsión de pepino utilizando el dispositivo de ultrasonidos de Hielscher UP200Ht

Christian Mittermeier, del restaurante Villa Mittermeier, galardonado con una estrella Michelin, con el UP200Ht durante la emulsión ultrasónica

Solicitar información




Observe nuestro Política de privacidad.


¡Contacte con nosotros y solicítenos más información!

Infórmenos sobre los requerimientos de su proceso. Le recomendaremos tanto el equipo como los parámetros de funcionamiento más adecuados para su proyecto.





Por favor, tenga en cuenta Política de privacidad.




Información interesante

A los homogeneizadores ultrasónicos también se los denomina frecuentemente como sonicador de sonda, sonolisador, fraccionador por ultrasonidos, pulverizador ultrasónico, sonoruptor, sonificador, disgregador ultrasónico, fraccionador celular, dispersor ultrasónico o mezclador por ultrasonidos. Estos términos provienen de las distintas aplicaciones que se pueden llevar a cabo por sonicación.