Molekyyli ruokaa ja muita kulinaarisia sovelluksia

Lyhyt opas periaatteille

Mark Gaston

• Suurin osa tämän oppaan sisällöstä on helposti saatavissa olevaa tietoa, mutta joskus on kirjoitettu tapaa, joka ei aina ole helppoa lukea, ellei sinulla ole tuttuja käytettyjä termejä.
• Seuraavassa selostetaan tärkeitä sonikaation termejä, kuten sonotrodea, amplitudi jne. Ja niiden vaikutuksia kulinaarisiin sovelluksiin.
• Tässä oppaassa yritetään selittää ultrasonic homogenisaattorin käyttöä vähemmän tieteellisessä ja kulinaarisessa suhteessa.

Ultrasound Waves ja niiden soveltaminen elintarvikkeisiin

Ultraääni homogenisaattoria tekniikkana on ollut noin monta vuotta eri muodoissa, mutta on vasta löytämässä tiensä pienemmässä mittakaavassa kulinaarisia sovelluksia. Homogenisaattoria sisältää joitakin kehittynyt elektroniikka, joka voi muuntaa ja ohjata sähkötehoa korkean taajuuden värähtelyjä metallin kärjen tai äänipää.
Äänipää liikkuu pääasiassa ylös ja alas melko korkealla taajuudella edellä kuuloalueen (esim. 26000 kertaa sekunnissa tai 26Khz kanssa Uf200 ः t). Määrä, että äänipään liikkuu ylös ja alas on nimeltään amplitudi ja tyypillisesti voidaan säätää välillä 9 ja 240 um (keskimääräinen hiuksista on noin 100 um: n paksuisista viite). Yksinkertaisesti äänipää käyttäytyy kuten mäntä liikkuu ylös ja alas nesteeseen.
Kuten äänipään liikkuu ylös ja alas, kun upotetaan nesteeseen, se luo joilla on korkea ja matala paine nestettä ympäriinsä äänipään tämä puolestaan ​​aiheuttaa ilmiö, joka tunnetaan kavitaatiota. Näemme keittiö, joka alentaa painetta (esimerkiksi kammiossa tiivistysaine) aiheuttaa nesteiden kiehua alemmissa lämpötiloissa ja paineen nostamiseksi (kuten painekeitin) aiheuttaa nesteiden kiehua korkeammassa lämpötilassa.
Nopeasti vaihteleva painepulsseja kärjessä äänipään muodostumisen aikaansaamiseksi ja sitten nopea romahdus kuplia nesteessä. Tämä kaikki tapahtuu minuutin mittakaavassa, mutta aiheuttaa valtavia voimia nesteen takia nopeuksia, lämpötiloja ja paineita syntyy kavitaatio. Juuri nämä valtavat voimat voidaan kääntää eduksemme keittiössä varten uuttamalla makuja mennessä halkeamisen solut tai jakautuminen hiukkasten.

Yksi tämän laitteen käytön haasteista on kuitenkin valjastaa ja hallita tätä voimaa tavalla, joka parantaa elintarvikkeita.
Ostetun ultraääni homogenisaattorilla malli Uf200 ः t sanelee maksimiteho käyttäjän saatavilla ja homogenisaattoria itsessään on useita muuttujia, joita voidaan käyttää säätämään toimintaansa sopivaksi sovelluksen. Varten tämän oppaan, käytetyn mallin oli 200 watin yksikkö.

sonotrode Koko

Koko äänipäähän asennettu on suuri vaikutus siihen, miten laite tuottaa sen voima.
Hyvin yksinkertaisesti, sitä suurempi pinta-ala Sonotrodin enemmän valtaa se tarvitsee ajaa sitä milloin tahansa amplitudilla. Viskositeetti nesteen on myös suuri vaikutus tarvittavan voiman ajaa äänipään tietyllä amplitudilla.
Kuvitella äänipää kuin mäntää tai, jos mäntää liikutetaan ylös ja alas hyvin nopeasti potin ohutta nestettä, kuten vettä on suhteellisen helppo tehdä niin edes kohtuullisella nopeudella, mutta täytä potin paksu kastike ja sama voi olla totta, se vaatii paljon enemmän valtaa männän liikuttamiseksi nopeasti ylös ja alas nesteeseen, koska kohonnut viskositeetti. Kasvattaa männän tai työntimen ja se myös vaatii enemmän siirtää ylös ja alas nesteeseen.
Sama pätee äänipään. Jossa on suuri äänipään asennettu, laite täytyy työskennellä paljon vaikeampaa tuottaa tietyn amplitudin värähtelyn, jos nesteen viskositeetti on suuri kuin, jolla on alhainen viskositeetti nestettä.

Millä tahansa tehoalue pienempi äänipäähän koska sen pinta-ala tuottaa suuremman paineen vaihtelut ja korkeampi kavitaatio intensiteetit kärjessä kuin suurempi äänipään (kun virta on keskittynyt pienempi äänipään pinta-alasta).
Se voi olla mahdollista ajaa suuremman äänipään on sama amplitudi kuin paljon enemmän tehoa tarvitaan tekemään niin, mahdollisesti tuloksena seisokin ylikuormituksen takia. Tässä tapauksessa koko äänipään on vähennettävä tai suuremman tehon yksikkö saadaan.
tulo ultraääni-intensiteetin (Milloin tahansa tehoasetus) laskee kasvaessa pinta-ala (suurempi äänipäitä), jossa kuten ultraääni teho intensiteetti kasvaa pienentyessä pinta-ala, tai toisin ilmaistuna, on pienempi äänipää tuo paljon ultraääni teho pienelle alueelle, jos sillä on suurempi sonotrode leviää valta laajemmalle alueelle.

Kun käytetään homogenisaattoria koko työstä näyte on yhdistelmä virransyöttö homogenisaattoria, The tilavuus Näytteen ja aika se on alttiina. Saadakseen toistettavia tuloksia, meidän on harkittava kaikkia kolmea parametrit. Älä odota laittaa laitteen pieni kuppi täynnä nestettä kaksi minuuttia ja sitten saada sama tulos litra nestettä samana ajanjaksona! Yhtä muistaa, että pieni näyte koot ja korkea energiasyötöillä Lämpötila Näytteen nousee nopeasti. Lämpötilan herkkä näytteet on parempi käyttää vähemmän virtaa asetuksia pidemmällä, jolloin energia syöttämää homogenisaattoria lämpönä hajautettava.
Ylikuumeneminen näyte saattaa aiheuttaa joidenkin hyvin aromit yrität kaapata paeta järjestelmään.
Korkea teho tulot voivat myös aiheuttaa hajoamista näytteen, kuten voidaan nähdä kun käytetään tiettyjä öljyjä. Öljyt, kun se altistetaan korkean energian syötössä kärjessä homogenisaattoria voi hajottaa tuloksena on erittäin epämiellyttävä maku, joka voidaan kuvata maku sähkö- poltto!
Lämpötila herkkiä materiaaleja jäähdytys näytteen parantaa tuloksia, kuten käyttämällä jäähaudetta tai sisällyttämällä siihen osa kuivajäätä näytteeseen. Käyttämällä vähemmän tehoa tuloa pidemmän ajanjakson auttaa hajottamaan energia päästetään järjestelmään, koska se käyttää yksikön pulssin tila, joka sallii jonkin verran jäähdytystä kunkin purskeen ultraääni.
Elektroniikka- homogenisaattoria, käyttäjä voi valita toimimaan yksikön kaksi ohjaustapa.

amplitudiohjaus

Tässä moodissa käyttäjä valitsee% maksimiamplitudipisteen tarvitaan äänipää. Elektroniikka yrittää sitten ajaa äänipään on, että amplitudi ja säätää syöttöteho laitteen säilyttämään vaaditun amplitudi äänipää. Jos äänipää pinta-ala on liian suuri ajetaan tässä amplitudi käytettävissä olevan tehon yksikkö, amplitudi ei saavuta asetetun arvon, ja se voi sulkea, jos ylikuormitustila on saavutettu.

Tulon tehon säätö

Tässä tilassa käyttäjä asettaa tarvittavan tehon tulon watteina ja elektroniikka säätää amplitudin heilahtelut sääntelemiseksi syöttöteho käyttäjille asetus. Tässä tilassa teho siirretään neste säännellä ja siten lämmön nestemäisessä rajoitettu välttäen vaurioita herkempiä näytteitä.

pulssitilalla

Lisäksi kaksi toimintatilaa, on pulssi-tilassa, jolloin elektroniikka päälle ja pois päältä syklit, Ajoitus, joka on asetettu käyttäjän olemisesta 10% ajasta ja pois 90%: sta 90% ajasta ja pois 10%. Tämä antaa sykkivä vaikutus ja on käyttökelpoinen sekä rajoittamiseksi kokonaistehosta syötetään näytteeseen ja luo hyvin sekoittaen sisällä näytteen alkuperäisen tulo on korkea kuin elektroniikka stabiloi aikana kunkin käyttömäärä.

General vihjeitä ja vinkkejä

Kun käytetään homogenisaattoria, että infuusio makuja parempia tuloksia saadaan, kun kiintoaine on pienennetty ennen on homogenoitu, tämä lisää pinta-ala, johon äänipäähän. Sama periaate pätee käytettäessä tasoittajana hiukkaskoko vähenee. Ajattele homogenisaattoria hienoksi viimeistelytyökaluksi, ei kuristinhiomakoneeksi! Hiukkaskokojen pienentämisessä suuri osa työstä tehdään hiukkasten nopeilla törmäyksillä nopeuttamalla sonotrodeilla syntyviä voimia. Paljon parempia tuloksia saadaan, jos hiukkasten vähennys tehdään ennen sonikaatiota. Aluksi päättyneestä suuresta hiukkaskoon vähennyksestä seuraa, että suurempi pinta-ala altistuu sonikaatiolle ja että pienemmät hiukkaset nopeutuvat nopeammin nesteessä, mikä johtaa suurempaan törmäykseen voimalla hiukkasten hajottamiseksi edelleen. Homogenisaattorin on myös tehtävä vähemmän työtä, jolloin lämpötilaa voidaan säätää paremmin.
Koska homogenisaattori toimii melko paikallisella tasolla, se on käyttökelpoista silloin, kun käytetään suurempia näytteitä sanomalla useita satoja millilitroja tai enemmän, jotta saadaan lisää sekoitusta varmistamaan, että sonotrodin ympärillä oleva tilavuus päivitetään varmistaen otoksen täydellisen sonikoinnin. Tämä koskee erityisesti enemmän viskoosi näytteet. Hyvä magneettisekoittaja on hyödyllinen tapa tämän saavuttamiseksi. Sekoitus auttaa myös varmistamaan, ettei sonotrode-nesteen määrä ole ylikuumentunut. Jäähaudelta tai näytteessä olevat kuivajääpalat auttavat poistamaan sonificaation aikaansaamaa energiaa. Kuten aiemmin on käsitelty, jos materiaali on lämpötilaherkkä, käytä pienempiä tehonsäätöjä suuremman ajanjakson aikana tai käytä pulssitilaa rajoittamaan näytteessä syntyviä lämpötiloja, joiden avulla näyte jäähtyy äänihälytysten välillä.

---

---

Kirjallisuus

• 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.

Tosiasiat, jotka kannattaa tietää

Ultraäänikudossovegeneraattoreita kutsutaan usein koettimen sonikaattoriksi / sonifikaattoriksi, soniclyseriksi, ultraäänisekoittajaksi, ultraäänihiomakoneeksi, ami-ruptoriksi, sonifieriksi, sonic dismembratoriksi, solusammattimiksi, ultraäänidispersoriksi, emulgointi- tai dissolveriksi. Eri termit johtuvat erilaisista sovelluksista, jotka voidaan täyttää sonikaatiolla.