મોલેક્યુલર રસોઈકળા અને રસોઈકળાના અન્ય ઉપયોગો
સોનિકેશન રસોઇયાઓ અને ખાદ્ય વૈજ્ઞાનિકો ખાદ્યપદાર્થો અને પીણાં તૈયાર કરે છે તે રીતને બદલી રહ્યું છે: અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ, સ્વાદ ઉતારવો, ઇમલ્સિફિકેશન અને સમાનાંગીકરણ એ રસોઈની રચનાઓ માટે સોનિકેટરના મુખ્ય ઉપયોગો છે. ઝડપી નિષ્કર્ષણથી લઈને વધુ રેશમી ઇમલ્શન અને વધુ તીવ્ર સુગંધ સુધી, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો ઉત્કૃષ્ટ સ્વાદ અને ટેક્સ્ચર વિકસાવે છે. આ લેખમાં તમે જાણી શકશો કે રસોઇયાઓ અને ખાદ્ય ટેક્નોલોજિસ્ટો કોકટેલથી લઈને કોન્સોમે સુધીની દરેક વસ્તુને નવેસરથી તૈયાર કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશનનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરે છે.
સિદ્ધાંતોની સંક્ષિપ્ત માર્ગદર્શિકા
Mark Gaston દ્વારા અતિથિ લેખ
- આ માર્ગદર્શિકાની મોટાભાગની સામગ્રી સહેલાઈથી ઉપલબ્ધ માહિતી છે, પરંતુ કેટલીકવાર તે એવી રીતે લખાયેલી હોય છે કે તેમાં વપરાયેલા શબ્દોથી તમે પરિચિત ન હો તો તેને વાંચવી હંમેશાં સરળ હોતી નથી.
- નીચે સોનિકેશનના સોનોટ્રોડ, કંપવિસ્તાર વગેરે જેવા મહત્ત્વના શબ્દો અને રસોઈકળાના ઉપયોગો પર તેમની અસરો સમજાવવામાં આવી છે.
- નીચેની આ માર્ગદર્શિકા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝરનો ઉપયોગ ઓછી વૈજ્ઞાનિક અને રસોઈકળા સાથે વધુ સંબંધિત રીતે સમજાવવાનો પ્રયાસ કરે છે.
અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો અને ખાદ્યપદાર્થોમાં તેમનો ઉપયોગ
એક તકનીક તરીકે અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર ઘણા વર્ષોથી વિવિધ સ્વરૂપોમાં અસ્તિત્વમાં છે, પરંતુ નાના પાયે રસોઈકળાના ઉપયોગોમાં તેનો પ્રવેશ હમણાં જ થઈ રહ્યો છે. હોમોજેનાઇઝરમાં અત્યાધુનિક ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકો હોય છે, જે વિદ્યુત શક્તિને ધાતુના અગ્રભાગ અથવા સોનોટ્રોડના ઉચ્ચ આવૃત્તિવાળા કંપનોમાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે અને તેમને નિયંત્રિત કરી શકે છે.
સોનોટ્રોડ મુખ્યત્વે શ્રાવ્ય શ્રેણીથી ઉપરની ઘણી ઊંચી આવૃત્તિએ ઉપર અને નીચે ગતિ કરે છે (દા.ત. પ્રતિ સેકન્ડ 26,000 વખત અથવા 26Khz, સોનિકેટર UP200Ht સાથે). સોનોટ્રોડ જેટલા અંતર સુધી ઉપર અને નીચે ગતિ કરે છે તેને કંપવિસ્તાર કહેવાય છે અને સામાન્ય રીતે તેને 9 અને 240 µm વચ્ચે ગોઠવી શકાય છે (સંદર્ભ માટે, માનવ વાળની સરેરાશ જાડાઈ લગભગ 100 µm હોય છે). સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, સોનોટ્રોડ પ્રવાહીમાં ઉપર અને નીચે ગતિ કરતા પિસ્ટનની જેમ વર્તે છે.
પ્રવાહીમાં ડૂબેલો સોનોટ્રોડ ઉપર અને નીચે ગતિ કરે છે ત્યારે તે પોતાની આસપાસના પ્રવાહીમાં ઊંચા અને નીચા દબાણવાળા વિસ્તારો બનાવે છે, જેનાથી કેવિટેશન તરીકે ઓળખાતી ઘટના સર્જાય છે. રસોડામાં આપણે જોઈએ છીએ કે દબાણ ઘટાડવાથી (જેમ કે ચેમ્બર સીલરમાં) પ્રવાહી નીચા તાપમાને ઊકળે છે અને દબાણ વધારવાથી (જેમ કે પ્રેશર કૂકરમાં) પ્રવાહી વધુ ઊંચા તાપમાને ઊકળે છે.
સોનોટ્રોડના અગ્રભાગે ઝડપથી બદલાતા દબાણના સ્પંદનોને કારણે પ્રવાહીમાં પરપોટા બને છે અને પછી ઝડપથી તૂટી પડે છે. આ બધું અતિસૂક્ષ્મ પાયે થાય છે, પરંતુ કેવિટેશનથી ઉત્પન્ન થતા વેગ, તાપમાન અને દબાણને કારણે પ્રવાહીમાં પ્રચંડ બળો સર્જાય છે. રસોડામાં સ્વાદનું નિષ્કર્ષણ કરવા માટે કોષોને તોડવામાં, ઇમલ્સિફિકેશન કરવામાં, અથવા સૂક્ષ્મ કણોનું વિઘટન કરવામાં આ પ્રચંડ બળોનો લાભ લઈ શકાય છે.
વીગન મૂસ ઓ શોકોલાના અલ્ટ્રાસોનિક ઇમલ્સિફિકેશન વિશે વધુ જાણો!
જોકે, આ ઉપકરણના ઉપયોગમાં એક પડકાર એ છે કે આ શક્તિનો ખાદ્યપદાર્થોની ગુણવત્તા સુધરે તે રીતે ઉપયોગ કરવો અને તેને નિયંત્રિત કરવી.
ખરીદેલું અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર મોડેલ UP200Ht વપરાશકર્તાને ઉપલબ્ધ મહત્તમ શક્તિ નક્કી કરે છે અને હોમોજેનાઇઝરમાં જ સંખ્યાબંધ ચલ પરિમાણો હોય છે, જેનો ઉપયોગ તેના કાર્યપ્રદર્શનને ઉપયોગને અનુરૂપ ગોઠવવા માટે કરી શકાય છે. આ માર્ગદર્શિકા માટે Hielscher 200 વોટ સોનિકેટર મોડેલનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.
સોનોટ્રોડનું કદ
લગાવેલા સોનોટ્રોડનું કદ એકમ તેની શક્તિ કેવી રીતે પહોંચાડે છે તેના પર મોટી અસર કરે છે.
અત્યંત સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, સોનોટ્રોડની સપાટીનું ક્ષેત્રફળ જેટલું મોટું હોય, તેને કોઈપણ નિર્ધારિત કંપવિસ્તાર પર ચલાવવા માટે તેટલી વધુ શક્તિની જરૂર પડશે. કોઈ નિર્ધારિત કંપવિસ્તાર પર સોનોટ્રોડને ચલાવવા માટે જરૂરી શક્તિ પર પ્રવાહીની શ્યાનતાનો પણ મોટો પ્રભાવ પડશે.
સોનોટ્રોડને પિસ્ટન અથવા પ્લન્જર તરીકે કલ્પો. પાણી જેવા પાતળા પ્રવાહીથી ભરેલા વાસણમાં પિસ્ટનને ખૂબ ઝડપથી ઉપર અને નીચે ખસેડવામાં આવે તો, ઠીકઠીક ઝડપે પણ આમ કરવું પ્રમાણમાં સરળ હોય છે. પરંતુ વાસણને ઘટ્ટ સૉસથી ભરો તો એવું નહીં રહે; વધેલી શ્યાનતાને કારણે પ્રવાહીમાં પિસ્ટનને ઝડપથી ઉપર અને નીચે ખસેડવા માટે ઘણી વધુ શક્તિની જરૂર પડશે. પિસ્ટન અથવા પ્લન્જરનું કદ વધારો તો તેને પ્રવાહીમાં ઉપર અને નીચે ખસેડવા માટે પણ વધુ પ્રયત્ન કરવો પડશે.
સોનોટ્રોડ માટે પણ આ જ વાત સાચી છે. મોટો સોનોટ્રોડ લગાવેલો હોય ત્યારે, ઓછી શ્યાનતાવાળા પ્રવાહીની સરખામણીમાં ઊંચી શ્યાનતાવાળા પ્રવાહીમાં દોલનનો નિર્ધારિત કંપવિસ્તાર ઉત્પન્ન કરવા માટે એકમને ઘણી વધુ મહેનત કરવી પડશે.
સોનોટ્રોડના વિવિધ કદ – સોનિકેટર મૉડેલ UP200Ht માટે
કોઈપણ નિર્ધારિત પાવર સેટિંગ પર, નાનો સોનોટ્રોડ તેની સપાટીના ક્ષેત્રફળને કારણે મોટા સોનોટ્રોડ કરતાં તેના છેડા પર દબાણમાં વધુ મોટા ફેરફારો અને કેવિટેશનની વધુ ઊંચી તીવ્રતા ઉત્પન્ન કરશે (કારણ કે શક્તિ નાના સોનોટ્રોડની સપાટીના ક્ષેત્રફળ પર કેન્દ્રિત થાય છે).
મોટા સોનોટ્રોડને સમાન કંપવિસ્તાર પર ચલાવવું શક્ય ન પણ હોય, કારણ કે આમ કરવા માટે ઘણી વધુ શક્તિની જરૂર પડશે, જેના પરિણામે ઓવરલોડને કારણે એકમ બંધ થઈ જવાની શક્યતા છે. આ સ્થિતિમાં સોનોટ્રોડનું કદ ઘટાડવું પડશે અથવા વધુ શક્તિવાળું એકમ મેળવવું પડશે.
સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધવાની સાથે (મોટા સોનોટ્રોડમાં) અલ્ટ્રાસાઉન્ડની તીવ્રતા (કોઈપણ નિર્ધારિત પાવર સેટિંગ પર) ઘટે છે, જ્યારે સપાટીનું ક્ષેત્રફળ ઘટવાની સાથે અલ્ટ્રાસોનિક શક્તિની તીવ્રતા વધે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, નાનો સોનોટ્રોડ નાના વિસ્તારમાં ઘણી અલ્ટ્રાસોનિક શક્તિ પહોંચાડે છે, જ્યારે મોટો સોનોટ્રોડ શક્તિને વધુ મોટા વિસ્તારમાં ફેલાવે છે.
નમૂનાને વધુ પડતો ગરમ કરવાથી, તમે જે સુગંધોને મેળવવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા હો તેમાંથી કેટલીક સિસ્ટમમાંથી બહાર નીકળી જવાની પૂરી શક્યતા છે.
ઊંચો પાવર ઇનપુટ નમૂનાનું વિઘટન પણ કરી શકે છે, જે અમુક તેલનો ઉપયોગ કરતી વખતે જોઈ શકાય છે. હોમોજેનાઇઝરના છેડા પર ઊંચા ઊર્જા ઇનપુટને આધીન થતાં તેલનું વિઘટન થઈ શકે છે, જેના પરિણામે અત્યંત અપ્રિય સ્વાદ ઉત્પન્ન થાય છે, જેને માત્ર વિદ્યુત ઉપકરણ બળવાથી આવતા સ્વાદ તરીકે જ વર્ણવી શકાય!
તાપમાન પ્રત્યે સંવેદનશીલ પદાર્થો માટે નમૂનાને ઠંડો કરવાથી પરિણામોમાં સુધારો થશે, ઉદાહરણ તરીકે બરફના સ્નાનનો ઉપયોગ કરીને અથવા નમૂનામાં થોડો સૂકો બરફ ઉમેરીને. વધુ લાંબા સમયગાળા દરમિયાન ઓછા પાવર ઇનપુટનો ઉપયોગ કરવાથી સિસ્ટમમાં મુક્ત થતી ઊર્જાને વિખેરવામાં મદદ મળે છે. એકમને પલ્સ મોડમાં ચલાવવાથી પણ આમ થાય છે, કારણ કે તે અલ્ટ્રાસાઉન્ડના દરેક ટૂંકા વિસર્જન વચ્ચે થોડું ઠંડું પડવા દે છે.
હોમોજેનાઇઝરની ઇલેક્ટ્રોનિક નિયંત્રણ વ્યવસ્થામાં વપરાશકર્તા એકમને નિયંત્રણના બે મુખ્ય મોડમાં ચલાવવાનું પસંદ કરી શકે છે.
કંપવિસ્તારનું નિયંત્રણ
આ મોડમાં વપરાશકર્તા સોનોટ્રોડ માટે જરૂરી મહત્તમ કંપવિસ્તારની ટકાવારી (%) પસંદ કરે છે. ત્યારબાદ ઇલેક્ટ્રોનિક તંત્ર સોનોટ્રોડને તે કંપવિસ્તાર પર ચલાવવાનો પ્રયાસ કરશે અને સોનોટ્રોડ પર જરૂરી કંપવિસ્તાર જાળવવા માટે ઉપકરણની ઇનપુટ શક્તિને સમાયોજિત કરશે. જો સોનોટ્રોડનું સપાટી ક્ષેત્ર એટલું મોટું હોય કે એકમની ઉપલબ્ધ શક્તિથી તેને આ કંપવિસ્તાર પર ચલાવી ન શકાય, તો કંપવિસ્તાર નિર્ધારિત મૂલ્ય સુધી પહોંચશે નહીં અને ઓવરલોડની સ્થિતિ સર્જાય તો એકમ બંધ થઈ શકે છે.
મોલેક્યુલર રસોઈ અને મિક્સોલોજીમાં વિશિષ્ટ સ્વાદો બનાવવા માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગોનો ઉપયોગ થાય છે. Hielscher Sonicator UP200Ht નો ઉપયોગ સુગંધ કાઢવા, સ્પિરિટ્સમાં સ્વાદ અને સુગંધ ઉતારવા, બિટર્સ તૈયાર કરવા તથા લિકર અને વાઇનને પરિપક્વ બનાવવા માટે થાય છે.
ઇનપુટ શક્તિનું નિયંત્રણ
આ મોડમાં વપરાશકર્તા જરૂરી ઇનપુટ શક્તિ વોટમાં નિર્ધારિત કરે છે અને ઇલેક્ટ્રોનિક તંત્ર ઇનપુટ શક્તિને વપરાશકર્તાના સેટિંગ મુજબ નિયંત્રિત કરવા માટે દોલનોના કંપવિસ્તારને સમાયોજિત કરશે. આ મોડ પ્રવાહીમાં પ્રસારિત થતી શક્તિને નિયંત્રિત કરવાની અને તેથી પ્રવાહીમાં ઉત્પન્ન થતી ગરમીને મર્યાદિત રાખવાની સુવિધા આપે છે, જેથી વધુ સંવેદનશીલ નમૂનાઓને નુકસાન થતું ટાળી શકાય છે.
પલ્સ મોડ
કાર્યના બે મોડ ઉપરાંત એક પલ્સ મોડ પણ છે, જેમાં ઇલેક્ટ્રોનિક તંત્ર ચક્રોમાં ચાલુ અને બંધ થાય છે. આ ચક્રોનો સમય વપરાશકર્તા કુલ સમયના 10% સમય માટે ચાલુ અને 90% સમય માટે બંધથી લઈને 90% સમય માટે ચાલુ અને 10% સમય માટે બંધ સુધી નિર્ધારિત કરે છે. આનાથી સ્પંદનશીલ અસર ઉત્પન્ન થાય છે અને તે નમૂનામાં અપાતી એકંદર ઇનપુટ શક્તિને મર્યાદિત કરવા તેમજ નમૂનામાં સારી હલચલ ઊભી કરવા માટે ઉપયોગી છે; આ હલચલનો સંબંધ દરેક કાર્યચક્ર દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોનિક તંત્ર સ્થિર થતું હોય ત્યારે પ્રારંભિક ઇનપુટ ઊંચું હોવા સાથે છે.
સામાન્ય સૂચનો અને યુક્તિઓ
સ્વાદ ઉતારવા માટે હોમોજેનાઇઝરનો ઉપયોગ કરતી વખતે, ઘન પદાર્થોને સમાનાંગી બનાવતાં પહેલાં તેમનું કદ ઘટાડવામાં આવ્યું હોય તો વધુ સારાં પરિણામો મળે છે; આમ કરવાથી વધેલા સપાટી ક્ષેત્રનો સંપર્ક સોનોટ્રોડ સાથે થાય છે. આ જ સિદ્ધાંત લાગુ પડે છે જ્યારે હોમોજેનાઇઝરનો ઉપયોગ કણોના કદમાં ઘટાડો કરવા માટે થાય છે. હોમોજેનાઇઝરને સૂક્ષ્મ અંતિમ પ્રક્રિયા માટેનું સાધન ગણો, બરછટ દળવાનું યંત્ર નહીં! કણોના કદમાં ઘટાડો કરતી વખતે મોટાભાગનું કાર્ય સોનોટ્રોડ પર ઉત્પન્ન થતા બળોથી વેગ પામેલા કણોની ઊંચી ઝડપે થતી અથડામણો દ્વારા થાય છે. જો કણોના કદમાં થોડો ઘટાડો સોનિકેશન પહેલાં કરવામાં આવે તો ઘણાં વધુ સારાં પરિણામો મળશે. કણોના કદમાં મોટાભાગનો ઘટાડો પહેલેથી કરીને શરૂઆત કરવાનો અર્થ એ છે કે વધુ સપાટી ક્ષેત્ર સોનિકેશનના સંપર્કમાં આવે છે અને નાના કણો પ્રવાહીમાં વધુ ઝડપથી વેગ પામે છે, જેના પરિણામે વધુ તીવ્ર અથડામણો થાય છે અને તેમનું બળ કણોને વધુ તોડે છે. હોમોજેનાઇઝરે પણ ઓછું કાર્ય કરવું પડશે, જેથી તાપમાનને વધુ સારી રીતે નિયંત્રિત કરી શકાય છે.
હોમોજેનાઇઝર પ્રમાણમાં મર્યાદિત સ્થાનિક વિસ્તારમાં કાર્ય કરતું હોવાથી, આશરે કેટલાક સો મિલિલિટર કે તેથી વધુના મોટા નમૂનાઓ સાથે તેનો ઉપયોગ કરતી વખતે વધારાની હલચલ પૂરી પાડવી ઉપયોગી છે. તેનાથી સોનોટ્રોડની આસપાસના ભાગમાં નમૂનાનું પ્રવાહી બદલાતું રહે છે અને નમૂનાનું સંપૂર્ણ સોનિકેશન સુનિશ્ચિત થાય છે. આ ખાસ કરીને વધુ શ્યાનતાવાળા નમૂનાઓ માટે સાચું છે. આ હાંસલ કરવા માટે સારો ચુંબકીય સ્ટિરર ઉપયોગી સાધન છે. હલચલથી સોનોટ્રોડની આસપાસનું પ્રવાહી અતિશય ગરમ ન થાય તે સુનિશ્ચિત કરવામાં પણ મદદ મળે છે. આઇસ બાથનો ઉપયોગ કરવાથી અથવા નમૂનામાં સૂકા બરફના ટુકડા ઉમેરવાથી સોનિકેશન દ્વારા અપાયેલી ઊર્જા દૂર કરવામાં મદદ મળશે. અગાઉ ચર્ચા કર્યા મુજબ, જો સામગ્રી તાપમાન પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય તો વધુ લાંબા સમયગાળા માટે ઓછી શક્તિનાં સેટિંગ્સનો ઉપયોગ કરો અને/અથવા નમૂનામાં ઉત્પન્ન થતા તાપમાનને મર્યાદિત રાખવા માટે પલ્સ મોડનો ઉપયોગ કરો, જેથી ધ્વનિ પલ્સ વચ્ચે નમૂનો ઠંડો થઈ શકે.
મિશેલિન સ્ટારથી સન્માનિત રેસ્ટોરાં Villa Mittermeier ના Christian Mittermeier અલ્ટ્રાસોનિક ઇમલ્સિફિકેશન દરમિયાન UP200Ht સાથે
અમારો સંપર્ક કરો! / અમને પૂછો!
સંદર્ભસાહિત્ય
- 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.
જાણવા યોગ્ય તથ્યો
અલ્ટ્રાસોનિક પેશી હોમોજેનાઇઝરોને ઘણીવાર પ્રોબ સોનિકેટર/ સોનિફિકેટર, સોનિક લાઇઝર, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ડિસરપ્ટર, અલ્ટ્રાસોનિક ગ્રાઇન્ડર, સોનો-રપ્ટર, સોનિફાયર, સોનિક ડિસમેમ્બ્રેટર, સેલ ડિસરપ્ટર, અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પર્સર, ઇમલ્સિફાયર અથવા ડિસોલ્વર કહેવામાં આવે છે. સોનિકેશન દ્વારા કરી શકાતા વિવિધ ઉપયોગોને કારણે આ અલગ અલગ નામો પ્રચલિત થયાં છે.

