מטבח מולקולרי ויישומים קולינריים אחרים
סוניקציה משנה את האופן שבו שפים ומדעני מזון מכינים מזון ומשקאות: מיצוי, חליטה, תחליב והומוגניזציה באמצעות אולטרסאונד הם יישומים מרכזיים של מכשירי סוניקציה ליצירות קולינריות. החל מחליטה מהירה ועד תחליבים חלקים יותר וארומות עזות יותר, גלי אולטרסאונד מפתחים טעמים ומרקמים יוצאי דופן. במאמר זה תוכלו ללמוד כיצד שפים וטכנולוגי מזון משתמשים בקוויטציה אולטרסונית כדי ליצור מחדש כל דבר, מקוקטיילים ועד קונסומות.
מדריך קצר לעקרונות
מאמר אורח מאת מארק גסטון
- רוב התוכן של מדריך זה הוא מידע זמין, אולם הוא כתוב לפעמים בצורה שלא תמיד מקלה על הקריאה, אלא אם כן אתה במקרה מכיר את המונחים שבהם נעשה שימוש.
- להלן מוסברים מונחים חשובים של סוניקציה כגון סונוטרודה, משרעת וכו 'והשפעתם על יישומים קולינריים.
- מדריך זה להלן מנסה להסביר את השימוש בהומוגנייזר האולטראסוני בצורה פחות מדעית ויותר קשורה לקולינריה.
גלי אולטרסאונד ויישומם במזון
ההומוגנייזר האולטראסוני כטכניקה קיים כבר שנים רבות בצורות שונות, אך רק מוצא את דרכו ליישומים קולינריים בקנה מידה קטן יותר. ההומוגנייזר מכיל כמה אלקטרוניקה מתוחכמת שיכולה להמיר ולשלוט בכוח חשמלי לתנודות בתדר גבוה של קצה המתכת או הסונוטרודה.
הסונוטרוד נע בעיקר למעלה ולמטה בתדר גבוה למדי מעל טווח השמיעה (למשל 26000 פעמים בשנייה או 26Khz עם סוניק UP200Ht). הכמות שהסונטרודה נעה מעלה ומטה נקראת משרעת ובדרך כלל ניתן לכוונן אותה בין 9 ל-240 מיקרומטר (שערה אנושית ממוצעת היא בעובי של כ-100 מיקרומטר לצורך השוואה). במילים פשוטות, הסונוטרודה מתנהגת כמו בוכנה הנעה מעלה ומטה בנוזל.
כאשר הסונוטרוד נע מעלה ומטה בעודו שקוע בנוזל, הוא יוצר אזורים של לחץ גבוה ונמוך בתוך הנוזל סביב הסונוטרוד, זה בתורו יוצר תופעה הידועה בשם קוויטציה. אנו רואים במטבח שהורדת לחץ (כמו באטם תא) גורמת לנוזלים לרתוח בטמפרטורות נמוכות יותר והעלאת הלחץ (כמו סיר לחץ) גורמת לנוזלים לרתוח בטמפרטורה גבוהה יותר.
תנודות הלחץ המשתנות במהירות בקצה הסונוטרוד גורמות להיווצרות ואז לקריסה מהירה של בועות בתוך הנוזל. כל זה קורה בקנה מידה זעיר, אך יוצר כוחות עצומים בתוך הנוזל בשל המהירויות, הטמפרטורות והלחצים הנוצרים על ידי הקוויטציה. כוחות עצומים אלה הם אלה שניתן להפוך ליתרון במטבח לצורך מיצוי טעמים באמצעות קריעת תאים, תחליבאו פירוק חלקיקים.
UP200Ht – הומוגנייזר קולי למיקסולוגיה והתבגרות הזדקנות של רוחות
למידע נוסף על תחליב אולטראסוני של מוס שוקולד טבעוני!
עם זאת, אחד האתגרים בשימוש בציוד זה הוא לרתום ולשלוט בכוח זה באופן המשפר את המזון.
הנרכש מכשיר להומוגניזציה אולטראסונית דגם UP200Ht קובע את ההספק המרבי הזמין למשתמש, ולמכשיר ההומוגניזציה עצמו יש מספר משתנים שניתן להשתמש בהם כדי להתאים את ביצועיו ליישום. לצורך מדריך זה, הדגם ששימש היה מכשיר הסוניקציה Hielscher 200 וואט.
גודל סונוטרודה
גודל הסונוטרוד המותקן משפיע באופן משמעותי על אופן אספקת הכוח של היחידה.
במילים פשוטות מאוד, ככל ששטח הפנים של הסונוטרוד גדול יותר, כך יידרש יותר כוח כדי להניע אותו בכל משרעת נתונה. צמיגות הנוזל תהיה גם השפעה גדולה על הכוח הדרוש כדי להניע את הסונוטרוד באמפליטודה נתונה.
דמיינו את הסונוטרודה כבוכנה או בוכנה, אם הבוכנה נעה מעלה ומטה מהר מאוד בסיר של נוזל דק כמו מים קל יחסית לעשות זאת גם במהירויות סבירות, אולם ממלאים את הסיר ברוטב סמיך וזה לא יהיה נכון, זה ידרוש הרבה יותר כוח כדי להזיז את הבוכנה במהירות למעלה ולמטה בנוזל בגלל הצמיגות המוגברת. הגדל את גודל הבוכנה או הבוכנה וזה גם ידרוש מאמץ רב יותר כדי להזיז אותו למעלה ולמטה בנוזל.
הדבר נכון גם לגבי הסונוטרודה. עם סונוטרודה גדולה מותאמת, היחידה תצטרך לעבוד הרבה יותר קשה כדי לייצר משרעת נתונה של תנודה אם לנוזל יש צמיגות גבוהה מאשר עם נוזל צמיגות נמוכה.
גדלים שונים של סונוטרוד עבור דגם סוניקטור UP200Ht
בכל הגדרת הספק נתונה, סונוטרוד קטן יותר, בשל שטח הפנים שלו, ייצור תנודות לחץ גדולות יותר ועוצמות קוויטציה גבוהות יותר בקצה מאשר סונוטרוד גדול יותר (מכיוון שההספק מתמקד בשטח הפנים הקטן יותר של הסונוטרוד).
ייתכן שלא ניתן יהיה לנהוג בסונוטרודה גדולה יותר באותה משרעת מכיוון שיידרש הרבה יותר כוח לשם כך, מה שעלול לגרום לכיבוי היחידה עקב עומס יתר. במקרה זה יש להקטין את גודל הסונוטרוד או להשיג יחידת כוח גבוהה יותר.
עוצמת האולטרסאונד (בכל הגדרת הספק נתונה) פוחתת עם הגדלת שטח הפנים (סונוטרודות גדולות יותר), כאשר ככל שעוצמת הכוח האולטראסוני גדלה עם ירידה בשטח הפנים, או במילים אחרות, סונוטרודה קטנה יותר מכניסה הרבה כוח קולי לאזור קטן, כאשר ככל שסונוטרודה גדולה יותר מפזרת את הכוח על פני שטח גדול יותר.
באמצעות מכשיר האולטראסוניק Hielscher UIP1000hdT, השף Degeimbre יוצר תחליבים בעלי טעם יוצא דופן לרטבים, תיבולים וויניגרט - עם מרקמים ועוצמת טעם ששיטות מסורתיות אינן יכולות להשיג.
סוניקציה בעוצמה גבוהה מייצרת קוויטציה אקוסטית, המאפשרת היווצרות של תחליבים עדינים במיוחד. טכניקת ערבוב זו משמרת את הטעמים, מאריכה את היציבות ומאפשרת שילובים חדשים של מרכיבים.
נמצא בשימוש נרחב בגסטרונומיה, מיקסולוגיה ומזון R&D, תחליב אולטראסוני מגדיר מחדש את גבולות האפשרי - מתרכובות מזון נקיות ועד ארומות ננו-קפסולות במשקאות.
הסוניקטורים של Hielscher זמינים כמיכלים קומפקטיים להומוגניזציה ידנית וכמעבדים תעשייתיים בקנה מידה גדול לתעשיית המזון המסחרית. & עיבוד משקאות. יישומים הנעים בין ערבוב וחלבון, מיצוי טעמים ותרכובות ביו-אקטיביות, החדרת משקאות ותמיסות, מרינדה וריכוך בשר או יישון והבשלת יין, משקאות חריפים וחומץ, הופכים את השימוש במכשירים הקוליים של Hielscher למכשיר המועדף על שפים במטבחים יצירתיים!
חימום יתר של הדגימה עלול בהחלט לגרום לחלק מהניחוחות שאתם מנסים ללכוד לברוח מהמערכת.
כניסות הספק גבוהות עלולות גם לגרום להשפלה של הדגימה, כפי שניתן לראות בעת שימוש בשמנים מסוימים. שמנים כאשר הם נחשפים לכניסות האנרגיה הגבוהות בקצה ההומוגנייזר עלולים להתפרק וכתוצאה מכך טעם מאוד לא נעים שניתן לתאר רק כטעם של שריפה חשמלית!
עבור חומרים רגישים לטמפרטורה, קירור הדגימה ישפר את התוצאות, כגון באמצעות אמבט קרח או הכללת קרח יבש כלשהו בדגימה. שימוש בכניסות הספק נמוכות יותר לאורך זמן רב יותר מסייע בפיזור האנרגיה המשתחררת למערכת, וכך גם שימוש ביחידה במצב פולס, המאפשר קירור מסוים בין כל פרץ של אולטרסאונד.
בתוך האלקטרוניקה של ההומוגנייזר, המשתמש יכול לבחור להפעיל את היחידה בשני מצבי שליטה עיקריים.
בקרת משרעת
במצב זה המשתמש בוחר את % המשרעת המקסימלית הנדרשת עבור הסונוטרודה. לאחר מכן האלקטרוניקה תנסה להניע את הסונוטרוד באמפליטודה זו ותתאים את עוצמת הכניסה של המכשיר כדי לשמור על המשרעת הנדרשת בסונוטרוד. אם שטח הפנים של הסונוטרוד גדול מכדי להיות מונע באמפליטודה זו עם העוצמה הזמינה של היחידה, המשרעת לא תגיע לערך שנקבע ועלולה להיסגר אם מגיעים למצב של עומס יתר.
גלי אולטרסאונד משמשים במטבח מולקולרי ובמיקסולוגיה ליצירת טעמים ייחודיים. Hielscher Sonicator UP200Ht משמש למיצוי ארומה, להחדיר משקאות חריפים, להכנת ביטרים וליישון משקאות חריפים ויין.
בקרת הספק קלט
במצב זה המשתמש מגדיר את כניסת החשמל הנדרשת בוואטים והאלקטרוניקה תתאים את המשרעת של התנודות על מנת לווסת את עוצמת הכניסה להגדרת המשתמש. מצב זה מאפשר לווסת את הכוח המועבר לנוזל ולכן החום שנוצר בנוזל מוגבל ומונע נזק לדגימות רגישות יותר.
מצב פולס
בנוסף לשני מצבי הפעולה, קיים מצב דופק, לפיו האלקטרוניקה נדלקת ומכבה במחזורים, שהעיתוי שלהם נקבע על ידי המשתמש מלהיות מופעל 10% מהזמן וכיבוי 90% ל-90% מהזמן וכיבוי 10%. זה נותן אפקט פועם ושימושי הן להגבלת כניסת הכוח הכוללת לדגימה והן ליצירת תסיסה טובה בתוך הדגימה לכניסה הראשונית להיות גבוהה ככל שהאלקטרוניקה מתייצבת במהלך כל מחזור עבודה.
רמזים וטריקים כלליים
כאשר משתמשים בהומוגנייזר לעירוי טעמים מתקבלות תוצאות טובות יותר כאשר המוצקים צומצמו בגודלם לפני שהם הומוגניים, זה יגדיל את שטח הפנים החשוף ל סונוטרודה. אותו עיקרון חל בעת שימוש בהומוגנייזר עבור הקטנת גודל חלקיקים. חשבו על ההומוגנייזר ככלי גימור עדין, לא מטחנת קורס! בהקטנת גודל החלקיקים, חלק גדול מהעבודה נעשה על ידי התנגשויות במהירות גבוהה של חלקיקים שהאיצו את הכוחות הנוצרים בסונוטרודה. תוצאות טובות בהרבה יתקבלו אם חלק מהפחתת החלקיקים נעשית לפני סוניקציה. החל מהקטנת גודל החלקיקים בתפזורת שכבר נעשתה פירושו ששטח פנים גדול יותר חשוף לסוניקציה וכי החלקיקים הקטנים יותר יואצו בנוזל מהר יותר, וכתוצאה מכך התנגשויות גבוהות יותר עם כוח לפירוק חלקיקים נוסף. פחות עבודה תצטרך להיעשות גם על ידי ההומוגנייזר, מה שיאפשר לשלוט טוב יותר בטמפרטורה.
מכיוון שההומוגנייזר עובד ברמה מקומית למדי, הוא שימושי בשימוש עם דגימות גדולות יותר של נניח כמה מאות מיליליטרים או יותר כדי לספק תסיסה נוספת כדי להבטיח שהנפח סביב הסונוטרודה יתרענן, מה שמבטיח סוניקציה מלאה של הדגימה. זה נכון במיוחד לגבי דגימות צמיגות יותר. מערבל מגנטי טוב הוא דרך שימושית להשיג זאת. התסיסה גם עוזרת להבטיח שנפח הנוזל סביב הסונוטרודה לא יתחמם יתר על המידה. שימוש באמבטיית קרח, או חתיכות קרח יבשות בדגימה יעזור להסיר את האנרגיה המועברת על ידי הסוניפיקציה. כפי שכבר נדון, אם החומר רגיש לטמפרטורה, השתמש בהגדרות הספק נמוכות יותר לאורך פרק זמן מוגבר או השתמש במצב הדופק כדי להגביל את הטמפרטורות הנוצרות בדגימה ולאפשר לדגימה להתקרר בין פולסים קוליים.
כריסטיאן מיטרמאייר ממסעדת Villa Mittermeier עטורת כוכבי מישלן עם UP200Ht במהלך תחליב קולי
צרו קשר! / שאל אותנו!
ספרות
- 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.
עובדות שכדאי לדעת
הומוגנייזרים של רקמות אולטראסוניות מכונים לעתים קרובות סוניק בדיקה / סוניפיקטור, לייזר קולי, משבש אולטרסאונד, מטחנה קולית, קרע סונו, סוניפייר, מפרק קולי, משבש תאים, מפזר קולי, מתחלב או ממיס. המונחים השונים נובעים מהיישומים השונים שניתן למלא באמצעות סוניקציה.
