आणविक पाककला और अन्य पाक अनुप्रयोग
सोनिकेशन शेफ और खाद्य वैज्ञानिकों द्वारा खाद्य पदार्थ तथा पेय तैयार करने के तरीके को बदल रहा है: अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण, इन्फ्यूज़न, पायसीकरण और समांगीकरण पाक रचनाओं के लिए सोनिकेटरों के प्रमुख अनुप्रयोग हैं। त्वरित निष्कर्षण से लेकर अधिक रेशमी पायसों और अधिक तीव्र सुगंधों तक, अल्ट्रासाउंड तरंगें उत्कृष्ट स्वाद और बनावट विकसित करती हैं। इस लेख में आप जानेंगे कि शेफ और खाद्य प्रौद्योगिकीविद कॉकटेल से लेकर कॉन्सोमे तक, हर चीज़ को नए रूप में तैयार करने के लिए अल्ट्रासोनिक कैविटेशन का उपयोग कैसे करते हैं।
सिद्धांतों की एक संक्षिप्त मार्गदर्शिका
Mark Gaston द्वारा अतिथि लेख
- इस मार्गदर्शिका की अधिकांश सामग्री ऐसी जानकारी है जो आसानी से उपलब्ध है, हालाँकि कभी-कभी इसे इस तरह लिखा जाता है कि प्रयुक्त शब्दों से परिचित हुए बिना इसे पढ़ना हमेशा आसान नहीं होता।
- नीचे सोनिकेशन के महत्वपूर्ण शब्दों, जैसे सोनोट्रोड, आयाम आदि, और पाक अनुप्रयोगों पर उनके प्रभावों को समझाया गया है।
- नीचे दी गई यह मार्गदर्शिका अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र के उपयोग को कम वैज्ञानिक और पाककला से अधिक संबंधित ढंग से समझाने का प्रयास करती है।
अल्ट्रासाउंड तरंगें और खाद्य पदार्थों में उनका अनुप्रयोग
एक तकनीक के रूप में अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र कई वर्षों से विभिन्न रूपों में मौजूद है, लेकिन छोटे पैमाने के पाक अनुप्रयोगों में इसका उपयोग अभी शुरू ही हुआ है। होमोजेनाइज़र में कुछ परिष्कृत इलेक्ट्रॉनिक घटक होते हैं, जो विद्युत शक्ति को धातु की नोक या सोनोट्रोड के उच्च आवृत्ति वाले कंपनों में बदल सकते हैं और नियंत्रित कर सकते हैं।
सोनोट्रोड मुख्यतः श्रव्य सीमा से ऊपर की काफ़ी उच्च आवृत्ति पर ऊपर-नीचे चलता है (उदाहरण के लिए, प्रति सेकंड 26,000 बार या 26Khz, सोनिकेटर UP200Ht के साथ)। सोनोट्रोड जितनी दूरी तक ऊपर-नीचे चलता है, उसे आयाम कहते हैं और आम तौर पर इसे 9 और 240 µm के बीच समायोजित किया जा सकता है (तुलना के लिए, मनुष्य के बाल की औसत मोटाई लगभग 100 µm होती है)। सरल शब्दों में, सोनोट्रोड तरल में ऊपर-नीचे चलते पिस्टन की तरह व्यवहार करता है।
जब सोनोट्रोड किसी तरल में डूबे हुए ऊपर-नीचे चलता है, तो वह अपने आसपास के तरल में उच्च और निम्न दाब वाले क्षेत्र बनाता है, जिससे कैविटेशन नामक परिघटना उत्पन्न होती है। रसोई में हम देखते हैं कि दाब कम करने पर (जैसे चैंबर सीलर में) तरल कम तापमान पर उबलते हैं और दाब बढ़ाने पर (जैसे प्रेशर कुकर में) तरल अधिक तापमान पर उबलते हैं।
सोनोट्रोड की नोक पर दाब के तेज़ी से बदलते स्पंदन तरल में बुलबुले बनाते हैं, जो फिर तेज़ी से ध्वस्त हो जाते हैं। यह सब अत्यंत सूक्ष्म पैमाने पर होता है, लेकिन कैविटेशन से उत्पन्न वेगों, तापमानों और दाबों के कारण तरल में विशाल बल उत्पन्न होते हैं। इन्हीं विशाल बलों का उपयोग रसोई में हमारे लाभ के लिए इन कार्यों में किया जा सकता है: स्वादों के निष्कर्षण के लिए कोशिकाओं को तोड़ना, पायसीकरण, या सूक्ष्म कणों को तोड़ना.
UP200Ht – मिक्सोलॉजी तथा स्पिरिट्स की एजिंग और परिपक्वन के लिए अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र
वीगन मूस ओ शोकोला के अल्ट्रासोनिक पायसीकरण के बारे में और जानें!
हालाँकि, इस उपकरण के उपयोग की चुनौतियों में से एक इस शक्ति का इस तरह उपयोग और नियंत्रण करना है कि खाद्य पदार्थ बेहतर बनें।
खरीदा गया अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र मॉडल UP200Ht उपयोगकर्ता को उपलब्ध अधिकतम शक्ति निर्धारित करता है और स्वयं होमोजेनाइज़र में कई ऐसे चर होते हैं जिनका उपयोग अनुप्रयोग के अनुरूप इसके प्रदर्शन को समायोजित करने के लिए किया जा सकता है। इस मार्गदर्शिका के लिए Hielscher के 200 वाट सोनिकेटर मॉडल का उपयोग किया गया था।
सोनोट्रोड का आकार
लगाए गए सोनोट्रोड का आकार इस बात पर बड़ा प्रभाव डालता है कि उपकरण अपनी शक्ति किस प्रकार संचारित करता है।
बहुत सरल शब्दों में, सोनोट्रोड का सतही क्षेत्रफल जितना बड़ा होगा, उसे किसी दिए गए आयाम पर चलाने के लिए उतनी ही अधिक शक्ति की आवश्यकता होगी। किसी दिए गए आयाम पर सोनोट्रोड को चलाने के लिए आवश्यक शक्ति पर द्रव की श्यानता का भी बड़ा प्रभाव पड़ेगा।
सोनोट्रोड की कल्पना एक पिस्टन या प्लंजर के रूप में करें। यदि पिस्टन को पानी जैसे पतले द्रव से भरे बर्तन में बहुत तेजी से ऊपर-नीचे चलाया जाए, तो पर्याप्त गति पर भी ऐसा करना अपेक्षाकृत आसान होता है। लेकिन यदि बर्तन को गाढ़ी सॉस से भर दिया जाए, तो ऐसा नहीं होगा। बढ़ी हुई श्यानता के कारण द्रव में पिस्टन को तेजी से ऊपर-नीचे चलाने के लिए कहीं अधिक शक्ति की आवश्यकता होगी। पिस्टन या प्लंजर का आकार बढ़ाने पर भी उसे द्रव में ऊपर-नीचे चलाने के लिए अधिक प्रयास की आवश्यकता होगी।
यही बात सोनोट्रोड पर भी लागू होती है। बड़ा सोनोट्रोड लगा होने पर, कम श्यानता वाले द्रव की तुलना में अधिक श्यानता वाले द्रव में दोलन का कोई दिया गया आयाम उत्पन्न करने के लिए उपकरण को कहीं अधिक मेहनत करनी होगी।
विभिन्न आकारों के सोनोट्रोड – सोनिकेटर मॉडल UP200Ht के लिए
किसी भी दी गई शक्ति सेटिंग पर, छोटा सोनोट्रोड अपने सतही क्षेत्रफल के कारण बड़े सोनोट्रोड की तुलना में सिरे पर अधिक दबाव उतार-चढ़ाव और अधिक कैविटेशन तीव्रता उत्पन्न करेगा (क्योंकि शक्ति छोटे सोनोट्रोड के सतही क्षेत्रफल पर केंद्रित होती है)।
बड़े सोनोट्रोड को उसी आयाम पर चलाना संभव नहीं भी हो सकता है, क्योंकि ऐसा करने के लिए कहीं अधिक शक्ति की आवश्यकता होगी, जिससे संभवतः अतिभार के कारण उपकरण बंद हो सकता है। ऐसी स्थिति में सोनोट्रोड का आकार कम करना होगा या अधिक शक्ति वाला उपकरण लेना होगा।
सतही क्षेत्रफल बढ़ने पर (बड़े सोनोट्रोड) अल्ट्रासाउंड की तीव्रता (किसी भी दी गई शक्ति सेटिंग पर) घटती है, जबकि सतही क्षेत्रफल घटने पर अल्ट्रासोनिक शक्ति की तीव्रता बढ़ती है। दूसरे शब्दों में, छोटा सोनोट्रोड छोटे क्षेत्र में बहुत अधिक अल्ट्रासोनिक शक्ति संचारित करता है, जबकि बड़ा सोनोट्रोड शक्ति को बड़े क्षेत्र में फैलाता है।
नमूने को अत्यधिक गर्म करने से संभव है कि उन्हीं सुगंधों में से कुछ तंत्र से बाहर निकल जाएँ जिन्हें आप संचित करने का प्रयास कर रहे हैं।
अधिक इनपुट शक्ति से नमूने का अवक्रमण भी हो सकता है, जैसा कि कुछ तेलों का उपयोग करते समय देखा जा सकता है। होमोजेनाइज़र के सिरे पर अधिक ऊर्जा मिलने से तेल विघटित हो सकते हैं, जिससे अत्यंत अप्रिय स्वाद उत्पन्न होता है, जिसे केवल बिजली से जलने के स्वाद के रूप में वर्णित किया जा सकता है!
तापमान के प्रति संवेदनशील पदार्थों के लिए नमूने को ठंडा करने से परिणाम बेहतर होंगे, जैसे बर्फ के स्नान का उपयोग करके या नमूने में थोड़ी सूखी बर्फ मिलाकर। अधिक समय तक कम इनपुट शक्ति का उपयोग करने से तंत्र में मुक्त हुई ऊर्जा को फैलाने में मदद मिलती है। उपकरण को पल्स मोड में चलाने से भी ऐसा ही होता है, क्योंकि इससे अल्ट्रासाउंड के प्रत्येक स्पंद के बीच कुछ शीतलन हो पाता है।
होमोजेनाइज़र की इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रणाली में उपयोगकर्ता उपकरण को नियंत्रण के दो मुख्य मोड में चलाने का विकल्प चुन सकता है।
आयाम नियंत्रण
इस मोड में उपयोगकर्ता सोनोट्रोड के लिए आवश्यक आयाम को अधिकतम आयाम के % के रूप में चुनता है। इसके बाद इलेक्ट्रॉनिक तंत्र सोनोट्रोड को उस आयाम पर चलाने का प्रयास करेगा और सोनोट्रोड पर आवश्यक आयाम बनाए रखने के लिए उपकरण की इनपुट शक्ति को समायोजित करेगा। यदि सोनोट्रोड का सतह क्षेत्र इतना बड़ा है कि इकाई की उपलब्ध शक्ति से उसे इस आयाम पर नहीं चलाया जा सकता, तो आयाम निर्धारित मान तक नहीं पहुँचेगा और अतिभार की स्थिति आने पर इकाई बंद हो सकती है।
आणविक पाककला और मिक्सोलॉजी में अनूठे स्वाद उत्पन्न करने के लिए अल्ट्रासाउंड तरंगों का उपयोग किया जाता है। Hielscher Sonicator UP200Ht का उपयोग सुगंध निकालने, स्पिरिट्स में स्वाद और सुगंध समाहित करने, बिटर्स तैयार करने तथा मदिरा और वाइन को परिपक्व करने के लिए किया जाता है।
इनपुट शक्ति नियंत्रण
इस मोड में उपयोगकर्ता आवश्यक इनपुट शक्ति वाट में निर्धारित करता है और इलेक्ट्रॉनिक तंत्र दोलनों के आयाम को समायोजित करके इनपुट शक्ति को उपयोगकर्ता की सेटिंग के अनुसार नियंत्रित करेगा। यह मोड तरल में स्थानांतरित होने वाली शक्ति को नियंत्रित करने और इस प्रकार तरल में उत्पन्न ऊष्मा को सीमित करने की सुविधा देता है, जिससे अधिक संवेदनशील नमूनों को क्षति से बचाया जा सकता है।
पल्स मोड
संचालन के दो मोड के अतिरिक्त एक पल्स मोड भी है, जिसमें इलेक्ट्रॉनिक तंत्र चक्रों में चालू और बंद होता है। इनका समय उपयोगकर्ता निर्धारित करता है, जो कुल समय के 10% तक चालू और 90% तक बंद रहने से लेकर 90% तक चालू और 10% तक बंद रहने तक हो सकता है। इससे स्पंदित प्रभाव उत्पन्न होता है और यह नमूने को दी जाने वाली कुल इनपुट शक्ति सीमित करने तथा नमूने के भीतर अच्छा विलोडन उत्पन्न करने, दोनों के लिए उपयोगी है। इस विलोडन का संबंध प्रत्येक कार्य चक्र के दौरान इलेक्ट्रॉनिक तंत्र के स्थिर होते समय प्रारंभिक इनपुट के अधिक होने से है।
सामान्य सुझाव और उपयोगी तरीके
स्वाद समाहित करने के लिए होमोजेनाइज़र का उपयोग करते समय बेहतर परिणाम मिलते हैं यदि समांगीकरण से पहले ठोस पदार्थों का आकार घटा दिया जाए। इससे सोनोट्रोड के संपर्क में आने वाला सतह क्षेत्र बढ़ेगा। यही सिद्धांत होमोजेनाइज़र का उपयोग कणों का आकार घटाने के लिए करते समय भी लागू होता है। होमोजेनाइज़र को बारीक अंतिम प्रसंस्करण का उपकरण समझें, मोटी पिसाई का ग्राइंडर नहीं! कणों का आकार घटाने में अधिकांश काम कणों की तेज़ टक्करों से होता है; ये कण सोनोट्रोड पर उत्पन्न बलों द्वारा त्वरित किए जाते हैं। यदि कणों का आकार घटाने का कुछ काम सोनिकेशन से पहले कर लिया जाए, तो कहीं बेहतर परिणाम मिलेंगे। कणों का आकार घटाने का अधिकांश काम पहले ही कर लेने का अर्थ है कि अधिक सतह क्षेत्र सोनिकेशन के संपर्क में आएगा और छोटे कण तरल में अधिक तेज़ी से त्वरित होंगे, जिससे अधिक तीव्र टक्करें होंगी और उनके बल से कण और टूटेंगे। होमोजेनाइज़र को भी कम काम करना पड़ेगा, जिससे तापमान को बेहतर ढंग से नियंत्रित किया जा सकेगा।
चूँकि होमोजेनाइज़र काफ़ी स्थानीय स्तर पर काम करता है, इसलिए कई सौ मिलीलीटर या उससे अधिक जैसे बड़े नमूनों के साथ इसका उपयोग करते समय अतिरिक्त विलोडन देना उपयोगी होता है। इससे सोनोट्रोड के आसपास का तरल लगातार बदलता रहता है और पूरे नमूने का सोनिकेशन सुनिश्चित होता है। यह विशेष रूप से अधिक श्यानता वाले नमूनों के लिए लागू होता है। एक अच्छा चुंबकीय विलोडक इसे प्राप्त करने का उपयोगी साधन है। विलोडन यह सुनिश्चित करने में भी मदद करता है कि सोनोट्रोड के आसपास का तरल अत्यधिक गर्म न हो। बर्फ के स्नान का उपयोग करने या नमूने में शुष्क बर्फ के टुकड़े डालने से सोनिकेशन द्वारा दी गई ऊर्जा हटाने में मदद मिलेगी। जैसा कि पहले चर्चा की गई है, यदि पदार्थ तापमान के प्रति संवेदनशील है, तो अधिक समय तक कम शक्ति की सेटिंग का उपयोग करें और/या नमूने में उत्पन्न तापमान को सीमित करने के लिए पल्स मोड का उपयोग करें, जिससे नमूना ध्वनिक स्पंदों के बीच ठंडा हो सके।
अल्ट्रासोनिक पायसीकरण के दौरान Michelin स्टार प्राप्त रेस्तराँ Villa Mittermeier के Christian Mittermeier, UP200Ht के साथ
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संदर्भ साहित्य
- 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.
जानने योग्य तथ्य
अल्ट्रासोनिक ऊतक होमोजेनाइज़र को अक्सर प्रोब सोनिकेटर/ सोनिफिकेटर, सोनिक लाइज़र, अल्ट्रासाउंड डिसरप्टर, अल्ट्रासोनिक ग्राइंडर, सोनो-रप्टर, सोनिफायर, सोनिक डिस्मेम्ब्रेटर, कोशिका विघटक, अल्ट्रासोनिक परिक्षेपक, पायसीकारक या घोलक कहा जाता है। ये अलग-अलग शब्द उन विभिन्न अनुप्रयोगों के कारण प्रचलित हैं जिन्हें सोनिकेशन द्वारा पूरा किया जा सकता है।
