आणविक भोजन और अन्य पाक अनुप्रयोग

सिद्धांतों के लिए एक संक्षिप्त गाइड

मार्क गैस्टन द्वारा

• इस गाइड की अधिकांश सामग्री ऐसी जानकारी है जो आसानी से उपलब्ध है, हालांकि इसे कभी-कभी इस तरह से लिखा जाता है जो हमेशा पढ़ने में आसान नहीं होता है जब तक कि आप उपयोग की जाने वाली शर्तों से परिचित न हों।
• नीचे, सोनोट्रड, आयाम आदि जैसे सोनोशन की महत्वपूर्ण शर्तें और पाक अनुप्रयोगों पर उनके प्रभावों को समझाया गया है।
• नीचे दी गई यह मार्गदर्शिका अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र के उपयोग को कम वैज्ञानिक और अधिक पाक संबंधित तरीके से समझाने का प्रयास करती है।

अल्ट्रासाउंड तरंगें और भोजन के लिए उनका आवेदन

एक तकनीक के रूप में अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र विभिन्न रूपों में कई वर्षों से है, लेकिन केवल छोटे पैमाने पर पाक अनुप्रयोगों में अपना रास्ता खोज रहा है। होमोजेनाइज़र में कुछ परिष्कृत इलेक्ट्रॉनिक्स होते हैं जो विद्युत शक्ति को धातु की नोक या सोनोट्रोड के उच्च आवृत्ति कंपन में परिवर्तित और नियंत्रित कर सकते हैं।
सोनोट्रोड मुख्य रूप से श्रव्य सीमा से काफी उच्च आवृत्ति पर ऊपर और नीचे चलता है (उदाहरण के लिए 26000 बार एक सेकंड या 26Khz के साथ यूपी200एचटी). सोनोट्रोड ऊपर और नीचे जाने वाली राशि को आयाम कहा जाता है और आमतौर पर 9 और 240 माइक्रोन के बीच समायोजित किया जा सकता है (संदर्भ के लिए औसत मानव बाल लगभग 100 माइक्रोन मोटा होता है)। सरल शब्दों में, सोनोट्रोड तरल में ऊपर और नीचे जाने वाले पिस्टन की तरह व्यवहार करता है।
जैसे ही सोनोट्रोड एक तरल में डूबे हुए ऊपर और नीचे चलता है, यह सोनोट्रोड के चारों ओर तरल के भीतर उच्च और निम्न दबाव के क्षेत्र बनाता है, यह बदले में एक घटना बनाता है जिसे गुहिकायन कहा जाता है। हम रसोई में देखते हैं कि दबाव कम करने (जैसे कि एक कक्ष मुहर में) तरल पदार्थ को कम तापमान पर उबालने का कारण बनता है और दबाव (जैसे प्रेशर कुकर) बढ़ने से तरल पदार्थ उच्च तापमान पर उबलने लगते हैं।
सोनोट्रोड की नोक पर तेजी से उतार-चढ़ाव वाले दबाव स्पंदन तरल के भीतर बुलबुले के गठन और फिर तेजी से पतन का कारण बनते हैं। यह सब एक मिनट के पैमाने पर होता है लेकिन वेग, तापमान और द्वारा उत्पन्न दबाव के कारण तरल के भीतर विशाल बल बनाता है गुहिकायन. यह इन विशाल ताकतों है कि रसोई में हमारे लाभ के लिए बदल दिया जा सकता है जायके का निष्कर्षण द्वारा कोशिकाओं का टूटना नहीं तो कणों का टूटना.

हालांकि, इस उपकरण के उपयोग में चुनौतियों में से एक इस शक्ति का दोहन और नियंत्रण करना है जो खाद्य पदार्थों को बढ़ाता है।
खरीदा अल्ट्रासोनिक homogeniser मॉडल यूपी200एचटी उपयोगकर्ता के लिए उपलब्ध अधिकतम शक्ति को निर्धारित करता है और होमोजेनाइज़र में स्वयं कई चर होते हैं जिनका उपयोग एप्लिकेशन के अनुरूप इसके प्रदर्शन को समायोजित करने के लिए किया जा सकता है। इस गाइड के प्रयोजन के लिए, इस्तेमाल किया गया मॉडल एक था 200 वाट इकाई।

सोनोट्रोड आकार

का आकार सोनोट्रोड फिट का इस बात पर बड़ा प्रभाव पड़ता है कि यूनिट अपनी शक्ति कैसे प्रदान करती है।
बहुत ही सरल शब्दों में, सोनोट्रोड का सतह क्षेत्र जितना बड़ा होगा, उसे किसी भी आयाम पर ड्राइव करने के लिए उतनी ही अधिक शक्ति की आवश्यकता होगी। द्रव की चिपचिपाहट का किसी दिए गए आयाम पर सोनोट्रोड को चलाने के लिए आवश्यक शक्ति पर भी बड़ा प्रभाव पड़ेगा।
एक पिस्टन या सवार के रूप में सोनोट्रोड की कल्पना करें, अगर पिस्टन को पानी जैसे पतले तरल के बर्तन में बहुत तेजी से ऊपर और नीचे ले जाया जाता है, तो उचित गति पर भी ऐसा करना अपेक्षाकृत आसान है, हालांकि बर्तन को एक मोटी चटनी से भरें और वही सच नहीं होगा, बढ़ी हुई चिपचिपाहट के कारण पिस्टन को तरल में तेजी से ऊपर और नीचे ले जाने के लिए बहुत अधिक शक्ति की आवश्यकता होगी। पिस्टन या प्लंजर का आकार बढ़ाएं और इसे तरल में ऊपर और नीचे ले जाने के लिए अधिक प्रयास की भी आवश्यकता होगी।
सोनोट्रोड के बारे में भी यही सच है। एक बड़े सोनोट्रोड फिट होने के साथ, इकाई को दोलन के दिए गए आयाम का उत्पादन करने के लिए बहुत अधिक मेहनत करनी होगी यदि तरल में कम चिपचिपाहट तरल पदार्थ की तुलना में उच्च चिपचिपाहट होती है।

किसी भी पावर सेटिंग पर a छोटा सोनोट्रोड इसकी सतह क्षेत्र के कारण बड़े दबाव में उतार-चढ़ाव उत्पन्न होगा और उच्च गुहिकायन एक बड़े सोनोट्रोड की तुलना में टिप पर तीव्रता (जैसा कि शक्ति एक छोटे सोनोट्रोड के सतह क्षेत्र पर केंद्रित है)।
एक ही आयाम पर एक बड़े सोनोट्रोड को चलाना संभव नहीं हो सकता है क्योंकि ऐसा करने के लिए कहीं अधिक शक्ति की आवश्यकता होगी, संभवतः अधिभार के कारण इकाई के बंद होने के परिणामस्वरूप। इस मामले में सोनोट्रोड के आकार को कम करना होगा या एक उच्च शक्ति इकाई प्राप्त करनी होगी।
इनपुट अल्ट्रासाउंड की तीव्रता (किसी भी बिजली सेटिंग पर) बढ़ती सतह क्षेत्र (बड़े सोनोट्रोड्स) के साथ घट जाती है, जहां अल्ट्रासोनिक शक्ति की तीव्रता घटते सतह क्षेत्र के साथ बढ़ जाती है, या इसे दूसरे तरीके से रखने के लिए, एक छोटा सोनोट्रोड एक छोटे से क्षेत्र में बहुत अधिक अल्ट्रासोनिक शक्ति डालता है, जहां एक बड़ा सोनोट्रोड एक बड़े क्षेत्र में शक्ति फैलाता है।

जब होमोजेनाइज़र का उपयोग किया जाता है तो नमूने पर किया गया कुल कार्य किसका संयोजन होता है? पावर इनपुट होमोजेनाइज़र का, आयतन नमूना और समय यह उजागर हो गया है। प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य परिणाम प्राप्त करने के लिए, हमें सभी तीन मापदंडों पर विचार करना चाहिए। डिवाइस को दो मिनट के लिए तरल से भरे एक छोटे कप में डालने की अपेक्षा न करें और फिर उसी समय अवधि में एक लीटर तरल में समान परिणाम प्राप्त करें! समान रूप से याद रखें कि छोटे नमूना आकार और उच्च शक्ति इनपुट के साथ, तापमान नमूना जल्दी से बढ़ेगा। तापमान संवेदनशील नमूनों के लिए लंबी अवधि में कम बिजली सेटिंग्स का उपयोग करना बेहतर होता है, जिससे होमोजेनाइज़र द्वारा इनपुट की गई ऊर्जा को गर्मी के रूप में नष्ट किया जा सकता है।
नमूने को गर्म करने से कुछ बहुत ही सुगंध हो सकती है जिसे आप सिस्टम से बचने के लिए पकड़ने की कोशिश कर रहे हैं।
उच्च शक्ति इनपुट भी नमूने के क्षरण का कारण बन सकते हैं, जैसा कि कुछ तेलों का उपयोग करते समय देखा जा सकता है। होमोजेनाइज़र की नोक पर उच्च ऊर्जा इनपुट के संपर्क में आने पर तेल टूट सकते हैं जिसके परिणामस्वरूप अत्यधिक अप्रिय स्वाद हो सकता है जिसे केवल विद्युत जलने के स्वाद के रूप में वर्णित किया जा सकता है!
तापमान संवेदनशील सामग्री के लिए, नमूने को ठंडा करने से परिणामों में सुधार होगा, जैसे कि बर्फ के स्नान का उपयोग करके या नमूने में कुछ सूखी बर्फ को शामिल करना। लंबी अवधि में कम बिजली इनपुट का उपयोग करने से सिस्टम में जारी ऊर्जा को फैलाने में मदद मिलती है जैसा कि पल्स मोड में यूनिट का उपयोग करता है जो अल्ट्रासाउंड के प्रत्येक विस्फोट के बीच कुछ शीतलन की अनुमति देता है।
होमोजेनाइज़र के इलेक्ट्रॉनिक्स के भीतर, उपयोगकर्ता यूनिट को नियंत्रण के दो मुख्य तरीकों में संचालित करना चुन सकता है।

आयाम नियंत्रण

इस मोड में उपयोगकर्ता सोनोट्रोड के लिए आवश्यक अधिकतम आयाम का% चुनता है। इलेक्ट्रॉनिक्स तब उस आयाम पर सोनोट्रोड को चलाने का प्रयास करेगा और सोनोट्रोड पर आवश्यक आयाम को बनाए रखने के लिए डिवाइस की इनपुट शक्ति को समायोजित करेगा। यदि सोनोट्रोड सतह क्षेत्र इकाई की उपलब्ध शक्ति के साथ इस आयाम पर संचालित होने के लिए बहुत बड़ा है, तो आयाम निर्धारित मूल्य तक नहीं पहुंचेगा और अधिभार की स्थिति तक पहुंचने पर बंद हो सकता है।

इनपुट पावर कंट्रोल

इस मोड में उपयोगकर्ता वाट में आवश्यक पावर इनपुट सेट करता है और इलेक्ट्रॉनिक्स उपयोगकर्ताओं की सेटिंग में इनपुट पावर को विनियमित करने के लिए दोलनों के आयाम को समायोजित करेगा। यह मोड तरल को हस्तांतरित शक्ति को विनियमित करने की अनुमति देता है और इसलिए तरल में उत्पन्न गर्मी अधिक संवेदनशील नमूनों को नुकसान से बचाती है।

पल्स मोड

ऑपरेशन के दो तरीकों के अलावा, एक पल्स मोड है, जिससे इलेक्ट्रॉनिक्स स्विच ऑन और ऑफ होता है चक्र, जिसका समय उपयोगकर्ता द्वारा 10% समय पर और 90% से 90% समय पर और 10% बंद होने से निर्धारित किया जाता है। यह एक स्पंदित प्रभाव देता है और नमूने को समग्र बिजली इनपुट को सीमित करने और नमूने के भीतर प्रारंभिक इनपुट के लिए अच्छा आंदोलन पैदा करने के लिए उपयोगी है क्योंकि प्रत्येक कर्तव्य चक्र के दौरान इलेक्ट्रॉनिक्स स्थिर हो जाता है।

सामान्य संकेत और तरकीबें

जायके के जलसेक के लिए होमोजेनाइज़र का उपयोग करते समय बेहतर परिणाम प्राप्त होते हैं जब ठोस पदार्थों को समरूप होने से पहले आकार में कम कर दिया जाता है, इससे सतह क्षेत्र के संपर्क में वृद्धि होगी सोनोट्रोड. के लिए homogeniser का उपयोग करते समय एक ही सिद्धांत लागू होता है कण आकार में कमी. होमोजेनाइज़र को एक बढ़िया फिनिशिंग टूल के रूप में सोचें, कोर्स ग्राइंडर नहीं! कण आकार की कमी में अधिकांश काम कणों की उच्च गति टकराव द्वारा किया जाता है, जो सोनोट्रोड पर उत्पन्न बलों को तेज करता है। यदि सोनिकेशन से पहले कुछ कण कमी की जाती है तो बहुत बेहतर परिणाम प्राप्त होंगे। पहले से किए गए थोक कण आकार में कमी के साथ शुरू करने का मतलब है कि एक बड़ा सतह क्षेत्र सोनिकेशन के संपर्क में है और छोटे कणों को तरल में अधिक तेज़ी से त्वरित किया जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप कणों को और तोड़ने के लिए बल के साथ उच्च टकराव होगा। होमोजेनाइज़र द्वारा कम काम करने की भी आवश्यकता होगी, जिससे तापमान को बेहतर तरीके से नियंत्रित किया जा सके।
जैसा कि होमोजेनाइज़र काफी स्थानीय स्तर पर काम करता है, यह उपयोगी होता है जब कई सौ मिलीलीटर या उससे अधिक के बड़े नमूनों के साथ उपयोग किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित करने के लिए अतिरिक्त आंदोलन प्रदान किया जा सके कि सोनोट्रोड के आसपास की मात्रा ताज़ा हो जाए, जिससे नमूने का पूर्ण सोनिकेशन सुनिश्चित हो सके। यह विशेष रूप से अधिक के लिए सच है गाढ़ा नमूने। एक अच्छा चुंबकीय उत्तेजक इसे प्राप्त करने का एक उपयोगी तरीका है। आंदोलन यह सुनिश्चित करने में भी मदद करता है कि सोनोट्रोड के चारों ओर तरल की मात्रा ज़्यादा गरम न हो। नमूने में बर्फ के स्नान, या सूखी बर्फ के टुकड़ों का उपयोग करने से सोनिफिकेशन द्वारा प्रदान की गई ऊर्जा को हटाने में मदद मिलेगी। जैसा कि पहले ही चर्चा की गई है कि सामग्री तापमान संवेदनशील है, समय की बढ़ी हुई अवधि में कम बिजली सेटिंग्स का उपयोग करें और या नमूना में उत्पन्न तापमान को सीमित करने के लिए पल्स मोड का उपयोग करें जिससे नमूना ध्वनि दालों के बीच ठंडा हो जाए।

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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.

जानने के योग्य तथ्य

अल्ट्रासोनिक ऊतक homogenizers अक्सर जांच sonicator / sonificator, ध्वनि lyser, अल्ट्रासाउंड विघटनकारी, अल्ट्रासोनिक चक्की, sono-ruptor, sonifier, ध्वनि dismembrator, सेल विघटनकारी, अल्ट्रासोनिक फैलाव, पायसीकारी या भंग के रूप में जाना जाता है। विभिन्न शर्तें विभिन्न अनुप्रयोगों के परिणामस्वरूप होती हैं जिन्हें सोनिकेशन द्वारा पूरा किया जा सकता है।