分子料理およびその他の料理の応用

原則の簡単なガイド

by マーク・ガストン

• このガイドの内容のほとんどは、すぐに入手できる情報ですが、使用されている用語に精通していない限り、必ずしも読みやすいとは限らない方法で書かれている場合があります。
• 以下では、ソノトロード、振幅などの超音波処理の重要な用語と、それらが料理の用途に及ぼす影響について説明します。
• 以下のガイドでは、超音波ホモジナイザーの使用を、あまり科学的ではなく、より料理に関連する方法で説明しようとします。

超音波とその食品への応用

技術としての超音波ホモジナイザーは、さまざまな形で長年にわたって存在してきましたが、小規模な料理用途への道を見つけたばかりです。ホモジナイザーには、電力を金属チップまたはソノトロードの高周波振動に変換および制御できる洗練された電子機器が含まれています。
ソノトロードは、可聴範囲を超える非常に高い周波数で主に上下に動きます(たとえば、毎秒26000回または26Khzで UP200HTの).ソノトロードが上下に移動する量は振幅と呼ばれ、通常は9〜240μmの間で調整できます(平均的な人間の髪の毛の太さは参考までに約100μmです)。簡単に言えば、ソノトロードは液体中を上下に移動するピストンのように動作します。
ソノトロードが液体に浸されている間に上下に移動すると、ソノトロードの周りの液体内に高圧と低圧の領域が作成され、これがキャビテーションと呼ばれる現象を引き起こします。キッチンでは、圧力を下げると(チャンバーシーラーなど)、液体が低温で沸騰し、圧力を上げると(圧力鍋など)液体が高温で沸騰することがわかります。
ソノトロードの先端で急速に変動する圧力脈動は、液体内の気泡の形成とその後の急速な崩壊を引き起こします。これはすべて微細なスケールで発生しますが、速度、温度、圧力によって生成されるため、液体内に巨大な力が発生します。 キャビテーション.それは、キッチンで私たちの利点に変えることができるこれらの巨大な力です フレーバーの抽出 によって 細胞の破裂 又は 微粒子の内訳.

しかし、この装置を使用する際の課題の1つは、この力を利用して制御し、食品を強化することです。
購入した超音波ホモジナイザーモデル UP200HTの は、ユーザーが利用できる最大電力を決定し、ホモジナイザー自体には、アプリケーションに合わせてパフォーマンスを調整するために使用できる多くの変数があります。このガイドの目的上、使用したモデルは 200ワット 単位。

ソノトロードサイズ

のサイズ ソノトロード FITEDは、ユニットがその電力を供給する方法に大きな影響を与えます。
非常に簡単に言えば、ソノトロードの表面積が大きいほど、任意の振幅でソノトロードを駆動するために必要な電力が多くなります。流体の粘度は、特定の振幅でソノトロードを駆動するために必要な電力にも大きな影響を与えます。
ピストンまたはプランジャーとしてソノトロードを想像すると、ピストンが水のような薄い液体のポットで非常に速く上下に動かされる場合、合理的な速度でも比較的簡単に行うことができますが、ポットを濃厚なソースで満たすと、同じことが当てはまらないでしょう、粘度が上昇するため、液体中でピストンを急速に上下に動かすには、はるかに多くの力が必要になります。ピストンまたはプランジャーのサイズを大きくすると、液体内で上下に動かすのにもより多くの労力が必要になります。
ソノトロードについても同じことが言えます。大型のソノトロードが取り付けられると、液体の粘度が高い場合、ユニットは低粘度の流体よりも所定の振幅の振動を生成するためにはるかに懸命に働く必要があります。

任意の電力設定で、 小さいソノトロード その表面積のために、より大きな圧力変動を生成します。 高い キャビテーション 大きなソノトロードよりも先端の強度(パワーが小さなソノトロードの表面積に集中するため)。
同じ振幅でより大きなソノトロードを駆動することは不可能であり、そのためにははるかに多くの電力が必要となり、過負荷のためにユニットがシャットダウンする可能性があります。この場合、ソノトロードのサイズを小さくするか、より高いパワーユニットを取得する必要があります。
入力 超音波強度 (任意の所与の電力設定で)は、表面積の増加(より大きなソノトロード)とともに減少し、超音波電力強度が表面積の減少とともに増加する、または別の言い方をすれば、小さなソノトロードは小さな領域に多くの超音波パワーを入れ、大きなソノトロードはより大きな領域にパワーを広げる。

ホモジナイザーを使用する場合、サンプルに対して行われる総作業は、 電源入力 ホモジナイザーの、 容積 サンプルの 時間 露出しています。再現性のある結果を得るためには、3つのパラメータすべてを考慮する必要があります。液体でいっぱいの小さなカップにデバイスを2分間入れて、同じ時間で1リットルの液体で同じ結果が得られるとは思わないでください。同様に、サンプルサイズが小さく、高出力入力の場合、 温度 サンプルのは急速に上昇します。温度に敏感なサンプルの場合は、ホモジナイザーによって熱として入力されたエネルギーを放散できるように、長期間にわたって低電力設定を使用することをお勧めします。
サンプルを過熱すると、捕捉しようとしているアロマの一部がシステムから逃げる可能性があります。
高出力入力は、特定のオイルを使用する場合に見られるように、サンプルの劣化を引き起こす可能性もあります。ホモジナイザーの先端にある高エネルギー入力にさらされると、オイルは分解され、電気燃焼の味としか言いようのない非常に不快な味がする可能性があります。
温度に敏感な材料の場合、サンプルを冷却すると、アイスバスを使用したり、サンプルにドライアイスを含めるなどして結果が改善されます。より低い電力入力を長期間にわたって使用すると、ユニットをパルスモードで使用する場合と同様に、システムに放出されるエネルギーを分散させることができ、超音波の各バーストの間にある程度の冷却が可能になります。
ホモジナイザーの電子機器内では、ユーザーは2つの主要な制御モードでユニットを操作することを選択できます。

振幅制御

このモードでは、ユーザーはソノトロードに必要な最大振幅の%を選択します。次に、電子機器はその振幅でソノトロードを駆動しようとし、デバイスの入力電力を調整して、ソノトロードで必要な振幅を維持します。ソノトロードの表面積が大きすぎて、ユニットの利用可能な電力でこの振幅で駆動できない場合、振幅は設定値に達しず、過負荷状態に達するとシャットダウンする可能性があります。

入力電力制御

このモードでは、ユーザーは必要な電力入力をワット単位で設定し、電子機器は振動の振幅を調整して、ユーザー設定への入力電力を調整します。このモードでは、液体に伝達される電力を調整できるため、液体で発生する熱が制限され、より敏感なサンプルへの損傷を回避できます。

パルスモード

2つの動作モードに加えて、電子機器がオンとオフを切り替えるパルスモードがあります。 サイクル、そのタイミングは、10% の時間で 90% オフになっている状態から、90% の時間オンで 10% オフになっている状態まで、ユーザーが設定します。これにより脈動効果が得られ、サンプルへの全体的な電力入力を制限するため、およびサンプル内で良好な攪拌を作成するのに有用であり、各デューティサイクル中に電子機器が安定するにつれて初期入力が高くなります。

一般的なヒントとコツ

フレーバーの注入にホモジナイザーを使用すると、ホモジナイズされる前に固形物がサイズが縮小されたときにより良い結果が得られ、これにより、 ソノトロード.ホモジナイザーを次の目的で使用する場合も同じ原理が適用されます。 粒子サイズの縮小.ホモジナイザーは、コースグラインダーではなく、細かい仕上げツールと考えてください。粒子サイズの縮小では、作業の多くは、ソノトロードで生成される力を加速する粒子の高速衝突によって行われます。粒子減少の一部が超音波処理の前に行われると、はるかに良い結果が得られます。すでに行われているバルク粒子サイズの縮小から始めると、より大きな表面積が超音波処理にさらされ、小さな粒子が液体中でより迅速に加速され、粒子をさらに分解する力との衝突が高くなります。また、ホモジナイザーによる作業も少なくて済むため、温度をより適切に制御できます。
ホモジナイザーはかなり局所的なレベルで動作するため、数百ミリリットル以上の大きなサンプルで使用する場合、ソノトロードの周囲の体積がリフレッシュされ、サンプルの完全な超音波処理を確実にするために追加の攪拌を提供するのに役立ちます。これは特に、より多くの場合に当てはまります 粘性 サンプル。優れたマグネチックスターラーは、これを達成するための便利な方法です。攪拌は、ソノトロードの周りの液体の量が過熱しないようにするのにも役立ちます。氷浴またはサンプル中のドライアイス片を使用すると、ソニフィケーションによって与えられたエネルギーを取り除くのに役立ちます。すでに説明したように、材料が温度に敏感な場合は、より長い時間にわたって低電力設定を使用するか、パルスモードを使用してサンプルに生成される温度を制限し、サンプルが音波パルス間で冷却されるようにします。

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文学

• 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.

知っておく価値のある事実

超音波組織ホモジナイザーは、しばしばプローブソニケーター/ソニフィケーター、ソニックライザー、超音波ディスラプター、超音波グラインダー、ソノラプター、ソニファイア、ソニックディスメンブレーター、セルディスラプター、超音波分散器、乳化剤または溶解剤と呼ばれる。異なる用語は、超音波処理によって達成することができる様々なアプリケーションから生じます。