მოლეკულური სამზარეულო და სხვა კულინარიული გამოყენებები

ულტრაბგერითი დამუშავება ცვლის იმას, თუ როგორ ამზადებენ მზარეულები და საკვების მეცნიერები საკვებსა და სასმელებს: ულტრაბგერითი ექსტრაქცია, ინფუზია, ემულსიფიკაცია და ჰომოგენიზაცია არის სონიკატორების ძირითადი გამოყენებები კულინარიული ქმნილებებისთვის. სწრაფი ექსტრაქციებიდან უფრო ხავერდოვან ემულსიებამდე და გაძლიერებულ არომატებამდე, ულტრაბგერითი ტალღები ქმნიან შესანიშნავ გემოებსა და ტექსტურებს. ამ სტატიაში შეისწავლით, თუ როგორ იყენებენ მზარეულები და საკვების ტექნოლოგები ულტრაბგერით კავიტაციას ყველაფრის ხელახლა შესაქმნელად, კოქტეილებიდან კონსომესებამდე.

მოკლე მიმართულება პრინციპების შესახებ

სტუმრის სტატია მარკ გასტონისგან

• ამ მიმართულების შიგთავსის უმეტესობა ადვილად ხელმისაწვდომი ინფორმაციაა, თუმცა ზოგჯერ ის ისეა დაწერილი, რომ ყოველთვის მარტივად არ იკითხება, თუ გამოყენებულ ტერმინებს არ იცნობთ.
• ქვემოთ, ულტრაბგერითი დამუშავების მნიშვნელოვანი ტერმინები, როგორიცაა სონოტროდი, ამპლიტუდა და ა.შ., და მათი გავლენა კულინარიულ გამოყენებებზე ახსნილია.
• ეს მიმართულება ცდილობს ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორის გამოყენება ნაკლებად სამეცნიერო და მეტად კულინარიულად დაკავშირებულ გზით ახსნას.

ულტრაბგერითი ტალღები და მათი გამოყენება საკვებში

ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორი, როგორც ტექნიკა, მრავალი წელია არსებობს სხვადასხვა ფორმით, მაგრამ მხოლოდ ახლა იკვლევს გზას მცირე მასშტაბის კულინარიულ გამოყენებებში. ჰომოგენიზატორი შეიცავს რთულ ელექტრონიკას, რომელსაც შეუძლია ელექტრო ენერგიის გარდაქმნა და კონტროლი მეტალის წვერის ანუ სონოტროდის მაღალი სიხშირის ვიბრაციებად.
სონოტროდი ძირითადად მოძრაობს ზევით და ქვევით საკმაოდ მაღალი სიხშირით, ხელმისაწვდომი დიაპაზონის ზემოთ (მაგალითად, 26 000-ჯერ წამში ან 26Khz სონიკატორი UP200Ht). იმ ოდენობას, რამდენადაც სონოტროდი მოძრაობს ზევით და ქვევით, ეწოდება ამპლიტუდა და ჩვეულებრივ შეიძლება რეგულირდებოდეს 9-დან 240 µm-მდე (შედარებისთვის, ადამიანის თმის საშუალო სისქე დაახლოებით 100 µm-ია). მარტივად რომ ვთქვათ, სონოტროდი მოქმედებს როგორც პისტონი, რომელიც მოძრაობს ზევით და ქვევით სითხეში.
როდესაც სონოტროდი მოძრაობს ზევით და ქვევით, სანამ ჩაძირულია სითხეში, ის ქმნის მაღალი და დაბალი წნევის ზონებს სონოტროდის გარშემო მდებარე სითხეში, რაც თავის მხრივ ქმნის ფენომენს, რომელიც ცნობილია როგორც კავიტაცია. სამზარეულოში ვხედავთ, რომ წნევის შემცირება (მაგალითად, კამერული შეკვრის აპარატში) იწვევს სითხეების დუღილს დაბალ ტემპერატურაზე, ხოლო წნევის მატება (მაგალითად, წნევის ქვაბში) იწვევს სითხეების დუღილს უფრო მაღალ ტემპერატურაზე.
სონოტროდის წვერზე სწრაფად ცვალებადი წნევის პულსაციები იწვევს ბუშტების წარმოქმნას და შემდეგ მათ სწრაფ დაშლას სითხეში. ეს ყველაფერი ხდება მიკროსკოპული მასშტაბით, მაგრამ ქმნის უზარმაზარ ძალებს სითხეში კავიტაციით გამოწვეული სიჩქარეების, ტემპერატურების და წნევების გამო. სწორედ ეს უზარმაზარი ძალები შეიძლება გამოვიყენოთ ჩვენი სარგებლისთვის სამზარეულოში არომატების ექსტრაქციისთვის მეშვეობით უჯრედების დაშლის, ემულსიფიკაციის, ან ნაწილაკების დაშლის.

 

ნახეთ, როგორ გარდაქმნის Hielscher UP200Ht სონიკატორი მცენარეულ შოკოლადის ემულსიას აბრეშუმისებრ, სტაბილურ ვეგანურ შოკოლადის მუსად. ულტრაბგერითი კავიტაცია უზრუნველყოფს წვრილ დისპერგირებას, ემულსიის გაუმჯობესებულ სტაბილურობასა და ოპტიმალურ ტექსტურას – ქმნის საფუძველს იდეალური, შოკოლადით მდიდარი, რძის პროდუქტების გარეშე მომზადებული დესერტისთვის. შოკოლადის ცხიმებისა და წყლისგან სუბმიკრონული ზომის წვეთების მქონე სტაბილური ემულსიის წარმოქმნით, ულტრაბგერითი დამუშავება ხელს უწყობს ინტენსიურ გემოსა და პირში გლუვი, ერთგვაროვანი კონსისტენციის შეგრძნებას. გარდა ამისა, ულტრაბგერითი დამუშავება შლის სახამებლის, ცილებისა და კაკაოს მყარი ნაწილაკების აგლომერატებს, რაც მაქსიმალურ კრემისებრობასა და გაძლიერებულ გემოს უზრუნველყოფს.

გაიგეთ მეტი ვეგანური შოკოლადის მუსის ულტრაბგერითი ემულსიფიკაციის შესახებ!

ამ მოწყობილობის გამოყენების ერთ-ერთი გამოწვევაა ამ სიმძლავრის ათვისება და კონტროლი ისე, რომ გაუმჯობესდეს საკვები.
შეძენილი ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორის მოდელი UP200Ht განსაზღვრავს მომხმარებლისთვის ხელმისაწვდომ მაქსიმალურ სიმძლავრეს და ჰომოგენიზატორს თავად აქვს რამდენიმე ცვლადი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას მისი წარმადობის კორექტირებისთვის აპლიკაციის შესაბამისად. ამ მიმართულების მიზნით, გამოყენებული მოდელი იყო Hielscher 200 ვატიანი სონიკატორი.

სონოტროდის ზომა

დაყენებული სონოტროდის ზომა მნიშვნელოვნად მოქმედებს იმაზე, თუ როგორ აწვდის მოწყობილობა მის სიმძლავრეს.
ძალიან მარტივად რომ ვთქვათ, რაც უფრო დიდია სონოტროდის ზედაპირის ფართობი, მით მეტი სიმძლავრეა საჭირო მისი ნებისმიერი მოცემული ამპლიტუდით მუშაობის უზრუნველსაყოფად. სითხის სიბლანტესაც დიდი გავლენა აქვს სონოტროდის მოცემული ამპლიტუდით მუშაობისთვის საჭირო სიმძლავრეზე.
წარმოიდგინეთ სონოტროდი როგორც დგუში ან ჭოკი; თუ დგუშს ძალიან სწრაფად აძრავებთ ზევით-ქვევით თხელ სითხეში, როგორიცაა წყალი, ამის გაკეთება შედარებით მარტივია ზომიერი სიჩქარითაც კი, თუმცა, თუ ქვაბს სქელი სოუსით შეავსებთ, იგივე აღარ იქნება სიმართლე, სითხეში დგუშის სწრაფად ზევით-ქვევით მოძრაობისთვის ბევრად მეტი სიმძლავრე იქნება საჭირო გაზრდილი სიბლანტის გამო. გაზარდეთ დგუშის ან ჭოკის ზომა და ისიც მეტ ძალისხმევას მოითხოვს სითხეში ზევით-ქვევით მოძრაობისთვის.
იგივე ეხება სონოტროდს. დიდი სონოტროდის დაყენებისას, მოწყობილობამ ბევრად უფრო ძლიერად უნდა იმუშაოს, რომ მოცემული რხევის ამპლიტუდა მიიღოს, თუ სითხეს მაღალი სიბლანტე აქვს, ვიდრე დაბალი სიბლანტის მქონე სითხის შემთხვევაში.

ნებისმიერ მოცემულ სიმძლავრის პარამეტრზე, უფრო მცირე ზომის სონოტროდი, თავისი ზედაპირის ფართობის გამო, წარმოქმნის უფრო დიდ წნევის ცვლილებებს და უფრო მაღალ კავიტაციის ინტენსივობას წვერზე, ვიდრე უფრო დიდი სონოტროდი (რადგან სიმძლავრე ფოკუსირებულია უფრო მცირე სონოტროდის ზედაპირის ფართობზე).
შესაძლოა, შეუძლებელი იყოს უფრო დიდი სონოტროდის იმავე ამპლიტუდით მუშაობა, რადგან ამისთვის ბევრად მეტი სიმძლავრე იქნება საჭირო, რაც შესაძლოა გამოიწვიოს მოწყობილობის გათიშვა გადატვირთვის გამო. ამ შემთხვევაში, სონოტროდის ზომა უნდა შემცირდეს ან უნდა მოიძებნოს უფრო მაღალი სიმძლავრის მქონე მოწყობილობა.
ულტრაბგერითი ინტენსივობა (ნებისმიერ მოცემულ სიმძლავრის პარამეტრზე) მცირდება ზედაპირის ფართობის ზრდასთან ერთად (უფრო დიდი სონოტროდები), ხოლო ულტრაბგერითი სიმძლავრის ინტენსივობა იზრდება ზედაპირის ფართობის შემცირებასთან ერთად, ანუ სხვაგვარად რომ ვთქვათ, უფრო მცირე სონოტროდი აწვდის ბევრ ულტრაბგერით სიმძლავრეს მცირე ფართობზე, ხოლო უფრო დიდი სონოტროდი განაწილებს სიმძლავრეს უფრო დიდ ფართობზე.

როდესაც ჰომოგენიზატორი გამოიყენება, ნიმუშზე შესრულებული ჯამური მუშაობა არის ჰომოგენიზატორის შემავალი სიმძლავრის ნიმუშის მოცულობისა და ექსპოზიციის დროის კომბინაცია. რეპროდუციული შედეგების მისაღებად, ჩვენ უნდა გავითვალისწინოთ სამივე პარამეტრი. არ ელოდეთ, რომ მოწყობილობას ორი წუთით ჩააგდებთ სითხით სავსე მცირე ჭიქაში და იმავე პერიოდში მიიღებთ იგივე შედეგს ერთ ლიტრ სითხეში! ასევე გახსოვდეთ, რომ მცირე ზომის ნიმუშებისა და მაღალი შემავალი სიმძლავრის პირობებში, ნიმუშის ტემპერატურა სწრაფად აიწევს. ტემპერატურაზე მგრძნობიარე ნიმუშებისთვის უკეთესია უფრო დაბალი სიმძლავრის პარამეტრების გამოყენება უფრო გრძელი პერიოდის განმავლობაში, რაც საშუალებას მისცემს ჰომოგენიზატორის მიერ სითბოს სახით შეტანილ ენერგიას გაიფანტოს.
ნიმუშის გადახურვამ შესაძლოა გამოიწვიოს ზუსტად იმ არომატების ნაწილის სისტემიდან გაქრობა, რომლის დაჭერასაც ცდილობთ.
მაღალი შემავალი სიმძლავრე ასევე შეიძლება გამოიწვიოს ნიმუშის დეგრადაცია, როგორც ეს ჩანს ზოგიერთი ზეთის გამოყენებისას. ზეთები, როდესაც ექცევიან მაღალ ენერგეტიკულ ზემოქმედებას ჰომოგენიზატორის წვერზე, შეიძლება დაიშალონ, რაც იწვევს ძალიან არასასიამოვნო გემოს, რომელიც მხოლოდ ელექტრონული დამწვრობის გემოს შეიძლება ეწოდოს!
ტემპერატურაზე მგრძნობიარე მასალებისთვის ნიმუშის გაგრილება გააუმჯობესებს შედეგებს, მაგალითად, ყინულის აბაზანის გამოყენებით ან ნიმუშში მშრალი ყინულის ნაწილების ჩასმით. უფრო დაბალი შემავალი სიმძლავრის გამოყენება უფრო გრძელი პერიოდის განმავლობაში ეხმარება სისტემაში გამოყოფილი ენერგიის გაფანტვას, ისევე როგორც მოწყობილობის იმპულსურ რეჟიმში გამოყენება, რომელიც ულტრაბგერის თითოეულ იმპულსს შორის გაციების საშუალებას იძლევა.
ჰომოგენიზატორის ელექტრონიკაში მომხმარებელს შეუძლია აირჩიოს მოწყობილობის ორი ძირითადი მართვის რეჟიმში ექსპლუატაცია.

ამპლიტუდის მართვა

ამ რეჟიმში მომხმარებელი ირჩევს სონოტროდისთვის საჭირო მაქსიმალური ამპლიტუდის %-ს. შემდეგ ელექტრონიკა ეცდება, რომ სონოტროდი ამ ამპლიტუდით იმოძრაოს და შეცვლის მოწყობილობის შემავალ სიმძლავრეს, რათა შეინარჩუნოს საჭირო ამპლიტუდა სონოტროდზე. თუ სონოტროდის ზედაპირის ფართობი იმდენად დიდია, რომ მოწყობილობის ხელმისაწვდომი სიმძლავრით ამ ამპლიტუდით მისი მართვა შეუძლებელია, ამპლიტუდა არ მიაღწევს დაყენებულ მნიშვნელობას და შესაძლოა მოხდეს მოწყობილობის გათიშვა გადატვირთვის პირობების მიღწევის შემთხვევაში.

გსურთ თავად დაამზადოთ სანელებლების ექსტრაქტები ან სოუსები? რესტორნის სამზარეულოსთვის, მონდომებული სუ-შეფისა თუ კომერციული მწარმოებლისთვის Hielscher-ის ულტრაბგერითი მოწყობილობები მოკლე დროში მაღალი ხარისხის ექსტრაქტებისა და სოუსების დამზადების საშუალებას იძლევა. თავად დაამზადეთ ორგანული ექსტრაქტები! უარი თქვით კონსერვანტებზე! გამოიყენეთ მხოლოდ თქვენ მიერ შერჩეული ინგრედიენტები!

შემავალი სიმძლავრის მართვა

ამ რეჟიმში მომხმარებელი აყენებს საჭირო შემავალ სიმძლავრეს ვატებში, ხოლო ელექტრონიკა შეცვლის რხევების ამპლიტუდას, რათა შემავალი სიმძლავრე მომხმარებლის დაყენებულ მნიშვნელობამდე დაარეგულიროს. ეს რეჟიმი საშუალებას იძლევა, რომ სითხეში გადაცემული სიმძლავრე იყოს რეგულირებადი და, შესაბამისად, სითხეში წარმოქმნილი სითბო იყოს შეზღუდული, რაც თავიდან აცილებს უფრო მგრძნობიარე ნიმუშების დაზიანებას.

იმპულსური რეჟიმი

ორი სამუშაო რეჟიმის გარდა, არსებობს იმპულსური რეჟიმი, რომელშიც ელექტრონიკა ციკლურად ირთვება და ითიშება, დროის სქემა კი მომხმარებლის მიერ არის დაყენებული 10%-ით ჩართული და 90%-ით გამორთული მდგომარეობიდან 90%-ით ჩართული და 10%-ით გამორთული მდგომარეობამდე. ეს იძლევა პულსაციის ეფექტს და სასარგებლოა როგორც ნიმუშზე სიმძლავრის ჯამური შემავალი მოქმედების შეზღუდვისთვის, ისე ნიმუშში კარგი აღრევის შესაქმნელად, რადგან თითოეული სამუშაო ციკლის განმავლობაში, სანამ ელექტრონიკა სტაბილიზდება, საწყისი შემავალი სიმძლავრე მაღალია.

ზოგადი რჩევები და ხრიკები

როდესაც ჰომოგენიზატორი გამოიყენება გემოების ინფუზიისთვის, უკეთესი შედეგები მიიღება, როდესაც მყარი ნაწილაკები ჰომოგენიზაციამდე ზომაში შემცირებულია, რაც გაზრდის სონოტროდის მიმართ ზედაპირის ფართობს. იგივე პრინციპი მოქმედებს ჰომოგენიზატორის ნაწილაკების ზომის შემცირებისთვის გამოყენებისას. წარმოიდგინეთ ჰომოგენიზატორი, როგორც საბოლოო დამუშავების ინსტრუმენტი და არა მსხვილი წისქვილი! ნაწილაკების ზომის შემცირებისას მუშაობის დიდი ნაწილი სრულდება სონოტროდზე წარმოქმნილი ძალებით გაჩქარებული ნაწილაკების მაღალსიჩქარიანი შეჯახებებით. ბევრად უკეთესი შედეგები მიიღება, თუ ნაწილაკების შემცირების ნაწილი ულტრაბგერით დამუშავებამდე მოხდება. უკვე შესრულებული მასობრივი ნაწილაკების ზომის შემცირებით დაწყება ნიშნავს, რომ ულტრაბგერით დამუშავებას მეტი ზედაპირის ფართობი ექვემდებარება და რომ მცირე ნაწილაკები სითხეში უფრო სწრაფად გაჩქარდება, რაც იწვევს უფრო მაღალ შეჯახებებს ძალით, რათა ნაწილაკები კიდევ უფრო დაიშალოს. ჰომოგენიზატორს ასევე ნაკლები მუშაობა დასჭირდება, რაც საშუალებას იძლევა, რომ ტემპერატურა უკეთესად იყოს კონტროლირებადი.
რადგან ჰომოგენიზატორი მუშაობს საკმაოდ ლოკალიზებულ დონეზე, სასარგებლოა, როდესაც ის გამოიყენება რამდენიმე ასეული მილილიტრის ან მეტი მოცულობის მქონე უფრო დიდ ნიმუშებთან, რათა უზრუნველყოფილ იქნას დამატებითი აღრევა, რაც უზრუნველყოფს სონოტროდის მიმდებარე მოცულობის განახლებას და ნიმუშის სრულ ულტრაბგერით დამუშავებას. ეს განსაკუთრებით მართებულია უფრო ბლანტი ნიმუშებისთვის. კარგი მაგნიტური სარევი სასარგებლოა ამ მიზნის მისაღწევად. აღრევა ასევე ხელს უწყობს იმის უზრუნველყოფას, რომ სონოტროდის მიმდებარე სითხის მოცულობა არ გადახურდეს. ყინულის აბაზანის ან ნიმუშში მშრალი ყინულის ნაწილაკების გამოყენება დაგეხმარებათ ულტრაბგერითი დამუშავებით გადაცემული ენერგიის მოცილებაში. როგორც უკვე განვიხილეთ, თუ მასალა ტემპერატურის მიმართ მგრძნობიარეა, გამოიყენეთ უფრო დაბალი სიმძლავრის პარამეტრები გაზრდილი დროის განმავლობაში და/ან გამოიყენეთ იმპულსური რეჟიმი ნიმუშში წარმოქმნილი ტემპერატურის შესაზღუდად, რათა ნიმუში გაგრილდეს ულტრაბგერით იმპულსებს შორის.

---

---

ლიტერატურა

• 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.

 

ამ ვიდეოში სიმონი GuerillaChefs.de-დან აჩვენებს Hielscher UP200Ht ხელის სონიკატორის გამოყენებას წყლის ახალი სოკოთი სწრაფი არომატიზაციისთვის – ეს ინოვაციური ტექნიკაა კულინარიასა და მოლეკულურ გასტრონომიაში. ულტრაბგერითი დამუშავება აძლიერებს გემოსა და არომატის ექსტრაქციას და რამდენიმე წამში წყლის ფაზაში გადაიტანს ნაზ არომატულ ნაერთებს. ეს შესაძლებელს ხდის დახვეწილი ბულიონების, ნაყენებისა თუ გემოს საფუძვლების გაცხელების გარეშე, მარტივი და გამჭვირვალე შემადგენლობით დამზადებას. იდეალურია შეფ-მზარეულებისა და კვების სფეროს ინოვატორებისთვის, რომლებსაც ბუნებრივი გემოს შექმნისას სიზუსტე და ინტენსივობა სჭირდებათ.