Molekularkichen an aner kulinaresch Uwendungen

D’Beschallung mat Ultraschall verännert d’Aart a Weis, wéi Käch a Liewensmëttelwëssenschaftler Iessen a Gedrénks preparéieren: Ultraschallextraktioun, Infusioun, Emulgéierung an Homogeniséierung si wichteg Uwendunge vu Sonikatore fir kulinaresch Kreatiounen. Vu séieren Extraktioune bis zu méi seidegen Emulsiounen a verstäerkten Arome suergen Ultraschallwelle fir aussergewéinlech Geschmaachsnuancen an Texturen. An dësem Artikel gitt Dir gewuer, wéi Käch a Liewensmëtteltechnologen Ultraschallkavitatioun benotzen, fir alles vu Cocktailer bis zu Consomméen nei ze gestalten.

E kuerze Guide zu de Grondprinzipien

Gaaschtartikel vum Mark Gaston

• De gréissten Deel vum Inhalt vun dësem Guide besteet aus Informatiounen, déi liicht zougänglech sinn. Allerdéngs sinn dës heiansdo esou geschriwwen, datt se net ëmmer einfach ze liese sinn, ausser wann een déi benotzte Begrëffer scho kennt.
• Hei drënner gi wichteg Begrëffer vun der Beschallung mat Ultraschall, wéi Sonotrod, Amplitud asw., an hir Auswierkungen op kulinaresch Uwendungen erkläert.
• Dëse Guide probéiert, d’Benotzung vum Ultraschallhomogenisator op eng manner wëssenschaftlech a méi op d’Kiche bezunn Aart a Weis ze erklären.

Ultraschallwellen an hir Uwendung op Liewensmëttel

D’Technik vum Ultraschallhomogenisator gëtt et schonn zënter ville Joren a verschiddene Formen, mee si fënnt eréischt elo hire Wee a kulinaresch Uwendungen a méi klengem Moossstaf. Den Homogenisator enthält eng sophistikéiert Elektronik, déi elektresch Leeschtung an Héichfrequenzschwéngunge vun der Metallspëtzt oder Sonotrod ëmsetze kann an dës steiert.
D’Sonotrod beweegt sech haaptsächlech erop an erof mat enger zimlech héijer Frequenz iwwer dem héierbare Beräich (z. B. 26.000 Mol pro Sekonn oder 26Khz mam Sonikator UP200Ht). D’Ausmooss vun der Beweegung vun der Sonotrod erop an erof gëtt Amplitud genannt a kann typescherweis tëscht 9 an 240 µm agestallt ginn (zum Verglach: e mënschlecht Hoer ass am Duerchschnëtt ongeféier 100 µm déck). Einfach ausgedréckt verhält sech d’Sonotrod wéi e Kolben, dee sech an der Flëssegkeet erop an erof beweegt.
Wann d’Sonotrod an eng Flëssegkeet agedaucht ass a sech erop an erof beweegt, entstinn an der Flëssegkeet ronderëm d’Sonotrod Beräicher mat héijem an nidderegem Drock. Dëst féiert sengersäits zu engem Phenomeen, dat als Kavitatioun bekannt ass. An der Kiche gesi mir, datt eng Reduktioun vum Drock (wéi an enger Kammervakuummaschinn) dozou féiert, datt Flëssegkeete bei méi niddregen Temperature kachen, an datt eng Erhéijung vum Drock (wéi an engem Drockkachdëppen) dozou féiert, datt Flëssegkeete bei enger méi héijer Temperatur kachen.
Déi séier wiesselend Drockpulsatiounen un der Spëtzt vun der Sonotrod féieren dozou, datt sech Blosen an der Flëssegkeet bilden an duerno séier zesummefalen. Dat alles geschitt a ganz klengem Moossstaf, mee duerch d’Vitessen, Temperaturen an Dréck, déi bei der Kavitatioun entstinn, gi riseg Kräften an der Flëssegkeet erzeugt. Genee dës riseg Kräfte kënne mir an der Kichen zu eisem Virdeel notze fir d’Extraktioun vun Aromen duerch d’Opbrieche vun Zellen, d’Emulgéierung, oder d’Zerklengere vu Partikelen.

 

Kuckt, wéi den Hielscher UP200Ht Ultraschallapparat eng planzlech Schockelasemulsioun an eng seideg, stabil vegan Mousse au chocolat verwandelt. D'Ultraschallkavitatioun suergt fir eng fein Dispersioun, eng verbessert Emulsiounsstabilitéit an eng optimal Textur – d'Grondlag fir e perfekte schockelasräichen Dessert ouni Mëllechprodukter. Duerch d'Bildung vun enger stabiler Emulsioun aus Schockelasfetter a Waasser mat Drëpsen am Submikrometerberäich dréit d'Ultraschallbehandlung zu engem intensive Goûterliefnis an engem glaten, kohäsive Mondgefill bäi. Zousätzlech brécht d'Ultraschallbehandlung Agglomerater vu Stäerkt, Proteinnen a feste Kakaobestanddeeler op, fir maximal Crémegkeet an e méi intensive Goût.

Léiert méi iwwer d’Ultraschallemulgéierung vun enger veganer Mousse au chocolat!
 

Eng vun den Erausfuerderunge bei der Benotzung vun dësen Apparater ass et awer, dës Leeschtung esou ze notzen an ze steieren, datt d’Liewensmëttel verbessert ginn.
De kaafte Ultraschallhomogenisator vum Modell UP200Ht bestëmmt déi maximal Leeschtung, déi dem Benotzer zur Verfügung steet, an den Homogenisator selwer huet eng Rei Variabelen, mat deenen seng Aarbechtsweis un déi jeeweileg Uwendung ugepasst ka ginn. Fir dëse Guide gouf den Hielscher Sonikator mat 200 Watt benotzt.

Gréisst vun der Sonotrod

D’Gréisst vun der montéierter Sonotrod huet e groussen Afloss dorop, wéi den Apparat seng Leeschtung ofgëtt.
Ganz einfach gesot: Wat d’Uewerfläch vun der Sonotrod méi grouss ass, wat méi Leeschtung gebraucht gëtt, fir si mat enger bestëmmter Amplitud a Schwéngung ze versetzen. D’Viskositéit vun der Flëssegkeet huet och e groussen Afloss op d’Leeschtung, déi gebraucht gëtt, fir d’Sonotrod mat enger bestëmmter Amplitud a Schwéngung ze versetzen.
Stellt Iech d’Sonotrod als e Kolben oder e Stempel vir: Wann de Kolben an engem Dëppe mat enger dënnflësseger Flëssegkeet wéi Waasser ganz séier erop an erof beweegt gëtt, ass dat relativ einfach, och bei raisonnabele Vitessen. Wann Dir d’Dëppen awer mat enger décker Zooss fëllt, ass dat net méi de Fall: Wéinst der erhéichter Viskositéit gëtt vill méi Leeschtung gebraucht, fir de Kolben séier an der Flëssegkeet erop an erof ze beweegen. Wann Dir de Kolben oder de Stempel méi grouss maacht, gëtt och méi Kraaft gebraucht, fir en an der Flëssegkeet erop an erof ze beweegen.
Dat selwecht gëllt fir d’Sonotrod. Wann eng grouss Sonotrod montéiert ass, muss den Apparat vill méi staark schaffen, fir eng bestëmmte Schwéngungsamplitud ze produzéieren, wann d’Flëssegkeet eng héich Viskositéit huet, wéi bei enger Flëssegkeet mat niddreger Viskositéit.
 

 

Bei all bestëmmter Leeschtungsastellung produzéiert eng méi kleng Sonotrod wéinst hirer Uewerfläch méi grouss Drockschwankungen a méi héich Kavitatiounsintensitéiten un der Spëtzt wéi eng méi grouss Sonotrod (well d’Leeschtung op d’Uewerfläch vun enger méi klenger Sonotrod konzentréiert ass).
Et ass méiglecherweis net méiglech, eng méi grouss Sonotrod mat därselwechter Amplitud a Schwéngung ze versetzen, well dofir vill méi Leeschtung gebraucht gëtt, wat méiglecherweis dozou féiert, datt den Apparat wéinst Iwwerlaaschtung ofschalt. An dësem Fall muss d’Gréisst vun der Sonotrod reduzéiert oder en Apparat mat méi héijer Leeschtung beschaaft ginn.
D’Ultraschallintensitéit hëlt (bei all bestëmmter Leeschtungsastellung) mat zouhuelender Uewerfläch of (méi grouss Sonotroden), wärend d’Ultraschallleeschtungsintensitéit mat ofhuelender Uewerfläch zouhëlt. Anescht ausgedréckt: Eng méi kleng Sonotrod bréngt vill Ultraschallleeschtung an e klenge Beräich an, wärend eng méi grouss Sonotrod d’Leeschtung iwwer e méi grousse Beräich verdeelt.

Wann den Homogenisator benotzt gëtt, ergëtt sech déi ganz Aarbecht, déi un der Prouf verriicht gëtt, aus enger Kombinatioun vun der zougefouerter Leeschtung vum Homogenisator, dem Volume vun der Prouf an der Dauer, wärend där si behandelt gëtt. Fir reproduzéierbar Resultater ze kréien, musse mir all dräi Parameter berücksichtegen. Erwaart net, datt Dir den Apparat zwou Minutte laang an eng kleng Taass voller Flëssegkeet haalt an dann an engem Liter Flëssegkeet iwwer dee selwechten Zäitraum dat selwecht Resultat kritt! Denkt och drun, datt bei klenge Proufvolummen an héijer zougefouerter Leeschtung d’Temperatur vun der Prouf séier klëmmt. Bei temperaturempfindleche Prouwen ass et besser, méi niddreg Leeschtungsastellungen iwwer méi laang Zäitraim ze benotzen, sou datt d’Energie, déi den Homogenisator als Hëtzt zouféiert, ofgefouert ka ginn.
Wann d’Prouf iwwerhëtzt gëtt, kann dat duerchaus dozou féieren, datt e puer vun deenen Aromen, déi Dir grad wëllt afänken, aus dem System entwäichen.
Eng héich zougefouert Leeschtung kann och zum Ofbau vun der Prouf féieren, wéi ee beim Asaz vu bestëmmten Ueleger gesäit. Wann Ueleger der héijer Energiezouféierung un der Spëtzt vum Homogenisator ausgesat ginn, kënne si ofgebaut ginn, wat zu engem extrem désagreabele Goût féiert, deen nëmmen als Goût vun engem elektresche Brand beschriwwe ka ginn!
Bei temperaturempfindleche Materialie verbessert d’Ofkillung vun der Prouf d’Resultater, zum Beispill duerch d’Benotze vun engem Äisbad oder duerch d’Bäiginn vun e bëssen Dréchenäis an d’Prouf. Méi niddreg zougefouert Leeschtungen iwwer e méi laangen Zäitraum hëllefen, d’Energie, déi am System fräigesat gëtt, ze verdeelen. Dat selwecht gëllt fir d’Benotze vum Apparat am Pulsmodus, deen tëscht den eenzelen Ultraschallimpulser eng gewëssen Ofkillung erméiglecht.
An der Elektronik vum Homogenisator kann de Benotzer tëscht zwee Haaptreegelmodusse fir de Betrib vum Apparat wielen.

Amplitudereegelung

An dësem Modus wielt de Benotzer de Prozentsaz vun der maximaler Amplitud, dee fir d’Sonotrod néideg ass. D’Elektronik versicht dann, d’Sonotrod mat där Amplitud unzedreiwen, a passt d’Agangsleeschtung vum Apparat un, fir déi néideg Amplitud un der Sonotrod bäizebehalen. Wann d’Uewerfläch vun der Sonotrod ze grouss ass, fir mat der disponibeler Leeschtung vum Apparat bei dëser Amplitud ugedriwwen ze ginn, erreecht d’Amplitud den agestallte Wäert net, an den Apparat ka sech ausschalten, wann eng Iwwerlaaschtung optrëtt.

Wëllt Dir Är eege Gewierzextrakter oder Zoossen hierstellen? Ob fir d'Restaurantskichen, den ambitiéierte Sous-chef oder kommerziell Hiersteller: Mat Ultraschallapparater vun Hielscher kënnt Dir a kuerzer Zäit héichwäerteg Extrakter an Zoossen hierstellen. Stellt selwer Bioextrakter hier! Verzichtegt op Konservéierungsmëttel! Benotzt nëmmen d'Ingredienten, déi Dir selwer auswielt!

Reegelung vun der Agangsleeschtung

An dësem Modus stellt de Benotzer déi néideg zougeféiert Leeschtung a Watt an, an d’Elektronik passt d’Amplitud vun de Schwéngungen un, fir d’Agangsleeschtung op den agestallte Wäert ze reegelen. Dëse Modus erlaabt et, d’Leeschtung ze reegelen, déi op d’Flëssegkeet iwwerdroe gëtt, an domat d’Hëtzt ze begrenzen, déi an der Flëssegkeet entsteet, fir Schied u méi empfindleche Prouwen ze vermeiden.

Pulsmodus

Zousätzlech zu deenen zwee Betribsmodusse gëtt et e Pulsmodus, bei deem d’Elektronik sech a Cyclen an- an ausschalt. De Benotzer stellt d’Zäiten an, vun 10% vun der Zäit ageschalt an 90% ausgeschalt bis zu 90% vun der Zäit ageschalt an 10% ausgeschalt. Dëst ergëtt e pulséierenden Effekt an ass nëtzlech, fir souwuel déi insgesamt zougeféiert Leeschtung an d’Prouf ze begrenzen, wéi och d’Prouf gutt a Beweegung ze halen, well déi ufanks zougeféiert Leeschtung héich ass, wärend d’Elektronik sech bei all Betribszyklus stabiliséiert.

Allgemeng Hiweiser an Tipps

Wann den Homogenisator benotzt gëtt, fir Aromen anzebréngen, gi besser Resultater erreecht, wann d’Feststoffer virum Homogeniséiere verklengert goufen. Doduerch gëtt d’Uewerfläch vergréissert, déi der Sonotrod ausgesat ass. Dee selwechte Prinzip gëllt, wann den Homogenisator fir d’ Reduktioun vun der Partikelgréisst benotzt gëtt. Betruecht den Homogenisator als en Instrument fir de Feinschlëff, net als eng Millen, fir graff ze muelen! Bei der Reduktioun vun der Partikelgréisst gëtt e groussen Deel vun der Aarbecht duerch d’Zesummestéiss mat héijer Vitess vu Partikele geleescht, déi duerch d’Kräften, déi un der Sonotrod entstinn, beschleunegt ginn. Vill besser Resultater ginn erreecht, wann en Deel vun der Partikelverklengerung virun der Ultraschallbehandlung gemaach gëtt. Wann de gréissten Deel vun der Partikelverklengerung scho gemaach ass, ier een ufänkt, ass eng méi grouss Uewerfläch der Ultraschallbehandlung ausgesat, an déi méi kleng Partikele ginn an der Flëssegkeet méi séier beschleunegt. Dëst féiert zu méi staarken Zesummestéiss mat enger Kraaft, déi d’Partikele weider verklengert. Den Homogenisator muss dann och manner Aarbecht leeschten, soudatt d’Temperatur besser kontrolléiert ka ginn.
Well den Homogenisator zimmlech lokal wierkt, ass et bei gréissere Prouwen, beispillsweis vun e puer honnert Milliliter oder méi, nëtzlech, fir zousätzlech Beweegung ze suergen, fir datt de Volume ronderëm d’Sonotrod erneiert gëtt an déi ganz Prouf mat Ultraschall behandelt gëtt. Dëst gëllt besonnesch fir méi viskos Prouwen. E gudde Magnéitréierer ass en nëtzlecht Mëttel, fir dat z’erreechen. D’Beweegung hëlleft och ze verhënneren, datt de Flëssegkeetsvolume ronderëm d’Sonotrod iwwerhëtzt gëtt. En Äisbad oder Dréchenäisstécker an der Prouf hëllefen, d’Energie ofzeféieren, déi duerch d’Ultraschallbehandlung agekoppelt gëtt. Wéi scho beschwat, sollt Dir bei temperaturempfindlechem Material méi niddreg Leeschtungsastellungen iwwer eng méi laang Zäit benotzen an/oder de Pulsmodus asetzen, fir d’Temperaturen ze begrenzen, déi an der Prouf entstinn, an d’Prouf tëscht den Ultraschallpulsen ofkillen ze loossen.

---

---

Literatur

• 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.

 

An dësem Video weist de Simon vu GuerillaChefs.de den Asaz vum Hielscher UP200Ht Handultraschallapparat fir déi séier Aromatiséierung vu Waasser mat frësche Pilzer – eng innovativ Technik an der Kachkonscht an an der molekularer Gastronomie. D'Ultraschallbehandlung verstäerkt d'Aromaextraktioun a bréngt delikat Aromaverbindunge bannent Sekonnen an déi wässerlech Phas. Dëst erméiglecht eng Veraarbechtung ouni Hëtzt an ouni deklaratiounsflichteg Zousazstoffer fir raffinéiert Britten, Infusiounen oder Aromabasen. Ideal fir Käch a Liewensmëttelinnovateuren, déi Präzisioun an Intensitéit bei der Entwécklung vun natierlechen Arome sichen.