Molekulārā virtuve un citi kulinārijas lietojumi

Sonikācija maina veidu, kā pavāri un pārtikas zinātnieki gatavo ēdienus un dzērienus: ultraskaņas ekstrakcija, infūzija, emulģēšana un homogenizācija ir galvenie sonikatoru pielietojumi kulinārijā. No ātras ekstrakcijas līdz zīdainākām emulsijām un intensīvākiem aromātiem - ultraskaņas viļņi rada izcilas garšas un tekstūras. Šajā rakstā uzzināsiet, kā šefpavāri un pārtikas tehnologi izmanto ultraskaņas kavitāciju, lai radītu visu, sākot no kokteiļiem līdz konsmēriem.

Īss principu ceļvedis

Mark Gaston viesu raksts

• Lielākā daļa šīs rokasgrāmatas satura ir informācija, kas ir viegli pieejama, tomēr dažreiz tā ir uzrakstīta tādā veidā, kas ne vienmēr atvieglo lasīšanu, ja vien neesat iepazinies ar izmantotajiem terminiem.
• Zemāk ir izskaidroti svarīgi ultraskaņas apstrādes termini, piemēram, sonotrode, amplitūda utt., Un to ietekme uz kulinārijas lietojumiem.
• Šī rokasgrāmata mēģina izskaidrot ultraskaņas homogenizatora izmantošanu mazāk zinātniskā un vairāk kulinārijas veidā.

Ultraskaņas viļņi un to pielietojums pārtikā

Ultraskaņas homogenizators kā tehnika ir pastāvējusi daudzus gadus dažādos veidos, bet tikai atrod ceļu mazāka mēroga kulinārijas lietojumos. Homogenizators satur sarežģītu elektroniku, kas var pārvērst un kontrolēt elektroenerģiju metāla gala vai sonotrodes augstfrekvences vibrācijās.
Sonotrode pārvietojas galvenokārt uz augšu un uz leju ar diezgan augstu frekvenci virs dzirdamā diapazona (piemēram, 26000 reizes sekundē vai 26Khz ar Sonicator UP200Ht). Daudzumu, ko sonotrode pārvieto uz augšu un uz leju, sauc par amplitūdu, un parasti to var regulēt no 9 līdz 240 μm (vidējais cilvēka mats ir aptuveni 100 μm biezs atsaucei). Vienkārši izsakoties, sonotrode darbojas kā virzulis, kas šķidrumā pārvietojas uz augšu un uz leju.
Tā kā sonotrode pārvietojas uz augšu un uz leju, iegremdējot šķidrumā, tas rada augsta un zema spiediena zonas šķidrumā ap sonotrodu, kas savukārt rada parādību, kas pazīstama kā kavitācija. Virtuvē mēs redzam, ka spiediena pazemināšana (piemēram, kameras blīvētājā) izraisa šķidrumu vārīšanos zemākā temperatūrā un spiediena paaugstināšana (piemēram, spiediena katls) izraisa šķidrumu vārīšanos augstākā temperatūrā.
Strauji mainīgā spiediena pulsācijas sonotroda galā izraisa burbuļu veidošanos un pēc tam strauju sabrukumu šķidrumā. Tas viss notiek niecīgā mērogā, bet kavitācijas radīto ātrumu, temperatūru un spiediena dēļ šķidrumā rodas milzīgi spēki. Tieši šos milzīgos spēkus virtuvē var izmantot par labu. Garšu ekstrakcija pa Šūnu plīsumi, Emulgācijavai Daļiņu sadalījums.

 

Uzzini vairāk par vegānu mousse au chocolat emulģēšanu ar ultraskaņu!
 

Tomēr viens no izaicinājumiem, izmantojot šo aprīkojumu, ir izmantot un kontrolēt šo spēku tādā veidā, kas uzlabo pārtiku.
Iegādātie ultraskaņas homogenizatora modelis UP200Ht nosaka lietotājam pieejamo maksimālo jaudu, un pašam homogenizatoram ir vairāki mainīgie lielumi, kurus var izmantot, lai pielāgotu tā veiktspēju atbilstoši lietojumam. Šajā rokasgrāmatā tika izmantots Hielscher 200 vatu sonikatora modelis.

Sonotrode izmērs

Uzstādītā sonotroda izmērs būtiski ietekmē to, kā ierīce nodrošina jaudu.
Ļoti vienkārši izsakoties, jo lielāks ir sonotroda virsmas laukums, jo lielāka jauda būs nepieciešama, lai to vadītu jebkurā noteiktā amplitūdā. Šķidruma viskozitātei būs arī liela ietekme uz jaudu, kas nepieciešama, lai vadītu sonotrodu noteiktā amplitūdā.
Iedomājieties sonotrode kā virzuli vai virzuli, ja virzulis tiek pārvietots uz augšu un uz leju ļoti ātri plānā šķidruma, piemēram, ūdens, katlā to ir salīdzinoši viegli izdarīt pat saprātīgā ātrumā, tomēr piepildiet katlu ar biezu mērci, un tas pats nebūs taisnība, tas prasīs daudz vairāk enerģijas, lai strauji pārvietotu virzuli uz augšu un uz leju šķidrumā paaugstinātas viskozitātes dēļ. Palieliniet virzuļa vai virzuļa izmēru, un tas prasīs arī vairāk pūļu, lai to pārvietotu uz augšu un uz leju šķidrumā.
Tas pats attiecas uz sonotrodu. Ar lielu sonotrodu, ierīcei būs jāstrādā daudz grūtāk, lai radītu noteiktu svārstību amplitūdu, ja šķidrumam ir augsta viskozitāte nekā ar zemu viskozitātes šķidrumu.
 

 

Jebkurā jaudas iestatījumā mazāks sonotrods, ņemot vērā tā virsmas laukumu, radīs lielākas spiediena svārstības un lielāku kavitācijas intensitāti uz gala nekā lielāks sonotrods (jo jauda tiek koncentrēta uz mazāku sonotroda virsmas laukumu).
Iespējams, ka nav iespējams vadīt lielāku sonotrodu ar tādu pašu amplitūdu, jo, lai to izdarītu, būs nepieciešama daudz lielāka jauda, iespējams, izraisot ierīces izslēgšanu pārslodzes dēļ. Šajā gadījumā sonotroda izmērs ir jāsamazina vai jāiegūst lielāks jaudas bloks.
Ultraskaņas intensitāte (pie jebkura jaudas iestatījuma) samazinās, palielinoties virsmas laukumam (lielāki sonotrodi), kur, palielinoties ultraskaņas jaudas intensitātei, samazinoties virsmas laukumam, vai citiem vārdiem sakot, mazāks sonotrode ievieto daudz ultraskaņas jaudas nelielā laukumā, kur kā lielāks sonotrode izplata jaudu lielākajā platībā.

Ja izmanto homogenizatoru, kopējais darbs, kas veikts ar paraugu, ir kombinācija Jaudas ievade homogenizatora - parauga tilpums un laiks, kad tas ir pakļauts. Lai iegūtu reproducējamus rezultātus, mums ir jāņem vērā visi trīs parametri. Negaidiet, ka ierīci divas minūtes ievietosiet nelielā glāzē ar šķidrumu un pēc tam tajā pašā laika periodā iegūsiet tādu pašu rezultātu litrā šķidruma! Tāpat atcerieties, ka ar nelieliem paraugu izmēriem un lielas jaudas ieejām parauga temperatūra strauji paaugstināsies. Temperatūras jutīgiem paraugiem labāk ir izmantot zemākus jaudas iestatījumus ilgākā laika posmā, ļaujot izkliedēt enerģiju, ko homogenizators ievada kā siltumu.
Parauga pārkaršana var izraisīt dažus no aromātiem, kurus mēģināt uztvert, lai izvairītos no sistēmas.
Lielas jaudas ievades var izraisīt arī parauga noārdīšanos, kā to var redzēt, izmantojot noteiktas eļļas. Eļļas, pakļaujoties augstai enerģijas ievadei homogenizatora galā, var sadalīties, radot ļoti nepatīkamu garšu, ko var raksturot tikai kā elektriskās degšanas garšu!
Temperatūras jutīgiem materiāliem parauga atdzesēšana uzlabos rezultātus, piemēram, izmantojot ledus vannu vai iekļaujot paraugā sausu ledu. Zemākas jaudas ievades izmantošana ilgākā laika posmā palīdz izkliedēt sistēmā atbrīvoto enerģiju, tāpat kā ierīces izmantošana impulsa režīmā, kas ļauj nedaudz atdzesēt starp katru ultraskaņas pārrāvumu.
Homogenizatora elektronikā lietotājs var izvēlēties darbināt ierīci divos galvenajos vadības režīmos.

Amplitūdas kontrole

Šajā režīmā lietotājs izvēlas % no maksimālās amplitūdas, kas nepieciešama sonotrodam. Pēc tam elektronika mēģinās vadīt sonotrode šajā amplitūdā un pielāgos ierīces ieejas jaudu, lai sonotrodā saglabātu nepieciešamo amplitūdu. Ja sonotrode virsmas laukums ir pārāk liels, lai to vadītu šajā amplitūdā ar ierīces pieejamo jaudu, amplitūda nesasniegs iestatīto vērtību un var izslēgties, ja tiek sasniegts pārslodzes stāvoklis.

Ievades jaudas kontrole

Šajā režīmā lietotājs iestata nepieciešamo jaudas ievadi vatos, un elektronika pielāgos svārstību amplitūdu, lai regulētu ieejas jaudu lietotāja iestatījumam. Šis režīms ļauj regulēt uz šķidrumu pārnesto jaudu un tādējādi ierobežot šķidrumā radīto siltumu, izvairoties no jutīgāku paraugu bojājumiem.

impulsa režīms

Papildus diviem darbības režīmiem ir impulsa režīms, kurā elektronika ieslēdzas un izslēdzas ciklos, kuru laiku lietotājs nosaka no 10% laika un izslēgts 90% līdz 90% laika un izslēgts 10%. Tas dod pulsējošu efektu un ir noderīgs, lai ierobežotu kopējo jaudu paraugam, un radītu labu sajaukšanu paraugā, jo sākotnējā ieeja ir augsta, jo elektronika stabilizējas katra darba cikla laikā.

Vispārīgi padomi un triki

Izmantojot homogenizatoru aromātu infūzijai, labāki rezultāti tiek iegūti, ja cietās vielas pirms homogenizācijas ir samazinātas, tas palielina virsmas laukumu, kas pakļauts Sonotrode. Tas pats princips attiecas uz homogenizatoru daļiņu izmēra samazināšana. Padomājiet par homogenizatoru kā smalku apdares rīku, nevis kursa dzirnaviņas! Daļiņu izmēru samazināšanā liela daļa darba tiek veikta ar liela ātruma daļiņu sadursmēm, kas paātrina spēkus, kas rodas sonotrodā. Daudz labāki rezultāti tiks iegūti, ja daļa daļiņu samazināšanas tiks veikta pirms ultraskaņas. Sākot ar jau veikto daļiņu izmēra samazināšanu, lielāks virsmas laukums ir pakļauts ultraskaņas apstrādei un ka mazākās daļiņas šķidrumā tiks paātrinātas ātrāk, kā rezultātā notiek lielākas sadursmes ar spēku, lai vēl vairāk sadalītu daļiņas. Homogenizatoram būs jāveic arī mazāk darba, ļaujot labāk kontrolēt temperatūru.
Tā kā homogenizators darbojas diezgan lokalizētā līmenī, tas ir noderīgi, ja to lieto ar lielākiem paraugiem, teiksim, vairākus simtus mililitru vai vairāk, lai nodrošinātu papildu maisīšanu, lai nodrošinātu, ka tilpums ap sonotrodu tiek atsvaidzināts, nodrošinot pilnīgu parauga ultraskaņu. Tas jo īpaši attiecas uz viskozākiem paraugiem. Labs magnētiskais maisītājs ir noderīgs veids, kā to panākt. Maisīšana arī palīdz nodrošināt, ka šķidruma daudzums ap sonotrodi netiek pārkarsts. Izmantojot ledus vannu vai sausā ledus gabalus paraugā, tas palīdzēs noņemt sonifikācijas radīto enerģiju. Kā jau minēts, ja materiāls ir jutīgs pret temperatūru, izmantojiet zemākus jaudas iestatījumus ilgākā laika periodā un vai izmantojiet impulsa režīmu, lai ierobežotu paraugā radīto temperatūru, ļaujot paraugam atdzist starp skaņas impulsiem.

---

---

Literatūra

• 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.

 

Šajā video Simons no GuerillaChefs.de demonstrē Hielscher UP200Ht rokas sonikatora izmantošanu ātrai ūdens aromatizēšanai ar svaigām sēnēm - inovatīvu tehniku, ko izmanto kulinārijā un molekulārajā gastronomijā. Ultrasonikācija sekunžu laikā uzlabo aromāta ekstrakciju un ievada ūdens fāzē maigus aromātiskos savienojumus, ļaujot tīri un bez karstuma apstrādāt rafinētus buljonus, uzlējumus vai garšas bāzes. Ideāli piemērots šefpavāriem un pārtikas inovatoriem, kas meklē precizitāti un intensitāti dabisko garšu attīstīšanā.

Ultraskaņas aromatizācija: izveidojiet garšas intensīvu sēņu buljonu, izmantojot Hielscher UP200Ht

 

Fakti, kurus ir vērts zināt

Ultraskaņas audu homogenizatori bieži tiek saukti par zondes sonikatoru / sonificatoru, skaņas lizeru, ultraskaņas traucētāju, ultraskaņas dzirnaviņu, sono-ruptoru, sonifikatoru, skaņas dismembratoru, šūnu traucētāju, ultraskaņas izkliedētāju, emulgatoru vai šķīdinātāju. Dažādie termini izriet no dažādām lietojumprogrammām, kuras var izpildīt ar ultraskaņu.