Hielscher ultralydteknologi

Molekylær cuisine og andre kulinariske applikasjoner

En kort guide til de prinsipper

av Mark Gaston

  • Det meste av innholdet i denne veiledningen er informasjon som er lett tilgjengelig, men det er noen ganger skrevet en måte som ikke alltid gjør det lett å lese med mindre du tilfeldigvis være kjent med begrepene som brukes.
  • Nedenfor er viktige når det gjelder ultralydbehandling, slik som sonotrode, amplitude etc. og deres virkninger på kulinariske anvendelser forklart.
  • Denne veiledningen nedenfor forsøker å forklare bruken av ultralyd homogenisator i en mindre vitenskapelige og mer kulinarisk relatert måte.

Ultralyd bølger og deres søknad til mat

Den ultrasoniske homogenisator som en teknikk har eksistert i mange år i ulike former, men er bare bare å finne sin vei inn i mindre skala kulinariske programmer. Homogenisatoren inneholder noen avansert elektronikk som kan konvertere og styrer en elektrisk strøm inn i høyfrekvensvibrasjoner av metallspissen eller sonotrode.
Sonotroden beveger seg hovedsakelig opp og ned ved ganske høy frekvens over hørbare området (for eksempel 26000 ganger i sekundet eller 26kHz med den Uf200 ः t). Beløpet som sonotrode beveger seg opp og ned kalles amplitude og typisk kan justeres til mellom 9 og 240 um (gjennomsnittlig menneskelig hår, er ca. 100 um tykk for referanse). Enkelt sagt sonotrode oppfører seg som et stempel beveger seg opp og ned i væsken.
Som sonotrode beveger seg opp og ned mens det er nedsenket i en væske, det skaper områder med høyt og lavt trykk inne i væsken rundt sonotrode dette i sin tur skaper et fenomen som kalles kavitasjon. Vi ser på kjøkkenet som senking trykk (for eksempel i et kammer sealer) fører væske til å koke ved lavere temperaturer og heve trykket (slik som en trykkoker) fører væske til å koke ved en høyere temperatur.
Den raskt varierende trykkpulsasjoner på tuppen av sonotrode forårsaker dannelse og deretter hurtig sammenbrudd av bobler inne i væsken. Alt dette skjer på et minutt skala, men skaper store krefter i væsken som følge av hastighetene, temperaturer og trykk som genereres av kavitasjon. Det er disse enorme kreftene som kan gjøres om til vår fordel på kjøkkenet for utvinning av smaker av sprengning celler eller nedbryting av partikler.
En av utfordringene i bruk av dette utstyret er imidlertid å utnytte og kontrollere denne makten på en måte som øker matvarer og ikke ødelegger dem, bryte dem ned i mindre ønskelige forbindelser.
Den kjøpte ultrasonisk homogenisator modellen Uf200 ः t dikterer den maksimale kraft som er tilgjengelig for brukeren, og at homogenisatoren i seg selv har en rekke variabler som kan brukes til å justere dens ytelse, alt etter anvendelse. For hensikten med denne veiledningen, modellen som ble brukt var en 200 watt enhet.

sonotrode Size

Størrelsen på sonotrode montert har stor innvirkning på hvor aggregatet leverer sin makt.
I meget enkle termer, jo større overflateareal av sonotroden desto mer kraft vil det kreve å kjøre det til en hvilken som helst amplitud. Viskositeten til væsken vil også ha stor innflytelse på kraften som kreves for å drive sonotroden ved en gitt amplitude.
Tenk deg sonotroden som stempel eller stempel, hvis stempelet beveges opp og ned veldig fort i en pott med tynn væske som vann, er det relativt enkelt å gjøre det selv i rimelige hastigheter, men fyll potten med en tykk saus og Det samme vil ikke være sant, det vil kreve mye mer kraft til å bevege stemplet raskt opp og ned i væsken på grunn av økt viskositet. Øk størrelsen på stempelet eller stempelet, og det vil også kreve større innsats for å flytte den opp og ned i væsken.
Det samme gjelder for sonotroden. Med en stor sonotrode montert, må enheten arbeide langt vanskeligere for å produsere en gitt svingningsamplitasjon hvis væsken har høy viskositet enn med lav viskositetsvæske.

Ulike sonotrode størrelser og former for ulike anvendelser.

Sonotrodes med forskjellige størrelser og former for Uf200 ः t

Til enhver effektinnstillingen en mindre sonotrode på grunn av dens overflateareal vil gi større trykksvingninger og høyere kavitasjon intensiteter i tuppen enn et større sonotrode (som strømmen er rettet mot et mindre sonotrode areal).
Det kan ikke være mulig å kjøre et større sonotrode på samme amplitude som langt mer kraft vil være nødvendig for å gjøre dette, noe som kan føre til stans av enheten på grunn av overbelastning. I dette tilfelle er størrelsen på sonotrode må reduseres eller en høyere kraftenhet oppnås.
inngangs~~POS=TRUNC ultralyd intensitet (Ved en hvilken som helst gitt strøminnstillingen) avtar med økende overflateareal (større sonotrodes), der som de ultrasoniske strømintensiteten øker med avtagende overflateareal, eller sagt på en annen måte, setter en mindre sonotrode en masse av ultrasonisk kraft til et lite område, der som et større sonotrode fordeles kreftene over et større område.
Når homogenisator anvendes det totale arbeid utført på prøven er en kombinasjon av inngangseffekt av homogenisator, den volum av prøven og den tid det er utsatt. For å få reproduserbare resultater, må vi vurdere alle tre parametere. Ikke forvent å sette enheten i en liten kopp full av væske i to minutter, og deretter få samme resultat i en liter væske i løpet av samme tidsperiode! Like husk at med små utvalgsstørrelser og høye strøminnganger, den Temperatur av prøven vil stige raskt. For temperatursensitive prøver, er det bedre å anvende lavere strøminnstillinger over lengre perioder, slik at den energi som er tilført fra den homogenisator som varme for å slippe ut.
Overoppheting prøven kan godt føre til at noen av de aller aromaer du prøver å fange å rømme systemet.
Høye energitilførsel kan også føre til nedbrytning av prøven, som det kan sees ved bruk av visse oljer. Oljer når de utsettes for de høye energiinnsatsen ved spissen av homogenisatoren kan bryte ned noe som resulterer i en meget ubehagelig smak, som bare kan beskrives som smaken av elektrisk brenning!
For temperaturfølsomme materialer for avkjøling av prøven vil forbedre resultatet, slik som ved anvendelse av et isbad eller inkludering av en tørris ned i prøven. Ved å bruke lavere effektinnganger over en lengre periode hjelper til å spre energien som frigjøres i systemet som gjør bruk av enheten i pulsmodus som tillater noe avkjøling mellom hvert utbrudd av ultralyd.
Innenfor elektronikken i homogenisator, kan brukeren velge å betjene enheten i to hovedformer kontroll.

amplitude kontroll

I denne modusen brukeren velger% av maksimal amplitude som kreves for sonotrode. Elektronikken vil da forsøke å kjøre sonotrode ved at amplitude og vil justere inngangseffekten for enheten for å opprettholde den nødvendige amplitude ved sonotrode. Hvis sonotrode overflatearealet er for stort til å bli drevet på denne amplitude med den tilgjengelige kraft fra enheten, vil amplituden ikke nå den innstilte verdi og kan bli slått av hvis en overbelastningstilstand er nådd.

Inndatastrøm kontroll

I denne modusen brukeren setter den nødvendige inngangseffekt i watt og elektronikken vil justere amplituden av de svingninger for å regulere inngangsenergi til brukerinnstillingen. I denne modusen kan effekten som overføres til den væske som skal reguleres, og dermed den varme som utvikles i væsken er begrenset unngå å ødelegge mer følsomme prøver.

Pulsmodus

I tillegg til de to operasjonsmodi, er det en pulsmodus, hvorved elektronikken slå på og av i sykluser, Tidspunktet som er innstilt av brukeren fra å være på 10% av tiden og av 90% til på 90% av tiden, og av 10%. Dette gir en pulserende virkning, og er anvendelig både for å avgrense den samlede energitilførsel til prøven og skape god omrøring i løpet av prøven til den første inngang blir høy som elektronikken stabiliserer under hver driftssyklus.

Generelle tips og triks

Ved bruk av homogenisatoren for infusjon av smaker bedre resultater oppnås når de faste stoffene har blitt redusert i størrelse før de blir homogenisert, vil dette øke overflatearealet som utsettes for sonotrode. Det samme prinsipp gjelder ved bruk av homogenisatoren for partikkelstørrelsesreduksjon. Tenk på homogenisatoren som et fint etterbehandlingsverktøy, ikke en kursmølle! Ved reduksjon av partikkelstørrelser utføres mye av arbeidet ved høyhastighets kollisjoner av partikler akselerert de kreftene som genereres ved sonotroden. Mye bedre resultater vil bli oppnådd dersom noen av partikkelreduksjonen er utført før sonikering. Fra og med den store partikkelstørrelsesreduksjonen som allerede er gjort, betyr at et større overflateareal blir utsatt for sonikering, og at de mindre partiklene vil bli akselerert i væsken raskere, noe som resulterer i høyere kollisjoner med en kraft for ytterligere nedbrytning av partikler. Mindre arbeid må også gjøres av homogenisatoren, slik at temperaturen styres bedre.
Da homogenisatoren fungerer på et ganske lokalisert nivå, er det nyttig når det brukes i større prøver med flere hundre milliliter eller mer for å gi ytterligere agitasjon for å sikre at volumet rundt sonotroden blir fornyet og sikrer fullstendig lydbehandling av prøven. Dette gjelder spesielt for flere viskøs prøver. En god magnetomrører er en nyttig måte å oppnå dette på. Den agitasjon hjelper også med å sikre volumet av væske rundt sonotroden ikke overopphetes. Ved å bruke et isbad eller tørisbiter i prøven, vil det bidra til å fjerne den energi som sonifiseringen gir. Som allerede diskutert hvis materialet er temperaturfølsomt, bruk lavere strøminnstillinger over en økt tidsperiode og eller bruk pulsmodus for å begrense temperaturene som genereres i prøven slik at prøven avkjøles mellom soniske pulser.

Christian Mittermeier forbereder en agurkemulsjon ved hjelp av Hielschers ultralydsenhet UP200Ht

Christian Mittermeier fra Michelin-stjernen-belønnet Restaurant Villa Mittermeier med Uf200 ः t under ultralyd emulgering

Informasjonsforespørsel




Merk våre Personvernregler.


Kontakt oss / be om mer informasjon

Snakk med oss ​​om dine krav til behandling. Vi vil anbefale de mest egnede oppsett- og behandlingsparametrene for prosjektet ditt.





Vær oppmerksom på at Personvernregler.




Fakta Verdt å vite

Ultrasoniske vevshomogenisatorer blir ofte referert til som sonde sonicator / sonificator, sonic lyser, ultralyd disruptor, ultralydslipemaskin, sono-ruptor, sonifier, sonic dismembrator, celleforstyrrende, ultralyd dispergeringsmiddel, emulgator eller oppløsningsmiddel. De forskjellige betingelsene er resultatet av de forskjellige programmene som kan oppfylles av lydbehandling.