Hielscher tecnologia de ultra-som

Cozinha molecular e outras aplicações culinárias

Um Breve Guia para os Princípios

por Mark Gaston

  • A maior parte do conteúdo deste guia é a informação que está prontamente disponível, no entanto, é por vezes escrito uma forma que nem sempre faz a leitura fácil, a menos que você acontecer para estar familiarizado com os termos usados.
  • A seguir, os termos importantes de ultra-sons tais como sonotrode, etc. amplitude e os seus efeitos sobre a aplicações culinárias são explicados.
  • Este guia abaixo tenta explicar o uso do homogeneizador de ultra-sons de uma maneira relacionada menos científica e mais culinária.

Ultra-som Ondas e sua aplicação à Alimentação

O homogeneizador de ultra-som como uma técnica já existe há muitos anos em várias formas, mas está apenas encontrando seu caminho para aplicações culinárias menor escala. O homogeneizador contém algumas electrónica sofisticada que podem converter e controlar a energia eléctrica em vibrações de alta frequência da ponta de metal ou sonotrodo.
O sonotrodo se move essencialmente para cima e para baixo em frequência bastante elevada acima da faixa audível (por exemplo, 26000 vezes por segundo ou com a 26Khz UP200Ht). A quantidade que o sonotrodo se move para cima e para baixo é chamado a amplitude e, tipicamente, pode ser ajustado entre 9 e 240 um (o cabelo humano médio é de cerca de 100 um de espessura para referência). Em termos simples, o sonotrodo comporta-se como um êmbolo movendo para cima e para baixo no líquido.
À medida que o sonotrodo se move para cima e para baixo, enquanto imerso em um líquido, ele cria zonas de alta e baixa pressão no interior do líquido em torno do sonotrodo esta, por sua vez cria um fenómeno conhecido como cavitação. Vemos na cozinha que a redução de pressão (tal como em um aferidor de câmara) faz com que os líquidos a ferver a temperaturas mais baixas e aumentar a pressão (tal como uma panela de pressão) faz com que os líquidos a ferver a uma temperatura mais elevada.
As pulsações de pressão que flutua rapidamente na ponta do sonotrodo causar a formação e, em seguida, colapso rápido de bolhas dentro do líquido. Isso tudo acontece em uma escala minuto, mas cria forças enormes dentro do líquido, devido às velocidades, temperaturas e pressões geradas pela cavitação. São essas forças enormes que podem ser transformados para a nossa vantagem na cozinha para o extracção de sabores de células de ruptura ou quebra de partículas.
Um dos desafios no uso deste equipamento, porém, é para aproveitar e controlar esse poder de uma forma que aumenta a alimentos e não os destrói, quebrando-as em compostos menos desejáveis.
O modelo homogeneizador de ultra-som comprado UP200Ht determina a potência máxima disponível para o usuário eo próprio homogeneizador tem um número de variáveis ​​que podem ser usados ​​para ajustar seu desempenho para atender o pedido. Para efeitos deste guia, o modelo utilizado foi um 200 watts unidade.

sonotrodo Tamanho

O tamanho do sonotrodo equipada tem um grande efeito sobre a forma como a unidade oferece seu poder.
Em termos muito simples, quanto maior a área de superfície do sonotrode, mais poder ele precisará para dirigi-lo em qualquer amplitude dada. A viscosidade do fluido também terá uma grande influência sobre a potência necessária para conduzir o sonotrodo em uma dada amplitude.
Imaginar o sonotrodo como um pistão ou êmbolo, se o pistão é movido para cima e para baixo muito rápido num pote de líquido fino, tais como água, é relativamente fácil de fazer isso, mesmo a velocidades razoáveis, no entanto, encher o pote com um molho espesso eo mesmo não será verdade, será necessária muito mais energia para mover o pistão rapidamente para cima e para baixo no líquido devido ao aumento da viscosidade. Aumentar o tamanho do pistão ou êmbolo e que também irá exigir um esforço maior para mover para cima e para baixo no líquido.
O mesmo é verdadeiro do sonotrodo. Com um grande sonotrodo montado, a unidade vai ter que trabalhar muito mais difíceis de produzir uma determinada amplitude de oscilação se o líquido tem uma viscosidade elevada do que com um fluido de baixa viscosidade.

Os vários tamanhos de sonotrodo e formas para várias aplicações.

Sonotrodes com diferentes tamanhos e formas para o UP200Ht

Em um determinado poder de definição de um menor sonotrode devido à sua área de superfície irá gerar oscilações de pressão maiores e superior cavitação intensidades na ponta de um sonotrodo (maior do que a energia é focada na superfície de um sonotrodo menor).
Pode não ser possível conduzir um sonotrodo maior na mesma ordem de grandeza muito mais energia será necessário para fazê-lo, possivelmente resultando na paragem da unidade devido a sobrecarga. Neste caso, o tamanho do sonotrode tem que ser reduzida ou ser obtida uma unidade de potência mais elevada.
A entrada intensidade de ultra-som (Em qualquer dado ajuste de potência) diminui com o aumento da área de superfície (sonotrodos maiores), em que em que a intensidade de potência de ultra-sons aumenta com a diminuição da área superficial, ou, dito de outra maneira, um sonotrodo menor coloca uma grande quantidade de energia de ultra-sons numa pequena área, onde, como um sonotrodo maior espalha a energia sobre uma área maior.
Quando o homogeneizador é utilizado o trabalho total realizado sobre a amostra é uma combinação da entrada de energia do homogeneizador, a Volume da amostra e a Tempo ele é exposto. A fim de obter resultados reprodutíveis, devemos considerar todos os três parâmetros. Não espere para colocar o dispositivo em um pequeno copo cheio de líquido por dois minutos e, em seguida, obter o mesmo resultado em um litro de líquido em relação ao mesmo período de tempo! Igualmente lembrar que, com amostras de pequenas dimensões e insumos de alta potência, o Temperatura da amostra vai subir rapidamente. Para amostras sensíveis à temperatura, é melhor utilizar as definições mais baixos de energia ao longo de períodos mais longos, permitindo que a energia introduzida pelo homogeneizador em forma de calor para ser dissipado.
Superaquecimento da amostra pode muito bem causar alguns dos mesmos aromas que você está tentando capturar para escapar do sistema.
entradas de energia elevadas também podem causar a degradação da amostra, como pode ser visto quando se utiliza certos óleos. Óleos quando expostos às entradas de alta energia na ponta do homogeneizador pode quebrar resultando em um sabor muito desagradável que só pode ser descrito como o gosto de queimado elétrica!
Para a temperatura material sensível ao arrefecimento da amostra irão melhorar os resultados, tais como, utilizando um banho de gelo ou a inclusão de um pouco de gelo seco na amostra. Uso dos valores mais baixos de energia ao longo de um período mais longo ajuda a dispersar a energia libertada para o sistema como se utilizando a unidade no modo de impulso, o qual permite que algum arrefecimento entre cada explosão de ultra-som.
Dentro da eletrônica do homogeneizador, o usuário pode escolher para operar a unidade em dois modos principais de controle.

controle de amplitude

Neste modo, o utilizador escolhe a% de amplitude máxima necessária para o sonotrodo. A electrónica irá então tentar conduzir o sonotrodo em que a amplitude e vai ajustar a potência de entrada do dispositivo para manter a amplitude necessária para o sonotrodo. Se a área de superfície do sonotrode é demasiado grande para ser accionado a esta amplitude com a potência disponível da unidade, a amplitude não irá atingir o valor ajustado e pode desligar se uma condição de sobrecarga é atingido.

Controle de energia de entrada

Neste modo, o usuário define a entrada de potência necessária em watts e os componentes eletrônicos irá ajustar a amplitude das oscilações, a fim de regular a potência de entrada para a configuração de usuários. Este modo permite que a energia transferida para o líquido a ser regulada e, portanto, o calor gerado no líquido limitado evitando danos para amostras mais sensíveis.

Modo de pulso

Em adição aos dois modos de funcionamento, existe um modo de impulsos, em que a electrónica de ligar e desligar em ciclos, O tempo de que é definido pelo utilizador de estar em 10% do tempo e desliga a 90% em 90% do tempo e desliga 10%. Isto dá um efeito pulsante e é útil, tanto para limitar a entrada total de energia para a amostra e a criação de uma boa agitação no interior da amostra para a entrada inicial a ser elevada como a electrónica estabiliza durante cada ciclo de trabalho.

Dicas e truques gerais

Quando se utiliza o homogeneizador para a infusão de sabores melhores resultados são obtidos quando os sólidos foram reduzidos em tamanho antes de ser homogeneizada, isso irá aumentar a área de superfície exposta ao sonotrodo. O mesmo princípio se aplica ao usar o homogeneizador para redução de tamanho de partícula. Pense no homogeneizador como uma ferramenta de acabamento fino, não um moinho de curso! Na redução dos tamanhos de partículas, grande parte do trabalho é feito com as colisões de alta velocidade das partículas aceleraram as forças geradas no sonotrode. Serão obtidos resultados muito melhores se uma parte da redução de partículas for feita antes da sonicação. Começando com a redução de tamanho de partícula já feita, significa que uma área de superfície maior é exposta à sonicação e que as partículas menores serão aceleradas no líquido mais rapidamente, resultando em colisões mais altas com uma força para quebrar as partículas. Menos trabalho também precisará ser feito pelo homogeneizador, permitindo que a temperatura seja melhor controlada.
À medida que o homogeneizador funciona em um nível bastante localizado, é útil quando em uso com amostras maiores, digamos, várias centenas de mililitros ou mais, para fornecer agitação adicional para garantir que o volume em torno do sonotrodo seja atualizado, garantindo a ultrassonição completa da amostra. Isto é particularmente verdadeiro para mais viscoso amostras. Um bom agitador magnético é uma maneira útil de conseguir isso. A agitação também ajuda a garantir que o volume de líquido ao redor do sonotrode não seja superaquecido. Usar um banho de gelo ou pedaços de gelo seco na amostra ajudará a remover a energia transmitida pela sonificação. Como já discutimos se o material é sensível à temperatura, use configurações de energia mais baixas durante um período de tempo aumentado e ou use o modo de pulso para limitar as temperaturas geradas na amostra, permitindo que a amostra arrefeça entre pulsos sônicos.

Christian Mittermeier preparar uma emulsão de pepino utilizando aparelho ultra-sônico de Hielscher UP200Ht

Christian Mittermeier do restaurante premiado com estrela Michelin, Villa Mittermeier, com o UP200Ht durante a emulsificação de ultra-sons

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Fatos, vale a pena conhecer

homogeneizadores de ultra-som de tecidos são frequentemente referidos como sonda de ultra-sons / sonificator, lyser sónico, ultra-som disruptor, moinho de ultra-sons, sono-ruptor, sonicador, Dismembrator sónica, disruptor de células, dispersor ultra-sónico, de emulsionante ou de dissolução. Os diferentes termos resultam das várias aplicações que podem ser cumpridos por sonicação.