Moleküler Mutfak ve Diğer Mutfak Uygulamaları

İlkelere Kısa Bir Kılavuz

Mark Gaston tarafından

• Bu kılavuzun içeriğinin çoğu, halihazırda mevcut olan bilgilerdir, ancak bazen, kullanılan terimlere aşina olmadığınız sürece, her zaman kolay okuma yapmayan bir şekilde yazılır.
• Aşağıda, sonotrode, genlik vb. Gibi sonikasyonun önemli terimleri ve bunların mutfak uygulamaları üzerindeki etkileri açıklanmaktadır.
• Aşağıdaki bu kılavuz ultrasonik homojenleştiricinin kullanımını daha az bilimsel ve daha mutfaklı bir şekilde açıklamaya çalışır.

Ultrason Dalgaları ve Gıdaya Uygulanması

Bir teknik olarak ultrasonik homojenleştirici, çeşitli şekillerde uzun yıllar boyunca olmuştur, ancak sadece küçük ölçekli mutfak uygulamalarına girmeyi başarmaktadır. Homojenleştirici, elektrik gücünü metal ucun veya sonotrotun yüksek frekanslı titreşimlerine dönüştüren ve kontrol eden bazı gelişmiş elektronik parçalar içerir.
Sonotrode öncelikli olarak duyulabilir aralığın oldukça yüksek frekansında yukarı ve aşağı hareket eder (örneğin saniyede 26000 kez veya 26KHz ile UP200Ht). Sonotrotun yukarı ve aşağı hareket ettiği miktar, genlik olarak adlandırılır ve tipik olarak 9 ve 240 um arasında ayarlanabilir (ortalama insan saçı referans için yaklaşık 100 um kalınlığındadır). Basit olarak, sonotrode sıvı içinde yukarı ve aşağı hareket eden bir piston gibi davranır.
sonotrot yukarı hareket eder ve bir sıvı içine daldırılmış iken aşağı, bu sonotrot çevresinde sıvı içinde yüksek ve düşük basınçlı alanlar oluşturur zamanda bu da kavitasyon olarak bilinen bir olaydır. Bu daha yüksek bir sıcaklıkta kaynaması için sıvıları (örneğin, bir odacık kesme sistemi gibi) basınç azalmasına sebep olur, sıvılar düşük sıcaklıklarda kaynamaya ve (örneğin, bir düdüklü tencere gibi) basıncın yükseltilmesi neden mutfakta bkz.
sonotrotun ucunda hızlı bir şekilde değişken basınç pulsasyonları sıvı içinde kabarcık oluşumunun ve ardından hızlı bir şekilde çökmesine neden. Bu, tüm bir dakika ölçekte olur fakat ürettiği hızları, sıcaklık ve basınç sıvı içinde büyük güçleri yaratır kavitasyon. Mutfaktaki avantajımıza dönüşebilen bu devasa kuvvetler. tatların ekstraksiyonu tarafından hücrelerin kırılması veya partiküllerin parçalanması.

Bununla birlikte, bu ekipmanın kullanımındaki zorluklardan biri, bu gücü gıdaları artıracak şekilde kullanmak ve kontrol etmektir.
Satın alınan ultrasonik homojenleştirici modeli UP200Ht Kullanıcının kullanabileceği maksimum gücü belirler ve homojenizatörün kendi performansını, uygulamaya uyacak şekilde ayarlamak için kullanılabilecek birtakım değişkenleri vardır. Bu kılavuzun amacı için kullanılan model bir 200 watt'lık birimi.

Sonotrode Boyutu

Boyutunun sonotrode Takılmış ünitenin gücünü nasıl verdiği konusunda büyük bir etkisi vardır.
Çok basit olarak, sonotrode yüzey alanı ne kadar büyük olursa, herhangi bir genlikte onu sürmek için daha fazla güç gerekir. Akışkanın viskozitesi, belirli bir genlikte sonotrotu sürmek için gereken güç üzerinde de büyük bir etkiye sahip olacaktır.
Sonotrodu bir piston veya piston olarak düşünün, eğer piston su gibi ince bir sıvı kabında çok hızlı yukarı ve aşağı hareket ettirilirse, makul hızlarda bile bunu yapmak nispeten kolaydır, ancak tencereyi kalın bir sosla doldurun ve Aynı durum doğru olmayacaktır, artan viskozite nedeniyle pistonu sıvıda hızla yukarı ve aşağı hareket ettirmek için daha fazla güç gerekecektir. Pistonun veya pistonun boyutunu arttırın ve aynı zamanda sıvı içinde yukarı ve aşağı hareket ettirmek için daha fazla çaba gerektirecektir.
Aynısı sonotrode için de geçerlidir. Büyük bir sonotrode takılıyken, ünitenin düşük viskoziteli bir akışkandan daha yüksek bir viskoziteye sahip olması durumunda, belirli bir salınım genliği üretmek için ünite çok daha fazla çalışmalıdır.

Verilen herhangi bir güç ayarında küçük sonotrode Yüzey alanı nedeniyle daha büyük basınç dalgalanmaları ve daha yüksek kavitasyon uçta daha büyük bir sonotrode göre yoğunluklar (güç daha küçük bir sonotrode yüzey alanına odaklanmış olduğu için).
Aynı büyüklükteki daha büyük bir sonotrotu sürmek, daha fazla güç gerektiğinde, muhtemelen aşırı yüklenme nedeniyle ünitenin kapanmasına neden olabilir. Bu durumda sonotrotun boyutu azaltılmalı veya daha yüksek bir güç ünitesi elde edilmelidir.
Girdi ultrason yoğunluğu (herhangi bir güç ayarında) artan yüzey alanıyla (daha büyük sonotrotlar) azalır, burada ultrasonik güç yoğunluğu azalan yüzey alanıyla artar veya başka bir şekilde koymak için küçük bir sonotrot küçük bir alana çok fazla ultrasonik güç verir, Daha büyük bir sonotrode, gücü daha geniş bir alana yayar.

Homojenleştirici kullanıldığında, örnek üzerinde yapılan toplam çalışma, güç girişi Homojenleştiricinin hacim örnek ve Zaman açığa çıkar. Tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek için, her üç parametreyi de dikkate almalıyız. Cihazı iki dakika boyunca sıvı dolu küçük bir bardağa koymayı ve aynı sonucu aynı süre içinde bir litre sıvıya almayı beklemeyin! Küçük örnek büyüklükleri ve yüksek güç girişleri ile aynı şeyi hatırlayın. Sıcaklık numunenin hızla yükselecek. Sıcaklığa duyarlı numuneler için, daha uzun süreler boyunca daha düşük güç ayarlarının kullanılması daha iyidir ve böylece homojenleştiricinin girdiği enerjinin dağılması sağlanır.
Numunenin aşırı ısınması, sistemden kaçmak için yakalamaya çalıştığınız bazı aromaya neden olabilir.
Bazı yağlar kullanıldığında görülebileceği gibi yüksek güç girişi de örneğin bir bozulmaya neden olabilir. Homojenleştirici ucundaki yüksek enerji girdilerinin maruz Yağlar sadece elektrik yanma tadı olarak tarif edilebilir bir derece nahoş bir tat sonuçlanan dökümünü alabilirsiniz!
Örneğin sıcaklığı hassas malzemelerin soğutulması için, örneğin bir buz banyosu ya da örnek olarak bir kuru buz dahil kullanarak olarak sonuçları iyileştirecektir. Uzun bir süre boyunca daha düşük bir güç girişi kullanarak ultrason her darbesi arasında bir soğutma sağlar sinyal modunda birimi kullanılarak yok gibi sisteme serbest enerji dağıtılmasına yardımcı olur.
Homojenleştiricinin elektronik parçaları içinde, kullanıcı üniteyi iki ana kontrol modunda çalıştırmayı seçebilir.

Genlik kontrolü

Bu modda kullanıcı sonotrode için gerekli maksimum genliğin% 'sini seçer. Elektronikler daha sonra bu genlikte sonotrodu sürmeyi deneyecek ve sonotrode gerekli genliği korumak için cihazın giriş gücünü ayarlayacaktır. Sonotrode yüzey alanı, bu amplitüdde ünitenin mevcut gücü ile sürülmek için çok büyükse, genlik ayarlanan değere ulaşmaz ve aşırı yük durumuna ulaşıldığında kapanabilir.

Giriş Gücü Kontrolü

Bu modda kullanıcı, gerekli güç girişini watt olarak ayarlar ve elektronikler, kullanıcı ayarına giriş gücünü ayarlamak için salınımların genliğini ayarlayacaktır. Bu mod, sıvıya aktarılan gücün düzenlenmesini ve böylelikle sıvıda oluşan ısının daha hassas numunelere zarar vermekten kaçınılmasını sağlar.

Darbe modu

İki çalışma moduna ek olarak, elektroniğin açılıp kapanacağı bir darbe modu vardır. döngülerizamanlama kullanıcının belirlediği zamanın% 10'undan,% 90'ından% 90'ına ve% 10'unun kapalı olmasına bağlıdır. Bu, titreşimli bir etki sağlar ve hem genel güç girişinin numuneye sınırlandırılması hem de her bir çalışma döngüsü sırasında elektronik stabilize edildikçe ilk girişe örnek içinde iyi bir karıştırma yaratılması için faydalıdır.

Genel İpuçları ve Püf Noktaları

Homojenleştiriciyi tatlandırıcıların infüzyonu için kullanırken, katılar homojen hale getirilmeden önce boyutlar küçüldükten sonra daha iyi sonuçlar elde edilir, bu, maruz kalan yüzey alanını artıracaktır. sonotrode. Homojenleştirici kullanıldığında aynı prensip geçerlidir. partikül büyüklüğü azaltma. Homojenleştiriciyi bir ince öğütücü alet olarak düşünmeyin, bir taşlama makinesi değil! Parçacık büyüklüğünün azaltılmasında, işin büyük kısmı, sonotrode üretilen kuvvetleri hızlandıran yüksek hızlı çarpışmalar tarafından gerçekleştirilmiştir. Bazı parçacık azaltma sonikasyondan önce yapılırsa çok daha iyi sonuçlar elde edilecektir. Hali hazırda kütlesel partikül büyüklüğünün azaltılması ile başlanması, daha büyük bir yüzey alanının sonikasyona maruz kaldığı ve daha küçük parçacıkların sıvı içinde daha hızlı bir şekilde hızlandırılacağı anlamına gelir, bu da parçacıkları daha fazla parçalamak için bir kuvvet ile daha yüksek çarpışmalara neden olur. Homojenizatör tarafından daha az çalışma yapılması ve sıcaklığın daha iyi kontrol edilmesine olanak sağlanacaktır.
Homojenleştirici oldukça lokal bir seviyede çalıştığı için, sonotrodun etrafındaki hacminin yenilenmesini sağlamak ve numunenin tamamen sonikasyonunu sağlamak için birkaç yüz mililitre veya daha fazla büyük örneklerle kullanıldığında faydalıdır. Bu özellikle daha fazlası için doğrudur viskoz örnekleri. İyi bir manyetik karıştırıcı bunu başarmak için yararlı bir yoldur. Karıştırma ayrıca sonotrode etrafındaki sıvı hacminin aşırı ısınmamasıyla da yardımcı olur. Örnekte bir buz banyosu veya kuru buz parçaları kullanmak, sonikasyon tarafından verilen enerjinin çıkarılmasına yardımcı olacaktır. Malzemenin sıcaklığa duyarlı olması halinde daha önce tartışıldığı gibi, daha uzun bir süre boyunca daha düşük güç ayarlarını kullanın ve örneğin numunede oluşan sıcaklıkları sınırlamak için nabız modunu kullanın ve örneğin sonik palslar arasında soğumasını bekleyin.

---

---

Edebiyat

• 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.

Bilinmesi Gereken Gerçekler

Ultrasonik doku homojenleştiriciler genellikle sonda sonikatör / sonificator, sonik lize edici, ultrason parçalayıcı, ultrasonik değirmeni, sono-ruptor, Sonifier, sonik Dismemrator hücre bozucu, ultrasonik dağıtıcı, emülsifiye edici veya çözündürücü olarak ifade edilir. farklı terim sonikasyon ile yerine getirilebilir çeşitli uygulamalar sonucu.