Moleküler Mutfak ve Diğer Mutfak Uygulamaları

Sonikasyon, şeflerin ve gıda bilimcilerinin yiyecek ve içecek hazırlama biçimini dönüştürüyor: ultrasonik ekstraksiyon, infüzyon, emülsifikasyon ve homojenizasyon, mutfak kreasyonlarında sonikatörlerin başlıca uygulamalarıdır. Hızlı ekstraksiyonlardan daha ipeksi emülsiyonlara ve yoğunlaştırılmış aromalara kadar ultrason dalgaları olağanüstü tatlar ve dokular geliştirir. Bu makalede, şeflerin ve gıda teknoloji uzmanlarının kokteyllerden konsomelere kadar her şeyi yeniden yaratmak için ultrasonik kavitasyondan nasıl yararlandığını öğreneceksiniz.

Temel İlkelere Kısa Bir Rehber

Mark Gaston tarafından kaleme alınan konuk yazısı

• Bu rehberin içeriğinin büyük bölümü kolayca erişilebilen bilgilerden oluşur; ancak bu bilgiler bazen, kullanılan terimlere aşina olmadığınız sürece kolay okunamayacak şekilde yazılmıştır.
• Aşağıda sonotrot, genlik vb. önemli sonikasyon terimleri ve bunların mutfak uygulamalarındaki etkileri açıklanmaktadır.
• Aşağıdaki rehber, ultrasonik homojenizatörün kullanımını daha az bilimsel ve mutfakla daha fazla ilişkili bir biçimde açıklamayı amaçlar.

Ultrason Dalgaları ve Gıdalara Uygulanması

Ultrasonik homojenizatör tekniği çeşitli biçimlerde uzun yıllardır kullanılmaktadır, ancak daha küçük ölçekli mutfak uygulamalarına henüz yeni girmektedir. Homojenizatör, elektrik gücünü metal ucun veya sonotrodun yüksek frekanslı titreşimlerine dönüştürebilen ve bu dönüşümü kontrol edebilen gelişmiş elektronik bileşenler içerir.
Sonotrot, esas olarak işitilebilir aralığın üzerinde, oldukça yüksek bir frekansta yukarı ve aşağı hareket eder (örneğin saniyede 26.000 kez veya 26Khz frekansında çalışan UP200Ht sonikatöründe). Sonotrodun yukarı ve aşağı hareket miktarına genlik denir ve bu genlik tipik olarak 9 ile 240 µm arasında ayarlanabilir (karşılaştırma için, ortalama bir insan saç telinin kalınlığı yaklaşık 100 µm’dir). Basitçe ifade etmek gerekirse sonotrot, sıvı içinde yukarı ve aşağı hareket eden bir piston gibi davranır.
Sonotrot bir sıvıya daldırılmışken yukarı ve aşağı hareket ettiğinde, çevresindeki sıvıda yüksek ve düşük basınç bölgeleri oluşturur; bu da kavitasyon olarak bilinen bir olguya yol açar. Mutfakta basıncın düşürülmesinin (örneğin hazneli bir vakum paketleme cihazında) sıvıların daha düşük sıcaklıklarda kaynamasına, basıncın artırılmasının ise (örneğin düdüklü tencerede) sıvıların daha yüksek sıcaklıkta kaynamasına neden olduğunu görürüz.
Sonotrodun ucundaki hızla değişen basınç darbeleri, sıvı içinde kabarcıkların oluşmasına ve ardından hızla çökmesine neden olur. Tüm bunlar çok küçük bir ölçekte gerçekleşir, ancak kavitasyonun oluşturduğu hızlar, sıcaklıklar ve basınçlar nedeniyle sıvı içinde muazzam kuvvetler yaratır. Mutfakta bu muazzam kuvvetlerden şu işlemler için yararlanılabilir: aromaların ekstraksiyonu amacıyla hücrelerin parçalanması, emülsifikasyon veya partiküllerin parçalanması.

 

Hielscher UP200Ht sonikatörün bitkisel bazlı bir çikolata emülsiyonunu nasıl ipeksi dokulu, kararlı bir vegan çikolatalı musa dönüştürdüğünü izleyin. Ultrasonik kavitasyon; ince dispersiyon, artırılmış emülsiyon kararlılığı ve ideal doku sağlayarak süt ürünleri içermeyen, yoğun çikolatalı mükemmel bir tatlı için zemin hazırlar. Sonikasyon, çikolata yağları ve sudan mikron altı boyutta kararlı bir emülsiyon oluşturarak yoğun bir lezzet deneyimine ve pürüzsüz, bütünlüklü bir ağız hissine katkıda bulunur. Ayrıca ultrasonik işlem, nişasta, protein ve kakao katılarının aglomeralarını parçalayarak üstün kremsilik ve daha yoğun lezzet sağlar.

Vegan mousse au chocolat’nın ultrasonik emülsifikasyonu hakkında daha fazla bilgi edinin!
 

Ancak bu ekipmanın kullanımındaki zorluklardan biri, bu güçten gıdaları iyileştirecek şekilde yararlanmak ve gücü kontrol etmektir.
Satın alınan UP200Ht ultrasonik homojenizatör modeli kullanıcının erişebileceği maksimum gücü belirler ve homojenizatörün kendisi, performansını uygulamaya uygun şekilde ayarlamak için kullanılabilecek bir dizi değişkene sahiptir. Bu rehberde kullanılan model, Hielscher 200 watt sonikatörüdür.

Sonotrot Boyutu

Takılan sonotrodun boyutu, cihazın gücünü nasıl aktardığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
Çok basitçe ifade etmek gerekirse, sonotrodun yüzey alanı ne kadar büyükse, onu belirli bir genlikte çalıştırmak için o kadar fazla güç gerekir. Akışkanın viskozitesi de sonotrodu belirli bir genlikte çalıştırmak için gereken gücü büyük ölçüde etkiler.
Sonotrodu bir piston veya itici piston olarak düşünün. Piston, su gibi düşük viskoziteli bir sıvıyla dolu bir tencerede çok hızlı biçimde yukarı ve aşağı hareket ettirildiğinde, bunu makul hızlarda bile yapmak nispeten kolaydır; ancak tencereyi koyu kıvamlı bir sosla doldurursanız aynı durum geçerli olmaz. Artan viskozite nedeniyle pistonu sıvı içinde hızla yukarı ve aşağı hareket ettirmek çok daha fazla güç gerektirir. Pistonun veya itici pistonun boyutunu artırırsanız, onu sıvı içinde yukarı ve aşağı hareket ettirmek için de daha fazla çaba gerekir.
Aynı durum sonotrot için de geçerlidir. Büyük bir sonotrot takıldığında, belirli bir salınım genliğini üretmek için cihazın, yüksek viskoziteli bir sıvıda düşük viskoziteli bir akışkana göre çok daha fazla çalışması gerekir.
 

 

Herhangi bir güç ayarında, daha küçük bir sonotrot, yüzey alanı nedeniyle uçta daha büyük bir sonotroda göre daha büyük basınç dalgalanmaları ve daha yüksek kavitasyon şiddetleri oluşturur (çünkü güç, daha küçük sonotrodun yüzey alanına odaklanır).
Daha büyük bir sonotrodu aynı genlikte çalıştırmak mümkün olmayabilir; çünkü bunun için çok daha fazla güç gerekir ve bu durum aşırı yük nedeniyle cihazın kapanmasına yol açabilir. Bu durumda sonotrodun boyutu küçültülmeli veya daha yüksek güçlü bir cihaz temin edilmelidir.
Ultrason şiddeti (herhangi bir güç ayarında), yüzey alanı arttıkça (daha büyük sonotrotlarda) azalırken, ultrasonik güç şiddeti yüzey alanı azaldıkça artar. Başka bir deyişle, daha küçük bir sonotrot küçük bir alana büyük miktarda ultrasonik güç aktarırken, daha büyük bir sonotrot gücü daha geniş bir alana yayar.

Homojenizatör kullanıldığında numune üzerinde yapılan toplam iş, homojenizatörün giriş gücünün , numune hacminin ve numunenin maruz kalma süresinin bir bileşimidir. Tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek için bu üç parametrenin tümünü dikkate almalıyız. Cihazı sıvıyla dolu küçük bir fincana iki dakika boyunca koyup ardından aynı süre içinde bir litre sıvıda aynı sonucu elde etmeyi beklemeyin! Aynı şekilde, küçük numune hacimleri ve yüksek giriş güçleriyle numune sıcaklığının hızla artacağını unutmayın. Sıcaklığa duyarlı numunelerde, homojenizatörün ısı olarak aktardığı enerjinin uzaklaşmasına olanak tanıyarak daha uzun süreler boyunca daha düşük güç ayarları kullanmak daha iyidir.
Numunenin aşırı ısınması, yakalamaya çalıştığınız aromaların bir kısmının sistemden kaçmasına yol açabilir.
Belirli yağların kullanımında görülebileceği gibi, yüksek giriş güçleri numunenin bozunmasına da neden olabilir. Yağlar, homojenizatörün ucundaki yüksek enerji girdilerine maruz kaldıklarında bozunabilir ve yalnızca elektrik yanığı tadı olarak tanımlanabilecek son derece hoş olmayan bir tat ortaya çıkabilir!
Sıcaklığa duyarlı malzemelerde, örneğin bir buz banyosu kullanarak veya numuneye bir miktar kuru buz ekleyerek numunenin soğutulması sonuçları iyileştirir. Daha uzun bir süre boyunca daha düşük giriş güçleri kullanmak, sisteme salınan enerjinin dağılmasına yardımcı olur; her ultrason darbesi arasında bir miktar soğumaya olanak tanıyan darbe modunda cihazı kullanmak da aynı şekilde yardımcı olur.
Homojenizatörün elektronik kontrol sistemi aracılığıyla kullanıcı, cihazı iki ana kontrol modunda çalıştırmayı seçebilir.

Genlik Kontrolü

Bu modda kullanıcı, sonotrot için gereken genliği maksimum genliğe göre % cinsinden seçer. Elektronik sistem daha sonra sonotrodu bu genlikte çalıştırmaya çalışır ve sonotrotta gereken genliği korumak için cihazın giriş gücünü ayarlar. Sonotrodun yüzey alanı, cihazın mevcut gücüyle bu genlikte çalıştırılamayacak kadar büyükse genlik ayarlanan değere ulaşmaz ve aşırı yük durumuna ulaşılırsa cihaz kapanabilir.

Kendi baharat ekstraktlarınızı veya soslarınızı üretmek ister misiniz? İster restoran mutfakları, ister iddialı şef yardımcıları, ister ticari üreticiler için olsun, Hielscher ultrasonik ekipmanlarıyla kısa sürede yüksek kaliteli ekstraktlar ve soslar üretebilirsiniz. Organik ekstraktlarınızı kendiniz hazırlayın! Koruyucu maddeleri ortadan kaldırın! Yalnızca seçtiğiniz malzemeleri kullanın!

Giriş Gücü Kontrolü

Bu modda kullanıcı, gereken giriş gücünü watt cinsinden ayarlar ve elektronik sistem, giriş gücünü kullanıcının ayarına göre düzenlemek için salınımların genliğini ayarlar. Bu mod, sıvıya aktarılan gücün düzenlenmesine ve dolayısıyla sıvıda oluşan ısının sınırlandırılmasına olanak tanıyarak daha hassas numunelerin zarar görmesini önler.

Darbe Modu

İki çalışma moduna ek olarak, elektronik sistemin döngüler halinde açılıp kapandığı bir darbe modu vardır. Bu döngülerin zamanlaması, sürenin %10’unda açık ve %90’ında kapalı olmaktan, sürenin %90’ında açık ve %10’unda kapalı olmaya kadar kullanıcı tarafından ayarlanır. Bu, darbeli bir etki oluşturur ve hem numuneye verilen toplam giriş gücünü sınırlandırmak hem de her çalışma döngüsünde elektronik sistem kararlı hale gelirken başlangıçtaki girdinin yüksek olmasıyla ilişkili olarak numune içinde iyi bir karıştırma sağlamak için yararlıdır.

Genel İpuçları ve Püf Noktaları

Homojenizatör aromaların infüzyonu için kullanıldığında, katıların boyutu homojenizasyondan önce küçültülmüşse daha iyi sonuçlar elde edilir; bu, sonotroda maruz kalan yüzey alanını artırır. Aynı ilke, homojenizatör partikül boyutunu küçültmek için kullanıldığında da geçerlidir. Homojenizatörü kaba bir öğütücü olarak değil, ince son işlem yapan bir araç olarak düşünün! Partikül boyutlarının küçültülmesinde işin büyük bölümü, sonotrotta oluşan kuvvetlerle hızlandırılan partiküllerin yüksek hızlı çarpışmalarıyla gerçekleştirilir. Partikül boyutunu küçültme işleminin bir kısmı sonikasyondan önce yapılırsa çok daha iyi sonuçlar elde edilir. Partikül boyutunu küçültme işleminin büyük bölümü zaten tamamlanmış olarak başlamak, daha geniş bir yüzey alanının sonikasyona maruz kalması ve daha küçük partiküllerin sıvı içinde daha hızlı ivmelenmesi anlamına gelir; bunun sonucunda partikülleri daha da parçalayacak kuvvete sahip daha şiddetli çarpışmalar oluşur. Homojenizatörün yapması gereken iş de azalır ve sıcaklığın daha iyi kontrol edilmesi mümkün olur.
Homojenizatör oldukça yerel bir bölgede çalıştığı için, örneğin birkaç yüz mililitre veya daha büyük numunelerle kullanıldığında, sonotrodun çevresindeki hacmin yenilenmesini ve numunenin tamamen sonikasyona tabi tutulmasını sağlamak amacıyla ek karıştırma uygulamak yararlıdır. Bu, özellikle daha viskoz numuneler için geçerlidir. İyi bir manyetik karıştırıcı, bunu sağlamanın yararlı bir yoludur. Karıştırma ayrıca sonotrodun çevresindeki sıvı hacminin aşırı ısınmamasına yardımcı olur. Bir buz banyosu veya numune içindeki kuru buz parçaları kullanmak, sonikasyonla aktarılan enerjinin uzaklaştırılmasına yardımcı olur. Daha önce de belirtildiği gibi, malzeme sıcaklığa duyarlıysa, numunenin ultrason darbeleri arasında soğumasına olanak tanıyarak numunede oluşan sıcaklıkları sınırlandırmak için daha uzun bir süre boyunca daha düşük güç ayarları kullanın ve/veya darbe modunu kullanın.

---

---

Kaynakça

• 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.

 

Bu videoda GuerillaChefs.de'den Simon, taze mantarlarla suyun hızla aromalandırılması için Hielscher UP200Ht el tipi sonikatörün kullanımını göstermektedir; bu yenilikçi teknik, mutfak uygulamalarında ve moleküler gastronomide kullanılmaktadır. Ultrasonikasyon, aroma ekstraksiyonunu artırır ve hassas aromatik bileşikleri saniyeler içinde sulu faza aktararak rafine et ve sebze suları, infüzyonlar veya aroma bazları için temiz etiketli, ısı uygulanmayan işlemlere olanak tanır. Doğal aroma geliştirmede hassasiyet ve yoğunluk arayan şefler ve yenilikçi gıda geliştiricileri için idealdir.