Molekulyar pazandachilik va pazandachilikdagi boshqa qoʻllanishlar

Ultratovush bilan ishlov berish oshpazlar va oziq-ovqat olimlarining taomlar hamda ichimliklar tayyorlash usullarini oʻzgartirmoqda: ultratovushli ekstraksiya, taʼm va xushboʻylik singdirish, emulsiyalash va gomogenizatsiya pazandachilik mahsulotlarini yaratishda ultratovush qurilmalarining asosiy qoʻllanishlaridir. Tezkor ekstraksiyadan tortib yanada ipakdek mayin emulsiyalar va kuchaytirilgan xushboʻy hidlargacha, ultratovush toʻlqinlari ajoyib taʼm va teksturalarni hosil qiladi. Ushbu maqolada oshpazlar va oziq-ovqat texnologlari kokteyllardan tortib konsome shoʻrvalarigacha boʻlgan mahsulotlarni yangicha yaratish uchun ultratovushli kavitatsiyadan qanday foydalanishini bilib olasiz.

Asosiy tamoyillar boʻyicha qisqacha qoʻllanma

taklif etilgan muallif Mark Gaston maqolasi

• Ushbu qoʻllanma mazmunining katta qismi oson topiladigan maʼlumotlardan iborat, biroq ular baʼzan shunday yozilganki, ishlatilgan atamalar bilan tanish boʻlmasangiz, oʻqish har doim ham oson boʻlavermaydi.
• Quyida ultratovush bilan ishlov berishga oid sonotrod, amplituda va boshqa muhim atamalar hamda ularning pazandachilikdagi qoʻllanishlarga taʼsiri tushuntiriladi.
• Quyidagi qoʻllanma ultratovushli gomogenizatordan foydalanishni kamroq ilmiy va pazandachilikka koʻproq bogʻliq tarzda tushuntirishga harakat qiladi.

Ultratovush toʻlqinlari va ularning oziq-ovqatga qoʻllanishi

Ultratovushli gomogenizator texnologiyasi koʻp yillardan beri turli shakllarda mavjud, biroq kichikroq koʻlamdagi pazandachilik amaliyotlariga endigina kirib kelmoqda. Gomogenizator tarkibida elektr quvvatini metall uchlik yoki sonotrodning yuqori chastotali tebranishlariga aylantira oladigan va boshqara oladigan murakkab elektronika mavjud.
Sonotrod asosan yuqoriga va pastga, eshitiladigan diapazondan yuqori boʻlgan ancha yuqori chastotada harakatlanadi (masalan, soniyasiga 26 000 marta yoki 26Khz chastotada ishlaydigan UP200Ht ultratovush qurilmasi yordamida). Sonotrodning yuqoriga va pastga siljish kattaligi amplituda deb ataladi va odatda 9 va 240 µm oraligʻida sozlanishi mumkin (taqqoslash uchun, inson sochining oʻrtacha qalinligi taxminan 100 µm). Oddiy qilib aytganda, sonotrod suyuqlikda yuqoriga va pastga harakatlanuvchi porshen kabi ishlaydi.
Suyuqlikka botirilgan sonotrod yuqoriga va pastga harakatlanar ekan, oʻz atrofidagi suyuqlikda yuqori va past bosimli sohalarni hosil qiladi; bu esa oʻz navbatida kavitatsiya deb ataladigan hodisani yuzaga keltiradi. Oshxonada bosimni pasaytirish (masalan, kamerali vakuum qadoqlagichda) suyuqliklarning pastroq haroratda qaynashiga, bosimni oshirish esa (masalan, bosimli qozonda) suyuqliklarning yuqoriroq haroratda qaynashiga sabab boʻlishini koʻramiz.
Sonotrod uchidagi tez oʻzgaruvchan bosim pulsatsiyalari suyuqlik ichida pufakchalarning hosil boʻlishiga va keyin tezda qulashiga sabab boʻladi. Bularning barchasi juda kichik miqyosda sodir boʻladi, biroq kavitatsiya hosil qiladigan tezliklar, haroratlar va bosimlar tufayli suyuqlik ichida ulkan kuchlarni yuzaga keltiradi. Aynan shu ulkan kuchlardan oshxonada taʼm moddalarini ajratib olish uchun hujayralarni parchalash, emulsiyalash yoki zarrachalarni maydalashda oʻz foydamizga foydalanish mumkin.

 

Hielscher UP200Ht sonikatori o‘simlik asosidagi shokolad emulsiyasini qanday qilib ipakdek mayin, barqaror vegan shokoladli mussga aylantirishini tomosha qiling. Ultratovushli kavitatsiya mayin disperslanish, emulsiya barqarorligining oshishi va maqbul teksturani ta’minlab, shokoladga boy, sut mahsulotlarisiz mukammal desert tayyorlashga zamin yaratadi. Ultratovushli ishlov shokolad yog‘lari va suvdan submikron o‘lchamli barqaror emulsiya hosil qilib, to‘yingan ta’m hamda og‘izda silliq, bir butun tuzilma hissini ta’minlaydi. Bundan tashqari, ultratovushli ishlov kraxmal, oqsil va kakaoning qattiq moddalari aglomeratlarini parchalab, eng yuqori qaymoqsimonlik va yanada kuchli ta’mni ta’minlaydi.

Vegan shokoladli mussni ultratovush yordamida emulsiyalash haqida koʻproq bilib oling!
 

Biroq ushbu uskunadan foydalanishdagi qiyinchiliklardan biri bu quvvatni oziq-ovqat mahsulotlarini yaxshilaydigan tarzda ishga solish va boshqarishdir.
Sotib olingan UP200Ht modelidagi ultratovushli gomogenizator foydalanuvchi uchun mavjud boʻlgan maksimal quvvatni belgilaydi, gomogenizatorning oʻzida esa uning ishlashini qoʻllanishga moslashtirish uchun sozlanadigan bir qator oʻzgaruvchilar mavjud. Ushbu qoʻllanma uchun Hielscher 200 vattli ultratovush qurilmasi ishlatilgan.

Sonotrod oʻlchami

Oʻrnatilgan sonotrodning oʻlchami qurilma oʻz quvvatini qanday uzatishiga katta taʼsir qiladi.
Juda oddiy qilib aytganda, sonotrodning sirt maydoni qanchalik katta boʻlsa, uni har qanday belgilangan amplitudada harakatlantirish uchun shunchalik koʻp quvvat talab etiladi. Suyuqlikning qovushqoqligi ham sonotrodni belgilangan amplitudada harakatlantirish uchun zarur quvvatga katta taʼsir koʻrsatadi.
Sonotrodni porshen yoki plunjer deb tasavvur qiling: porshen suv kabi suyuk suyuqlik solingan qozonda juda tez yuqoriga va pastga harakatlantirilsa, buni hatto yetarlicha yuqori tezliklarda ham amalga oshirish nisbatan oson. Biroq qozonni quyuq sous bilan toʻldirsangiz, vaziyat boshqacha boʻladi: qovushqoqlik oshgani sababli porshenni suyuqlik ichida tez yuqoriga va pastga harakatlantirish uchun ancha koʻp quvvat kerak boʻladi. Porshen yoki plunjerning oʻlchamini kattalashtirsangiz, uni suyuqlikda yuqoriga va pastga harakatlantirish uchun ham koʻproq kuch talab etiladi.
Sonotrod uchun ham shu holat amal qiladi. Katta sonotrod oʻrnatilganda, suyuqlik yuqori qovushqoqlikka ega boʻlsa, belgilangan tebranish amplitudasini hosil qilish uchun qurilma past qovushqoqlikdagi suyuqlikka qaraganda ancha koʻproq kuch bilan ishlashi kerak boʻladi.
 

 

Har qanday belgilangan quvvat sozlamasida kichikroq sonotrod oʻzining sirt maydoni tufayli kattaroq sonotrodga qaraganda uchida kattaroq bosim tebranishlari va yuqoriroq kavitatsiya intensivligini hosil qiladi (chunki quvvat kichikroq sonotrodning sirt maydoniga jamlanadi).
Kattaroq sonotrodni xuddi shu amplitudada harakatlantirish imkonsiz boʻlishi mumkin, chunki buning uchun ancha koʻp quvvat talab etiladi va bu ortiqcha yuklanish tufayli qurilmaning oʻchishiga olib kelishi mumkin. Bunday holatda sonotrod oʻlchamini kichraytirish yoki yuqoriroq quvvatli qurilma olish kerak.
Ultratovush intensivligi (har qanday belgilangan quvvat sozlamasida) sirt maydoni kattalashishi bilan (kattaroq sonotrodlar) kamayadi, ultratovush quvvatining intensivligi esa sirt maydoni kichrayishi bilan oshadi. Boshqacha aytganda, kichikroq sonotrod katta ultratovush quvvatini kichik maydonga uzatadi, kattaroq sonotrod esa quvvatni kattaroq maydonga taqsimlaydi.

Gomogenizator ishlatilganda, namuna ustida bajarilgan umumiy ish gomogenizatorning kirish quvvati , namuna hajmi va uning taʼsir ostida boʻlish vaqti birikmasidan iborat boʻladi. Takrorlanadigan natijalarni olish uchun uchala parametrni ham hisobga olishimiz kerak. Qurilmani suyuqlik toʻla kichik piyolaga ikki daqiqaga qoʻyib, keyin bir litr suyuqlikda xuddi shu vaqt ichida bir xil natijaga erishishni kutmang! Shuningdek, kichik hajmli namunalar va yuqori kirish quvvatida namuna harorati tez koʻtarilishini unutmang. Haroratga sezgir namunalar uchun pastroq quvvat sozlamalaridan uzoqroq vaqt davomida foydalanish yaxshiroq boʻlib, bu gomogenizator kiritgan energiyaning issiqlik sifatida tarqalishiga imkon beradi.
Namunani haddan tashqari qizdirish siz saqlab qolmoqchi boʻlgan ayrim xushboʻy moddalarning tizimdan chiqib ketishiga sabab boʻlishi mumkin.
Yuqori kirish quvvati namunaning buzilishiga ham sabab boʻlishi mumkin; buni ayrim moylardan foydalanganda koʻrish mumkin. Moylar gomogenizator uchida yuqori energiya taʼsiriga duchor boʻlganda parchalanishi va nihoyatda yoqimsiz taʼm hosil qilishi mumkin; bu taʼmni faqat elektr kuyish taʼmi deb taʼriflash mumkin!
Haroratga sezgir materiallar uchun namunani sovitish, masalan, muzli vannadan foydalanish yoki namunaga biroz quruq muz qoʻshish natijalarni yaxshilaydi. Pastroq kirish quvvatidan uzoqroq vaqt davomida foydalanish tizimga ajralib chiqqan energiyani tarqatishga yordam beradi. Qurilmani impuls rejimida ishlatish ham shunday taʼsir koʻrsatadi va har bir ultratovush impulsi orasida biroz sovishga imkon beradi.
Gomogenizator elektronikasi orqali foydalanuvchi qurilmani ikkita asosiy boshqaruv rejimida ishlatishni tanlashi mumkin.

Amplitudani boshqarish

Bu rejimda foydalanuvchi sonotrod uchun zarur boʻlgan amplitudani maksimal amplitudaning % ulushi sifatida tanlaydi. Shundan soʻng elektronika sonotrodni shu amplitudada harakatlantirishga urinadi va sonotrodda zarur amplitudani saqlash uchun qurilmaning kirish quvvatini sozlaydi. Agar sonotrodning sirt maydoni qurilmaning mavjud quvvati bilan uni ushbu amplitudada harakatlantirish uchun juda katta boʻlsa, amplituda belgilangan qiymatga yetmaydi va ortiqcha yuklanish holati yuzaga kelsa, qurilma oʻchishi mumkin.

O‘zingiz ziravor ekstraktlari yoki souslar tayyorlamoqchimisiz? Restoran oshxonasi, yuqori natijalarga intiluvchi bosh oshpaz yordamchisi yoki tijorat ishlab chiqaruvchilari uchun bo‘lsin, Hielscher ultratovush uskunalari yordamida qisqa vaqt ichida yuqori sifatli ekstraktlar va souslar tayyorlash mumkin. Organik ekstraktlarni o‘zingiz tayyorlang! Konservantlardan voz keching! Faqat o‘zingiz tanlagan masalliqlardan foydalaning!

Kirish quvvatini boshqarish

Bu rejimda foydalanuvchi kerakli kirish quvvatini vattlarda belgilaydi, elektronika esa kirish quvvatini foydalanuvchi sozlamasiga moslashtirish uchun tebranishlar amplitudasini oʻzgartiradi. Bu rejim suyuqlikka uzatiladigan quvvatni boshqarish va shu orqali suyuqlikda hosil boʻladigan issiqlikni cheklash imkonini beradi, natijada sezgirroq namunalarning shikastlanishi oldi olinadi.

Impuls rejimi

Ikkita ishlash rejimiga qoʻshimcha ravishda impuls rejimi ham mavjud boʻlib, unda elektronika sikllar boʻyicha yoqiladi va oʻchiriladi. Ularning vaqt nisbatini foydalanuvchi vaqtning 10% davomida yoqilgan va 90% davomida oʻchirilgan holatdan vaqtning 90% davomida yoqilgan va 10% davomida oʻchirilgan holatgacha belgilaydi. Bu pulsatsiyali taʼsir hosil qiladi va namunaga umumiy kirish quvvatini cheklash uchun ham, har bir ish siklida elektronika barqarorlashayotganda dastlabki kirish yuqori boʻlishi bilan bogʻliq holda namuna ichida yaxshi aralashishni yuzaga keltirish uchun ham foydalidir.

Umumiy maslahatlar va usullar

Taʼm singdirish uchun gomogenizatordan foydalanganda, qattiq moddalar gomogenizatsiyadan oldin maydalangan boʻlsa, yaxshiroq natijalar olinadi; bu sonotrod taʼsiriga uchraydigan sirt maydonini oshiradi. Gomogenizatordan zarrachalar oʻlchamini kichraytirish uchun foydalanganda ham shu tamoyil amal qiladi. Gomogenizatorni qoʻpol maydalagich sifatida emas, nozik yakuniy ishlov berish vositasi sifatida tasavvur qiling! Zarrachalar oʻlchamini kichraytirishda ishning katta qismi sonotrodda hosil boʻladigan kuchlar tezlashtirgan zarrachalarning yuqori tezlikdagi toʻqnashuvlari orqali bajariladi. Agar zarrachalarni maydalashning bir qismi ultratovush bilan ishlov berishdan oldin bajarilsa, ancha yaxshiroq natijalar olinadi. Zarrachalar oʻlchamini kichraytirishning asosiy qismi allaqachon bajarilgan holatda ish boshlash kattaroq sirt maydonining ultratovush bilan ishlov berish taʼsiriga uchrashini va kichikroq zarrachalarning suyuqlikda tezroq tezlashishini anglatadi; bu esa zarrachalarni yanada parchalashga qodir kuchliroq toʻqnashuvlarga olib keladi. Gomogenizator ham kamroq ish bajarishi kerak boʻladi, bu esa haroratni yaxshiroq boshqarishga imkon beradi.
Gomogenizator ancha mahalliy darajada ishlagani uchun, masalan, bir necha yuz millilitr yoki undan koʻproq hajmdagi kattaroq namunalar bilan ishlaganda, sonotrod atrofidagi hajm yangilanib turishini taʼminlash uchun qoʻshimcha aralashtirish foydalidir; bu namunaga toʻliq ultratovush bilan ishlov berilishini taʼminlaydi. Bu ayniqsa qovushqoqroq namunalar uchun muhim. Yaxshi magnitli aralashtirgich bunga erishishning foydali usulidir. Aralashtirish sonotrod atrofidagi suyuqlik hajmining haddan tashqari qizib ketmasligini taʼminlashga ham yordam beradi. Muzli vannadan foydalanish yoki namunaga quruq muz boʻlaklarini qoʻshish ultratovush bilan ishlov berishda uzatilgan energiyani chiqarib yuborishga yordam beradi. Avval aytilganidek, agar material haroratga sezgir boʻlsa, uzoqroq vaqt davomida pastroq quvvat sozlamalaridan foydalaning va/yoki namunada hosil boʻladigan haroratlarni cheklash uchun impuls rejimini qoʻllang; bu ultratovush impulslari orasida namunaning sovishiga imkon beradi.

---

---

Adabiyotlar

• 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.

 

Ushbu videoda GuerillaChefs.de vakili Simon yangi qo‘ziqorinlar yordamida suvni tez xushbo‘ylashtirish uchun Hielscher UP200Ht qo‘l sonikatoridan foydalanishni namoyish etadi – bu pazandachilik va molekulyar gastronomiyada qo‘llaniladigan innovatsion usuldir. Ultratovush bilan ishlov berish ta’m moddalarini ajratib olishni kuchaytiradi va nozik xushbo‘y birikmalarni soniyalar ichida suvli fazaga o‘tkazadi, shu tariqa nafis bulyonlar, damlamalar yoki ta’m asoslarini qizdirmasdan, sun’iy qo‘shimchalarsiz tayyorlash imkonini beradi. Tabiiy ta’m hosil qilishda aniqlik va kuchli ifodaga intiluvchi oshpazlar hamda oziq-ovqat sohasidagi yangilik yaratuvchilar uchun juda mos keladi.