Sonicatore: gli ultrasuoni al bar e in cucina

Il settore della miscelazione sta vivendo un forte periodo di rinnovamento, sperimentando tecniche di lavorazione degli ingredienti sempre più evolute, al fine di offrire un prodotto migliore e innovativo al consumatore finale.

Uno degli strumenti più in vista è l’omogeneizzatore ad ultrasuoni, chiamato anche sonicatore.

Il Sonicatore può essere utilizzato per realizzare infusioni in alcool o acqua, per simulare il processo di invecchiamento dei distillati, per degasare i liquidi, per rendere più omogenei succhi e puree di frutta, per creare emulsioni stabili e per disperdere solidi all’interno di liquidi, come per esempio degli additivi.

Se volete, prima di continuare a leggere, potete guardare questo video dove vi spiego come funziona il Sonicatore

Gli ultrasuoni e la cavitazione

Gli ultrasuoni sono delle onde meccaniche con frequenza superiore a 20 kHz, non udibili dall’orecchio umano. Nell’industria alimentare possono essere utilizzati due tipi di ultrasuoni: quelli a bassa energia, con frequenza superiore a 100 kHz e intensità inferiore a 1 W/cm² e quelli ad alta energia, con frequenza compresa tra i 20 e i 100 kHz e intensità superiore a 1 W/cm².

I primi sono utilizzati, in maniera non distruttiva, per controlli di qualità e sicurezza durante i processi di lavorazione degli alimenti, mentre quelli ad alta energia hanno la capacità di alterare le proprietà fisiche, chimiche e organolettiche degli alimenti.

L’emissione di questi ultrasuoni ad alta energia all’interno di un liquido genera un fenomeno chiamato cavitazione.

Se siete amanti del mare e delle barche, probabilmente il termine cavitazione non vi è nuovo. Infatti la cavitazione è un fenomeno che si può verificare in prossimità delle eliche e danneggiarle.

Cerchiamo di capire come gli ultrasuoni generano cavitazione, un fenomeno che per noi non è dannoso, ma necessario.

Immaginate l’ultrasuono come un’onda in grado di causare, in maniera ciclica, un aumento e una diminuzione di pressione all’interno del liquido che volete trattare. La fase in cui la pressione diminuisce è chiamata anche fase di espansione. In questa fase si creano delle bolle all’interno del liquido. Nella fase in cui la pressione aumenta, detta fase di compressione, non è detto che le bolle che si sono precedentemente create riescano a ricomprimersi completamente.

Se la bolla non scompare, nei successivi cicli di espansione, questa aumenta le sue dimensioni, fino a diventare instabile e collassare su sé stessa, generando un’onda d’urto e una turbolenza altamente distruttive. Questo fenomeno viene chiamato cavitazione.

Una cosa molto importante su cui torneremo in seguito: le bolle di cavitazione si formano, generalmente, in prossimità di particelle di solido disperse nel liquido.

Funzionamento del Sonicatore

Il sonicatore è composto da 3 parti principali: un generatore, un convertitore ed una sonda. Alcuni modelli prevedono anche una camera stagna per attutire il rumore generato durante l’implosione delle bolle (gli ultrasuoni non sono udibili).

Il generatore trasforma la frequenza della corrente elettrica di rete da 50Hz a 20kHz, mentre il convertitore, grazie a dei materiali piezoelettrici, riesce a trasformare questa energia elettrica ad alta frequenza in vibrazioni meccaniche.

Queste vibrazioni (ultrasuoni) sono successivamente irradiate dalla sonda nel liquido che si vuole trattare.

Applicazioni al bar

Come già detto all’inizio di questo articolo, il sonicatore può essere utilizzato per realizzare infusioni in alcol o acqua, per simulare il processo di invecchiamento dei distillati, per rendere più omogenei succhi e puree di frutta, per creare emulsioni stabili e per disperdere solidi all’interno di liquidi, come per esempio degli additivi.

Per quanto riguarda le estrazioni di materie prima in alcol o acqua, non solo permette di ridurre i tempi di estrazione, ma anche di aumentare la quantità di sostanze estratte e di far avvenire il processo a bassa temperatura. Ciò che accade è facile da intuire: la cavitazione favorisce l’ingresso del solvente all’interno della materia prima da cui estrarre (es. alcool e foglie di menta essiccate) aumentando il trasferimento di materia all’interfaccia liquido-solido e distrugge le pareti cellulari facendo fuoriuscire il materiale all’interno delle cellule. Ridurre i tempi di estrazione è sicuramente un vantaggio in termini economici: si passa da alcuni giorni di macerazione classica, a pochi minuti. Inoltre diversi studi hanno verificato che, a fronte di questa sensibile riduzione dei tempi, aumenta la frazione di sostanze estratte, riducendo la quantità necessaria e, ancora una volta, i costi.

Anche l’invecchiamento non è altro che un’estrazione, dove la materia prima utilizzata è legno adatto all’invecchiamento, come il rovere. Da notare che il risultato non è paragonabile ad un vero e proprio invecchiamento, che dura mesi o anni, in botte.

Per quanto riguarda i succhi e le puree di frutta, gli ultrasuoni li rendono più omogenei e saporiti, andando a ridurre le dimensioni delle componenti solide della frutta frullata o del succo spremuto, ed inoltre, rompendo le cellule, favoriscono la fuoriuscita di zuccheri e componenti aromatiche. È molto importante utilizzare succhi freddi per limitare l’aumento di temperatura.

Il degasaggio dei liquidi lo avete visto nel video. Ho utilizzato della Coca-cola così che il processo fosse ben visibili. Nel momento in cui ho sonicato il liquido, parte della CO2 disciolta è immediatamente tornata in fase gassosa. Sonicando per qualche secondo è possibile sgasare completamente un liquido. Questo fenomeno può essere sfruttato anche in altre applicazioni come, per esempio, il degasaggio dei liquidi prima della distillazione o anche direttamente nei cocktail.

Infine con questo strumento è possibile creare delle emulsioni stabili senza l’utilizzo di emulsionanti (non che sia qualcosa di male nell’utilizzo di questo additivi, sia chiaro!). Se con la tecnica del fat-wash è possibile aromatizzare un distillato con una materia prima grassa, senza che questo diventi unto, con il sonicatore si può disperdere un grasso in un distillato in maniera talmente fine da rendere stabile l’emulsione per diversi giorni.

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Buona miscelazione,
Giovanni

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Bibliografia.
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