Ultrasonidos para mejorar la descongelación y pelado de gambas
La maduración tradicional de las gambas en salmuera puede aflojar la unión entre el caparazón y la carne, pero requiere largos tiempos de remojo y un cuidadoso control de la sal para evitar la pérdida de color, de dulzor y de textura. Los últimos avances demuestran que los ultrasonidos pueden sustituir o mejorar la maduración, acelerando tanto la descongelación como el aflojamiento del caparazón y preservando la calidad de las gambas. Obtenga información científica sobre cómo la sonicación mejora la eficacia del procesado y la calidad del producto final de las gambas congeladas.
El pelado de gambas y sus retos
El pelado de gambas es uno de los principales factores de coste en el procesado de crustáceos. Las especies de agua fría, como el Pandalus borealis, presentan una fuerte adherencia entre el músculo y el caparazón, lo que dificulta enormemente el pelado mecánico de las gambas recién capturadas. Para solucionarlo, los procesadores recurren tradicionalmente a la salmuera o a la maduración en hielo durante 1-3 días, lo que permite que las enzimas endógenas y la difusión de la sal debiliten la fijación. Sin embargo:
- los remojos prolongados corren el riesgo de perder el color rojo/amarillo,
- La absorción excesiva de sal cambia el sabor y reduce el dulzor,
- un tiempo prolongado aumenta el riesgo microbiano, y
- La cristalización del hielo durante la congelación puede dañar los tejidos si no existe una concentración adecuada de sal.
Una alternativa moderna es la sonicación, que actúa físicamente (cavitación, microjets, fuerzas de cizallamiento) en lugar de químicamente, proporcionando tanto una descongelación rápida como un desprendimiento acelerado de la cáscara con una degradación mínima del producto.
Descongelación por ultrasonidos con el Sonicator de placa escalonada de Hielscher
Cómo los ultrasonidos mejoran la descongelación de las gambas
Rápida transferencia de calor por cavitación
Los ultrasonidos producen burbujas microscópicas en el líquido que rodea a la gamba. Estas burbujas se expanden y colapsan violentamente, un fenómeno llamado cavitación acústica.
Según Li et al. (2024):
Los ultrasonidos redujeron el tiempo de descongelación de 87 min (descongelación por aire) y 66 min (descongelación por flujo de agua) a 48 min, lo que representa una aceleración del 48,9%.
Curvas de descongelación de gambas congeladas tratadas con diferentes métodos de descongelación. (AT: descongelación por aire, FWT: descongelación por hidrólisis de flujo, US: descongelación asistida por ultrasonidos, UST: descongelación SBEW asistida por ultrasonidos).
Estudio y gráfico: Li et al., 2024
Esto ocurre debido al colapso de las burbujas de cavitación:
- generan ondas de choque y microjets,
- adelgazar la capa límite térmica alrededor del alimento,
- y acelerar la fusión de los cristales de hielo internos.
Protección contra la oxidación de lípidos/proteínas
Li et al. (2024) muestran que la combinación de ultrasonidos con agua electrolizada ligeramente básica (SBEW) previene:
- El MDA (marcador de oxidación lipídica) descendió a 0,62 nmol/mg en los camarones ultrasonidos + SBEW frente a 0,83 nmol/mg en los camarones descongelados al aire.
- Los carbonilos (oxidación de proteínas) fueron más bajos en las gambas tratadas con SBEW asistida por ultrasonidos (1,63 nmol/mg frente a 3,21 nmol/mg para la descongelación al aire).
Conservación de la estructura muscular y retención de agua
Descongelación por ultrasonidos (UST):
- mantiene la integridad de las fibras musculares, donde las muestras tratadas con SBEW con ultrasonidos muestran fibras fuertemente alineadas similares a las de las gambas frescas.
- produce la menor pérdida por descongelación (4,06%) y la menor pérdida por cocción en comparación con todos los demás métodos.
Efectos de diferentes métodos de descongelación en los cambios microestructurales de las gambas
(FS: gambas frescas, AT: descongelación por aire, FWT: descongelación por hidrólisis de flujo, US: descongelación asistida por ultrasonidos, UST: descongelación SBEW asistida por ultrasonidos)
Estudio e imágenes: ©Li et al., 2024
Descongelación y descongelación eficientes con el Sonicator de placas escalonadas de Hielscher
Pelado de gambas mejorado por ultrasonidos
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La cavitación debilita físicamente la interfaz coraza-músculo
Dang et al. (2018) encontraron que el ultrasonido de potencia a 24 kHz crea:
- picaduras en espiral en la superficie de la concha,
- erosión de la capa epicutícula,
- aumento de la porosidad,
- microcanales que se extienden hacia la capa membranosa.
Estos cambios estructurales mejoran drásticamente la liberación de la cáscara.
Las imágenes SEM de la página 37 muestran claramente picaduras en las gambas tratadas con US y US+enzima, mientras que las muestras crudas y las tratadas sólo con enzima permanecen lisas. -
Los ultrasonidos reducen el trabajo de pelado y aumentan el rendimiento
Cuando se utiliza antes o durante la maduración de la enzima:
- El trabajo de pelado disminuyó de 7,8 mJ/g (en bruto) a 3,9 mJ/g, lo que supone una reducción del 50%.
- Aumento del rendimiento cárnico (hasta ~90% según las condiciones).
- La proporción de gambas completamente peladas aumentó significativamente.
Los ultrasonidos por sí solos ya mejoran la exfoliabilidad; la combinación de ultrasonidos + enzimas es aún más potente.
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Mejora de la difusión de enzimas a través de microcanales ultrasónicos
El mecanismo propuesto da como resultado:
- Se forman fosas de cavitación “puntos de entrada” en el caparazón.
- Estas fosas conectan con microcanales más profundos.
- Las enzimas, ya sean endógenas o añadidas, penetran más rápidamente e hidrolizan la unión músculo-cáscara.
Esto permite:
- maduración más corta (horas en lugar de 1-3 días),
- menor riesgo de pérdida de color o dulzor,
- menor necesidad de sal que la salmuera.
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Impacto mínimo en el color y la textura
A diferencia de los largos baños de sal, los tratamientos con ultrasonidos:
- no modificaron los parámetros de color L*, a*, b* en comparación con las gambas crudas,
- no dañó la textura (la dureza, la elasticidad y la masticabilidad se mantuvieron comparables).
Esto hace que el ultrasonido sea mucho más seguro que la sobremaduración en salmuera, conocida por apagar el color y reducir el dulzor.
La sonicación comparada con la salmuera
Los ultrasonidos proporcionan un mecanismo más controlado, rápido y limpio que la difusión salina.
| Parámetro | Maduración tradicional en salmuera | Métodos basados en ultrasonidos |
|---|---|---|
| Tiempo | 12-48h | 3-4h (US + enzima) |
| Uso de la sal | alta | Bajo o nulo |
| Riesgo de empapamiento excesivo | alta | Muy bajo |
| Trabajos de pelado | moderado | Reducción de hasta el 50%. |
| Conservación del color | A menudo reducido | Mantenido |
| dulzura | Disminución de mayo | Mantenido |
| textura | pérdida de elasticidad | Conservas |
| Riesgo microbiano | Más alto (tiempo de proceso largo) | Inferior (proceso corto) |
El sonicador de placas escalonadas de Hielscher garantiza una descongelación más rápida y uniforme con ultrasonidos transmitidos por aire.
Literatura / Referencias
- Tem Thi Dang, Nina Gringer, Flemming Jessen, Karsten Olsen, Niels Bøknæs, Pia Louise Nielsen, Vibeke Orlien (2018): Facilitating shrimp (Pandalus borealis) peeling by power ultrasound and proteolytic enzyme. Innovative Food Science and Emerging Technologies 2018.
- Yufeng Li, Jinsong Wang, Qiao-Hui Zeng, Langhong Wang, Jing Jing Wang, Shaojie Li, Jiahui Zhu, Xin-An Zeng (2024): Novel thawing method of ultrasound-assisted slightly basic electrolyzed water improves the processing quality of frozen shrimp compared with traditional thawing approaches. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 107, 2024.
Preguntas frecuentes
¿Cuáles son los métodos habituales de descongelación de gambas en la industria alimentaria?
Los métodos industriales de descongelación de gambas más comunes son la descongelación por aire, la descongelación por inmersión en agua o agua corriente, la descongelación por agua helada y, cada vez más, la descongelación asistida por ultrasonidos. Estos métodos difieren en la eficacia de la transferencia de calor, ya que los ultrasonidos aceleran considerablemente la descongelación gracias a la microcorriente inducida por la cavitación y a la mejora de la conductividad térmica.
¿Cuáles son los factores importantes de la descongelación en relación con la seguridad alimentaria?
Entre los factores importantes para la seguridad alimentaria durante la descongelación se incluyen el perfil tiempo-temperatura, ya que una descongelación prolongada permite el crecimiento microbiano y acelera la actividad enzimática autolítica; la prevención de la pérdida por goteo rica en nutrientes que alimenta la proliferación microbiana; y el control de los procesos de oxidación, que pueden comprometer la integridad de las proteínas y producir marcadores de deterioro como el TVB-N y los aldehídos derivados de lípidos. Por lo tanto, es esencial garantizar una descongelación rápida y uniforme por debajo de los umbrales críticos de crecimiento microbiano.
¿De qué está hecho el caparazón de las gambas?
El caparazón del camarón está compuesto principalmente de quitina organizada en una cutícula estratificada con proteínas y minerales, formando un exoesqueleto rígido. Los estudios con ultrasonidos demuestran que su epicutícula externa puede erosionarse por cavitación, produciendo fosas y microcanales que debilitan la fijación al músculo.
¿Cómo afecta la descongelación a las características de la proteína miofibrilar?
La descongelación afecta a las proteínas miofibrilares promoviendo la modificación oxidativa, el desdoblamiento estructural y la degradación, especialmente cuando la descongelación es lenta. En la descongelación convencional, aumenta la formación de carbonilos, se pierden grupos sulfhidrilos, disminuye el contenido de α-hélices y aumentan las estructuras en espiral aleatorias, lo que indica desnaturalización. La descongelación asistida por ultrasonidos, especialmente cuando se combina con agua electrolizada ligeramente básica, reduce estos efectos y preserva mejor las estructuras secundaria y terciaria de las proteínas, su elasticidad y su capacidad de retención de agua.
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.