Les ultrasons pour améliorer la décongélation et le décorticage des crevettes
La maturation traditionnelle des crevettes, basée sur le saumurage, peut desserrer le lien entre la carapace et la chair, mais nécessite de longs temps de trempage et un contrôle minutieux du sel afin d'éviter l'altération de la couleur, la perte du goût sucré et la détérioration de la texture. Des avancées récentes démontrent que les ultrasons puissants peuvent remplacer ou améliorer la maturation en accélérant à la fois la décongélation et le détachement de la carapace tout en préservant la qualité des crevettes. Découvrez comment la sonication améliore l'efficacité de la transformation et la qualité du produit final des crevettes congelées.
Le décorticage des crevettes et ses défis
Le décorticage des crevettes est l'un des principaux facteurs de coût dans la transformation des crustacés. Les espèces d'eau froide comme Pandalus borealis présentent une attache très forte entre le muscle et la carapace, ce qui rend les crevettes fraîchement pêchées extrêmement difficiles à décortiquer mécaniquement. Pour résoudre ce problème, les transformateurs ont traditionnellement recours au saumurage ou à la maturation dans la glace pendant 1 à 3 jours, ce qui permet aux enzymes endogènes et à la diffusion du sel d'affaiblir l'attachement. Cependant :
- les trempages prolongés risquent d'entraîner une perte de la couleur rouge/jaune,
- l'absorption excessive de sel modifie la saveur et réduit le goût sucré,
- une durée prolongée augmente le risque microbien, et
- la cristallisation de la glace pendant la congélation peut endommager les tissus si la concentration en sel n'est pas suffisante.
Une alternative moderne est la sonication, qui agit physiquement (cavitation, microjets, forces de cisaillement) plutôt que chimiquement, permettant à la fois une décongélation rapide et un détachement accéléré de la coquille avec une dégradation minimale du produit.
Décongélation par ultrasons avec le sonificateur à plaque étagée Hielscher
Comment les ultrasons améliorent la décongélation des crevettes
Transfert rapide de chaleur par cavitation
Les ultrasons produisent des bulles microscopiques dans le liquide entourant la crevette. Ces bulles se dilatent et s'effondrent violemment - un phénomène appelé cavitation acoustique.
Selon Li et al. (2024) :
Les ultrasons ont réduit le temps de décongélation de 87 min (décongélation à l'air) et 66 min (décongélation à l'eau) à 48 min, ce qui représente une accélération de 48,9 %.
Courbes de décongélation des crevettes congelées traitées par différentes méthodes de décongélation. (AT : décongélation à l'air, FWT : décongélation par hydrolyse de flux, US : décongélation assistée par ultrasons, UST : décongélation SBEW assistée par ultrasons).
Étude et graphique : Li et al, 2024
Ce phénomène est dû à l'effondrement des bulles de cavitation :
- générer des ondes de choc et des microjets,
- mince la couche limite thermique autour de l'aliment,
- et accélèrent la fonte des cristaux de glace internes.
Protection contre l'oxydation des lipides et des protéines
Li et al. (2024) montrent que la combinaison des ultrasons avec de l'eau électrolysée légèrement basique (SBEW) prévient :
- Le MDA (marqueur d'oxydation des lipides) est tombé à 0,62 nmol/mg chez les crevettes traitées par ultrasons + SBEW, contre 0,83 nmol/mg chez les crevettes décongelées à l'air.
- Les carbonyles (oxydation des protéines) étaient les plus faibles dans les crevettes traitées par le SBEW assisté par ultrasons (1,63 nmol/mg contre 3,21 nmol/mg pour la décongélation à l'air).
Préservation de la structure musculaire et rétention d'eau
Décongélation par ultrasons (UST) :
- maintient l'intégrité des fibres musculaires, les échantillons traités par SBEW aux ultrasons présentant des fibres étroitement alignées, comme les crevettes fraîches.
- entraîne la perte de décongélation la plus faible (4,06 %) et la perte de cuisson la plus faible par rapport à toutes les autres méthodes.
Effets de différentes méthodes de décongélation sur les changements microstructuraux des crevettes
(FS : crevettes fraîches, AT : décongélation à l'air, FWT : décongélation par hydrolyse en flux, US : décongélation assistée par ultrasons, UST : décongélation SBEW assistée par ultrasons).
Étude et images : ©Li et al., 2024
Décongélation et décongélation efficaces avec le sonificateur à plaques étagées Hielscher
Amélioration du décorticage des crevettes par ultrasons
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La cavitation affaiblit physiquement l'interface coquille-muscle
Dang et al. (2018) ont constaté que les ultrasons de puissance à 24 kHz créent :
- piqûres en spirale à la surface de la coquille,
- l'érosion de la couche épicuticale,
- une porosité accrue,
- des microcanaux s'étendant vers la couche membraneuse.
Ces changements structurels améliorent considérablement la libération de la coquille.
Les images MEB de la page 37 montrent clairement des piqûres sur les crevettes traitées aux US et aux US+enzymes, alors que les échantillons crus et enzymatiques restent lisses. -
Les ultrasons réduisent le travail d'épluchage et augmentent le rendement
Lorsqu'il est utilisé avant ou pendant la maturation de l'enzyme :
- Le travail de pelage est passé de 7,8 mJ/g (brut) à 3,9 mJ/g, soit une réduction de 50 %.
- Augmentation du rendement en viande (jusqu'à ~90% selon les conditions).
- La proportion de crevettes complètement décortiquées a augmenté de manière significative.
Les ultrasons seuls améliorent déjà la pelabilité ; la combinaison ultrasons + enzymes est encore plus puissante.
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Diffusion d'enzymes améliorée par des microcanaux ultrasoniques
Le mécanisme proposé aboutit à :
- Formation de piqûres de cavitation “points d'entrée” dans la coquille.
- Ces puits sont reliés à des microcanaux plus profonds.
- Les enzymes - qu'elles soient endogènes ou ajoutées - pénètrent plus rapidement et hydrolysent l'attachement muscle-coquille.
Cela permet :
- une maturation plus courte (quelques heures au lieu de 1 à 3 jours),
- moins de risque d'altération de la couleur ou de perte de douceur,
- des besoins en sel moins importants que le saumurage.
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Impact minimal sur la couleur et la texture
Contrairement aux longs bains de sel, les traitements par ultrasons :
- n'ont pas modifié les paramètres de couleur L*, a*, b* par rapport aux crevettes crues,
- n'a pas altéré la texture (la dureté, la résilience et la mastication sont restées comparables).
L'échographie est donc beaucoup plus sûre que la surmaturation en saumure, qui est connue pour ternir la couleur et réduire le goût sucré.
La sonication comparée au saumurage
Les ultrasons constituent un mécanisme plus contrôlé, plus rapide et plus propre que la diffusion de sel.
| Paramètres | Maturation en saumure traditionnelle | Méthodes basées sur les ultrasons |
|---|---|---|
| L'heure | 12-48h | 3-4h (US + enzyme) |
| Utilisation du sel | élevé | Faible ou nul |
| Risque de sur-imprégnation | élevé | Très faible |
| Travail d'épluchage | modéré | Jusqu'à 50 % de réduction |
| Préservation des couleurs | Souvent réduit | Maintenu |
| douceur | Diminution du mois de mai | Maintenu |
| la texture | perte de ressort | Préservé |
| Risque microbien | Plus élevé (longue durée de traitement) | Inférieur (processus court) |
Le Hielscher Stepped Plate Sonicator assure une décongélation plus rapide et plus uniforme grâce aux ultrasons transmis par l'air.
Littérature / Références
- 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.
Questions fréquemment posées
Quelles sont les méthodes courantes de décongélation des crevettes dans l'industrie alimentaire ?
Les méthodes industrielles courantes de décongélation des crevettes comprennent la décongélation à l'air, la décongélation par immersion dans l'eau ou dans l'eau courante, la décongélation dans l'eau glacée et, de plus en plus, la décongélation assistée par ultrasons. Ces méthodes diffèrent par l'efficacité du transfert de chaleur, les ultrasons accélérant considérablement la décongélation grâce au microstreaming induit par la cavitation et à l'amélioration de la conductivité thermique.
Quels sont les facteurs importants de la décongélation en matière de sécurité alimentaire ?
Les facteurs importants de sécurité alimentaire pendant la décongélation comprennent le profil temps-température, étant donné qu'une décongélation prolongée permet la croissance microbienne et accélère l'activité enzymatique autolytique ; la prévention de la perte de gouttes riches en nutriments qui alimente la prolifération microbienne ; et le contrôle des processus d'oxydation, qui peuvent compromettre l'intégrité des protéines et produire des marqueurs de détérioration tels que le TVB-N et les aldéhydes dérivés des lipides. Il est donc essentiel de garantir une décongélation rapide et uniforme en dessous des seuils critiques de croissance microbienne.
De quoi est faite la carapace des crevettes ?
La carapace de la crevette est principalement composée de chitine organisée en une cuticule stratifiée avec des protéines et des minéraux, formant un exosquelette rigide. Des études aux ultrasons montrent que son épicuticule externe peut être érodée par la cavitation, produisant des piqûres et des microcanaux qui affaiblissent l'attachement au muscle.
Comment la décongélation affecte-t-elle les caractéristiques des protéines myofibrillaires ?
La décongélation affecte les protéines myofibrillaires en favorisant la modification oxydative, le dépliage structurel et la dégradation, en particulier lorsque la décongélation est lente. Lors d'une décongélation conventionnelle, la formation de carbonyles augmente, les groupes sulfhydryles sont perdus, la teneur en hélices α diminue et les structures hélicoïdales aléatoires augmentent, ce qui indique une dénaturation. La décongélation assistée par ultrasons, en particulier lorsqu'elle est associée à de l'eau électrolysée légèrement basique, réduit ces effets et préserve mieux les structures secondaires et tertiaires des protéines, leur élasticité et leur capacité de rétention d'eau.
Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons très performants à partir de laboratoires à taille industrielle.