ઝીંગાનો બરફ ઓગાળવાની અને છાલ ઉતારવાની પ્રક્રિયામાં સુધારા માટે અલ્ટ્રાસોનિક્સ

ઝીંગાને ખારા પાણીમાં પલાળવા પર આધારિત પરંપરાગત પરિપક્વન છાલ અને માંસ વચ્ચેનું જોડાણ ઢીલું કરી શકે છે, પરંતુ રંગ ફિક્કો પડતો અટકાવવા, મીઠાશની ખોટ ટાળવા અને રચનાત્મક ગુણવત્તા જાળવવા માટે લાંબા સમય સુધી પલાળવાની અને મીઠાના પ્રમાણનું કાળજીપૂર્વક નિયંત્રણ કરવાની જરૂર પડે છે. તાજેતરની પ્રગતિ દર્શાવે છે કે પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઝીંગાની ગુણવત્તા જાળવીને બરફ ઓગાળવાની અને છાલ ઢીલી કરવાની બંને પ્રક્રિયાઓને ઝડપી બનાવીને પરિપક્વનનું સ્થાન લઈ શકે છે અથવા તેને વધુ અસરકારક બનાવી શકે છે. સોનિકેશન હિમીભૂત ઝીંગાની પ્રક્રિયા કાર્યક્ષમતા અને અંતિમ ઉત્પાદનની ગુણવત્તા કેવી રીતે સુધારે છે તે અંગે વિજ્ઞાન આધારિત જાણકારી મેળવો.

ઝીંગાની છાલ ઉતારવી અને તેના પડકારો

કવચધારી જળચર પ્રાણીઓની પ્રક્રિયામાં ઝીંગાની છાલ ઉતારવી એ ખર્ચ વધારતાં સૌથી મોટાં પરિબળોમાંનું એક છે. Pandalus borealis જેવી ઠંડા પાણીની પ્રજાતિઓમાં સ્નાયુ અને છાલ વચ્ચેનું જોડાણ ખૂબ જ મજબૂત હોય છે, જેના કારણે તાજા પકડેલા ઝીંગાની છાલ યાંત્રિક રીતે ઉતારવી અત્યંત મુશ્કેલ બને છે. આ સમસ્યા ઉકેલવા માટે પ્રક્રિયાકારો પરંપરાગત રીતે 1–3 દિવસ સુધી ખારા પાણીમાં પલાળવાની અથવા બરફમાં પરિપક્વનની પ્રક્રિયા કરે છે, જેથી અંતર્જાત ઉત્સેચકો અને મીઠાનું પ્રસરણ આ જોડાણને નબળું પાડી શકે. જોકે:

• લાંબા સમય સુધી પલાળવાથી લાલ/પીળો રંગ ગુમાવવાનું જોખમ રહે છે,
• વધુ પડતા મીઠાના શોષણથી સ્વાદ બદલાય છે અને મીઠાશ ઘટે છે,
• લાંબો સમય સૂક્ષ્મજીવસંબંધિત જોખમ વધારે છે, અને
• મીઠાની પૂરતી સાંદ્રતા ન હોય તો હિમીકરણ દરમિયાન બરફનું સ્ફટિકીકરણ પેશીઓને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે.

સોનિકેશન એક આધુનિક વિકલ્પ છે, જે રાસાયણિક રીતે કાર્ય કરવાને બદલે ભૌતિક રીતે કાર્ય કરે છે (કેવિટેશન, સૂક્ષ્મ જેટ, કર્તન બળો) અને ઉત્પાદનની ગુણવત્તામાં ન્યૂનતમ ઘટાડા સાથે બરફ ઝડપથી ઓગાળે છે તથા છાલ ઢીલી કરવાની પ્રક્રિયા ઝડપી બનાવે છે.

 

Hielscherના સોપાનાકાર પ્લેટ રેઝોનેટર સાથે હવામાં પ્રસરતા તીવ્ર અલ્ટ્રાસાઉન્ડની ક્રાંતિકારી સંભાવનાઓ જાણો. આ નવીન ટેકનોલોજી સૂકવણી, ફીણ દૂર કરવા, હિમગલન અને અતિચોકસાઈવાળી સફાઈ જેવા ચોક્કસ, સંપર્કવિહોણા ઉપયોગો માટે ઉચ્ચ-શક્તિવાળાં અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોનો ઉપયોગ કરે છે. સઘન, બહુમુખી અને મજબૂત આ રેઝોનેટરની અદ્યતન સોપાનાકાર રચના ધ્વનિ તરંગોને વધુ પ્રબળ અને કેન્દ્રિત કરીને શક્તિશાળી ઊર્જા પૂરી પાડે છે, જેથી તે નાજુક અને જટિલ ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓ માટે આદર્શ બને છે. તમે ઉત્પાદન, એરોસ્પેસ, ખાદ્ય પ્રક્રિયા, ઔષધ ઉત્પાદન કે સામગ્રી સંશોધન ક્ષેત્રે કાર્ય કરતા હો, આ ટેકનોલોજી કાર્યક્ષમતા અને નવીનતા માટે નવી તકો ખોલે છે.

 

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઝીંગાનો બરફ ઓગાળવાની પ્રક્રિયા કેવી રીતે સુધારે છે

કેવિટેશન દ્વારા ઝડપી ઉષ્મા સ્થાનાંતરણ

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઝીંગાની આસપાસના પ્રવાહીમાં સૂક્ષ્મ પરપોટા ઉત્પન્ન કરે છે. આ પરપોટા વિસ્તરે છે અને પ્રચંડ રીતે તૂટી પડે છે – આ ઘટનાને ધ્વનિક કેવિટેશન કહેવામાં આવે છે.
Li et al. (2024) અનુસાર:
અલ્ટ્રાસાઉન્ડે બરફ ઓગળવાનો સમય 87 min (હવામાં બરફ ઓગાળવો) અને 66 min (વહેતા પાણીમાં બરફ ઓગાળવો)થી ઘટાડીને 48 min કર્યો, જે 48.9% જેટલી ઝડપવૃદ્ધિ દર્શાવે છે.

 

 

આ થાય છે કારણ કે તૂટી પડતા કેવિટેશન પરપોટા:

• આઘાત તરંગો અને સૂક્ષ્મ જેટ ઉત્પન્ન કરે છે,
• ખોરાકની આસપાસના ઉષ્મીય સીમાસ્તરને પાતળું કરે છે,
• અને અંદરના બરફના સ્ફટિકોનું ઓગળવું ઝડપી બનાવે છે.

લિપિડ/પ્રોટીનના ઓક્સિડેશન સામે રક્ષણ

Li et al. (2024) દર્શાવે છે કે અલ્ટ્રાસાઉન્ડને સહેજ ક્ષારીય વિદ્યુતવિભાજિત પાણી (SBEW) સાથે સંયોજિત કરવાથી નીચેની બાબતો અટકે છે:

• અલ્ટ્રાસાઉન્ડ + SBEWમાં MDA (લિપિડ ઓક્સિડેશનનું સૂચક) ઘટીને 0.62 nmol/mg થયું, જ્યારે હવામાં બરફ ઓગાળેલા ઝીંગામાં તે 0.83 nmol/mg હતું.
• અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયથી SBEW વડે પ્રક્રિયા કરાયેલા ઝીંગામાં કાર્બોનિલ્સ (પ્રોટીન ઓક્સિડેશન) સૌથી ઓછાં હતાં (1.63 nmol/mg, જ્યારે હવામાં બરફ ઓગાળવામાં તે 3.21 nmol/mg હતાં).

સ્નાયુની રચના અને પાણી જાળવી રાખવાની ક્ષમતાનું સંરક્ષણ

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વડે બરફ ઓગાળવાની પ્રક્રિયા (UST):

• સ્નાયુ તંતુઓની અખંડિતતા જાળવે છે, જેમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયથી SBEW વડે પ્રક્રિયા કરાયેલા નમૂનાઓમાં તાજા ઝીંગા જેવા ચુસ્ત રીતે ગોઠવાયેલા તંતુઓ જોવા મળે છે.
• અન્ય તમામ પદ્ધતિઓની સરખામણીમાં બરફ ઓગાળતી વખતે થતી સૌથી ઓછી ખોટ (4.06%) અને રાંધતી વખતે થતી સૌથી ઓછી ખોટ આપે છે.

 

 

અલ્ટ્રાસોનિક રીતે સુધારેલી ઝીંગાની છાલ ઉતારવાની પ્રક્રિયા

1. કેવિટેશન છાલ અને સ્નાયુ વચ્ચેના આંતરપૃષ્ઠને ભૌતિક રીતે નબળું પાડે છે

   Dang et al. (2018)એ શોધ્યું કે 24 kHz પર પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ નીચેની બાબતો ઉત્પન્ન કરે છે:

   • છાલની સપાટી પર સર્પાકાર ખાડા,
   • એપિક્યુટિકલ સ્તરનું ધોવાણ,
   • વધેલી છિદ્રાળુતા,
   • પટલમય સ્તર તરફ વિસ્તરતી સૂક્ષ્મ નળિકાઓ.

   આ રચનાત્મક ફેરફારો છાલ છૂટી પડવાની પ્રક્રિયામાં મોટા પ્રમાણમાં સુધારો કરે છે.
   પૃષ્ઠ 37 પરની SEM છબીઓ US વડે અને US+ઉત્સેચક વડે પ્રક્રિયા કરાયેલા ઝીંગા પર ખાડા સ્પષ્ટ રીતે દર્શાવે છે, જ્યારે કાચા અને માત્ર ઉત્સેચક વડે પ્રક્રિયા કરાયેલા નમૂનાઓ લીસા રહે છે.

 

2. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ છાલ ઉતારવા માટે જરૂરી કાર્ય ઘટાડે છે અને ઉપજ વધારે છે

   ઉત્સેચક દ્વારા પરિપક્વન પહેલાં અથવા તે દરમિયાન ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે:

   • છાલ ઉતારવા માટે જરૂરી કાર્ય 7.8 mJ/g (કાચા)થી ઘટીને 3.9 mJ/g થયું, જે 50%નો ઘટાડો છે.
   • માંસની ઉપજ વધી (પરિસ્થિતિના આધારે ~90% સુધી).
   • સંપૂર્ણપણે છાલ ઉતરેલા ઝીંગાનું પ્રમાણ નોંધપાત્ર રીતે વધ્યું.



   માત્ર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પણ છાલ ઉતારવાની સરળતામાં સુધારો કરે છે; અલ્ટ્રાસાઉન્ડ + ઉત્સેચકનું સંયોજન વધુ અસરકારક છે.

 

3. અલ્ટ્રાસોનિક સૂક્ષ્મ નળિકાઓ દ્વારા ઉત્સેચકના પ્રસરણમાં વધારો

   પ્રસ્તાવિત ક્રિયાવિધિના પરિણામે:

   1. કેવિટેશનથી બનેલા ખાડા છાલમાં “પ્રવેશબિંદુઓ” બનાવે છે.
   2. આ ખાડા વધુ ઊંડી સૂક્ષ્મ નળિકાઓ સાથે જોડાય છે.
   3. ઉત્સેચકો – ભલે તે અંતર્જાત હોય કે ઉમેરેલા હોય – વધુ ઝડપથી અંદર પ્રવેશે છે અને સ્નાયુ અને છાલ વચ્ચેના જોડાણનું જલવિઘટન કરે છે.

   આનાથી નીચેની બાબતો શક્ય બને છે:

   • ટૂંકા સમયમાં પરિપક્વન (1–3 દિવસને બદલે કલાકોમાં),
   • રંગ ફિક્કો પડવાનું અથવા મીઠાશ ગુમાવવાનું ઓછું જોખમ,
   • ખારા પાણીમાં પલાળવાની સરખામણીમાં મીઠાની ઓછી જરૂરિયાત.

 

4. રંગ અને રચનાત્મક ગુણવત્તા પર ન્યૂનતમ અસર

   મીઠાના દ્રાવણમાં લાંબા સમય સુધી પલાળવાથી વિપરીત, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પ્રક્રિયાઓએ:

   • કાચા ઝીંગાની સરખામણીમાં L*, a*, b* રંગ પરિમાણોમાં ફેરફાર કર્યો નહોતો,
   • રચનાત્મક ગુણવત્તાને નુકસાન પહોંચાડ્યું નહોતું (કઠિનતા, પૂર્વવત્ આકારમાં આવવાની ક્ષમતા અને ચાવવાની ગુણવત્તા તુલનાત્મક રીતે સમાન રહી હતી).

   આથી અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ખારા પાણીમાં અતિશય પરિપક્વન કરતાં ઘણું વધુ સલામત બને છે, કારણ કે અતિશય પરિપક્વન રંગને નિસ્તેજ બનાવે છે અને મીઠાશ ઘટાડે છે તે જાણીતું છે.

ખારા પાણીમાં પલાળવાની સરખામણીમાં સોનિકેશન

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ મીઠાના પ્રસરણ કરતાં વધુ નિયંત્રિત, ઝડપી અને સ્વચ્છ ક્રિયાવિધિ પૂરી પાડે છે.

પરિમાણ	ખારા પાણીમાં પરંપરાગત પરિપક્વન	અલ્ટ્રાસાઉન્ડ આધારિત પદ્ધતિઓ
સમય	12–48h	3–4h (US + ઉત્સેચક)
મીઠાનો ઉપયોગ	વધુ	ઓછો અથવા બિલકુલ નહીં
વધુ પડતું પલાળવાનું જોખમ	ઊંચું	ખૂબ ઓછું
છાલ ઉતારવા માટે જરૂરી કાર્ય	મધ્યમ	50% સુધીનો ઘટાડો
રંગનું સંરક્ષણ	ઘણી વાર ઘટે છે	જળવાય છે
મીઠાશ	ઘટી શકે છે	જળવાય છે
રચનાત્મક ગુણવત્તા	લચકની ખોટ	સચવાય છે
સૂક્ષ્મજીવસંબંધિત જોખમ	વધારે (પ્રક્રિયાનો લાંબો સમય)	ઓછું (ટૂંકી પ્રક્રિયા)