שימוש באולטרסאונד לשיפור תהליך ההפשרה והקילוף של שרימפס

תהליך ההבשלה המסורתי של שרימפס באמצעות השרייה במלח עלול להחליש את הקשר בין הקליפה לבשר, אך הוא מצריך זמן השריה ממושך ובקרה קפדנית על כמות המלח כדי למנוע דהיית צבע, אובדן מתיקות ופגיעה במרקם. התקדמות טכנולוגית אחרונה מראה כי אולטרסאונד עוצמתי יכול להחליף או לשפר את תהליך ההבשלה על ידי האצת ההפשרה והרפיית הקליפה, תוך שמירה על איכות השרימפס. קבלו תובנות מגובות מדעית על האופן שבו אולטרסאונד משפר את יעילות העיבוד ואת איכות המוצר הסופי של שרימפס קפוא.

קילוף שרימפס והאתגרים הכרוכים בכך

קילוף השרימפס הוא אחד הגורמים העיקריים לעלויות בעיבוד סרטנים. מינים החיים במים קרים, כגון Pandalus borealis, מתאפיינים בקשר חזק מאוד בין השריר לקליפה, מה שהופך את קילוף השרימפס הטרי לקשה ביותר באמצעות שיטות מכניות. כדי לפתור בעיה זו, המפעלים נוהגים להשתמש בשיטת השרייה במלח או בהבשלה בקרח למשך 1–3 ימים, מה שמאפשר לאנזימים אנדוגניים ולדיפוזיה של המלח להחליש את הקשר. עם זאת:

• השרייה ממושכת עלולה לגרום לאובדן הצבע האדום/צהוב,
• צריכת מלח מוגזמת משנה את הטעם ומפחיתה את המתיקות,
• הארכת הזמן מגבירה את הסיכון המיקרוביאלי, ו-
• התגבשות הקרח במהלך ההקפאה עלולה לגרום לנזק לרקמות אם ריכוז המלח אינו מספיק.

חלופה מודרנית היא טיפול באולטרסאונד, הפועל באופן פיזיקלי (קביטציה, סילוני מיקרו, כוחות גזירה) ולא כימי, ומאפשר הן הפשרה מהירה והן התרופפות מואצת של הקליפה, תוך פגיעה מינימלית באיכות המוצר.

 

Discover the groundbreaking potential of intense airborne ultrasound with the Hielscher stepped plate resonator. This innovative technology leverages high-power ultrasonic waves for precise, non-contact applications such as drying, defoaming, thawing and precision cleaning. Compact, versatile, and robust, the resonator's advanced stepped geometry amplifies and focuses sound waves to deliver powerful energy, making it ideal for delicate and complex industrial processes. Whether you're in manufacturing, aerospace, food processing, pharmaceuticals, or materials research, this technology opens new doors to efficiency and innovation.

 

כיצד אולטרסאונד משפר את תהליך ההפשרה של השרימפס

העברת חום מהירה באמצעות קוויטציה

אולטרסאונד יוצר בועות מיקרוסקופיות בנוזל המקיף את השרימפס. בועות אלו מתרחבות ומתכווצות בעוצמה רבה – תופעה המכונה "קביטציה אקוסטית".
על פי Li et al. (2024):
השימוש באולטרסאונד קיצר את זמן ההפשרה מ-87 דקות (הפשרה באוויר) ו-66 דקות (הפשרה במים זורמים) ל-48 דקות, מה שמעיד על האצה של 48.9%.

 

 

תופעה זו מתרחשת עקב התמוטטות בועות הקוויטציה:

• ליצור גלי הלם ומיקרו-סילונים,
• לדלל את שכבת הגבול התרמית סביב המזון,
• ולאיץ את התכה של גבישי הקרח הפנימיים.

הגנה מפני חמצון שומנים וחלבונים

Li et al. (2024) מראים כי שילוב של אולטרסאונד עם מים מותפלים בעלי pH מעט בסיסי (SBEW) מונע:

• רמת ה-MDA (סמן לחמצון שומנים) ירדה ל-0.62 ננומול/מ"ג בקבוצת האולטרסאונד + SBEW, לעומת 0.83 ננומול/מ"ג בשרימפס שהופשרו באוויר.
• רמות הקרבונילים (חמצון חלבונים) היו הנמוכות ביותר בשרימפס שטופלו בשיטת SBEW בסיוע אולטרסאונד (1.63 ננומול/מ"ג לעומת 3.21 ננומול/מ"ג בהפשרה באוויר).

שימור מבנה השרירים ושמירה על מאזן הנוזלים

הפשרה באמצעות אולטרסאונד (UST):

• שומר על שלמות סיבי השריר, בעוד שדגימות שטופלו בשיטת SBEW בסיוע אולטרסאונד מציגות סיבים המסודרים בצפיפות, בדומה לשרימפס טרי.
• מביא לאובדן הנמוך ביותר בעת ההפשרה (4.06%) ולאובדן הנמוך ביותר בעת הבישול בהשוואה לכל השיטות האחרות.

 

 

קילוף משופר באמצעות אולטרסאונד של שרימפס

1. קביטציה מחלישה פיזית את הממשק בין הקליפה לשריר

   Dang ואחרים (2018) מצאו כי אולטרסאונד עוצמתי בתדר של 24 קילוהרץ יוצר:

   • בורות ספירליים על פני השריון,
   • שחיקה של שכבת האפיקיוטיקל,
   • עלייה בפורוזיות,
   • מיקרו-תעלות המשתרעות לכיוון השכבה הקרומית.

   שינויים מבניים אלה משפרים באופן דרמטי את שחרור הקליפה.
   תמונות ה-SEM בעמוד 37 מראות בבירור שקעים בשרימפס שטופלו ב-US ובשרימפס שטופלו ב-US ובאנזים, בעוד שהדגימות הגולמיות והדגימות שטופלו באנזים בלבד נותרו חלקות.

 

2. השימוש באולטרסאונד מקטין את כמות עבודת הקילוף ומגדיל את התפוקה

   כאשר נעשה בו שימוש לפני או במהלך תהליך הבשלת האנזים:

   • עבודת הקילוף פחתה מ-7.8 mJ/g (במצב גולמי) ל-3.9 mJ/g, ירידה של 50%.
   • תפוקת הבשר עלתה (עד כ-90%, בהתאם לתנאים).
   • שיעור השרימפס המקולפים לחלוטין עלה באופן משמעותי.

   אולטרסאונד לבדו כבר משפר את יכולת הקילוף; השילוב של אולטרסאונד ואנזים יעיל עוד יותר.

 

3. הגברת דיפוזיה של אנזימים באמצעות מיקרו-תעלות אולטראסוניות

   המנגנון המוצע מביא לתוצאות הבאות:

   1. נוצרים חורים כתוצאה מקוויטציה “נקודות כניסה” בתוך הקליפה.
   2. בורות אלה מתחברים למיקרו-תעלות עמוקות יותר.
   3. אנזימים – בין אם הם אנזימים אנדוגניים ובין אם הם מוספים – חודרים מהר יותר ומפרקים את החיבור בין השריר לקליפה.

   דבר זה מאפשר:

   • תקופת התבגרות קצרה יותר (שעות במקום 1–3 ימים),
   • סיכון נמוך יותר לדהיית הצבע או לאובדן המתיקות,
   • דרישות מלח נמוכות יותר מאשר בשיטת ההשריה.

 

4. השפעה מינימלית על הצבע והמרקם

   בניגוד לטבילות ממושכות במים מלוחים, טיפולי אולטרסאונד:

   • לא שינו את פרמטרי הצבע L*, a*, b* בהשוואה לשרימפס גולמי,
   • לא פגע במרקם (הקשיות, הגמישות והמרקם הלעיס נותרו דומים).

   עובדה זו הופכת את השימוש באולטרסאונד לבטוח בהרבה מאשר הבשלה יתר במי מלח, הידועה כגורמת לדהיית הצבע ולהפחתת המתיקות.

שיטת הסוניקציה לעומת שיטת ההשריה במלח

אולטרסאונד מספק מנגנון מבוקר יותר, מהיר יותר ונקי יותר מאשר דיפוזיה של מלח.

פרמטר	הבשלה מסורתית בתמיסת מלח	שיטות המבוססות על אולטרסאונד
זמן	12–48 שעות	3–4 שעות (ארה"ב + אנזים)
שימוש במלח	גבוה	נמוך או לא קיים
הסיכון להשרייה מוגזמת	גבוה	נמוך מאוד
עבודת קילוף	מתון	הנחה של עד 50%
שימור הצבע	לעתים קרובות בהנחה	מתוחזק
המתיקות	עשוי לרדת	מתוחזק
מרקם	אובדן הגמישות	משומר
סיכון מיקרוביאלי	גבוה יותר (זמן תהליך ארוך)	תחתון (תהליך קצר)