Ultrazvuk za poboljšano odmrzavanje i ljuštenje škampa

Tradicionalno sazrijevanje škampa u salamuri može oslabiti vezu između ljuske i mesa, ali zahtijeva dugotrajno namakanje i pažljivu kontrolu soli kako bi se izbjeglo blijedjenje boje, gubitak slatkoće i narušena tekstura. Nedavni napreci pokazuju da ultrazvuk može zamijeniti ili poboljšati sazrijevanje ubrzavajući odmrzavanje i olabavljivanje ljuske, uz očuvanje kvalitete škampa. Dobijte znanstveno utemeljene uvide o tome kako sonikacija poboljšava učinkovitost prerade i kvalitetu krajnjeg proizvoda od smrznutih škampa.

Ljustenje škampa i njegovi izazovi

Ljuštenje škampa jedan je od najvećih čimbenika troškova u preradi rakova. Vrste hladne vode poput Pandalus borealis pokazuju vrlo snažnu povezanost mišića i školjke, zbog čega je svježe ulovljene škampe izuzetno teško mehanički oguliti. Kako bi se to riješilo, prerađivači tradicionalno koriste salamuru ili sazrijevanje ledom do 1–3 dana, dopuštajući endogenim enzimima i difuziji soli da oslabe privrženost. Međutim:

• dugotrajno namakanje rizikuje gubitak crvene/žute boje,
• prekomjerni unos soli mijenja okus i smanjuje slatkoću,
• dulje vrijeme povećava rizik od mikroorganizama, i
• kristalizacija leda tijekom zamrzavanja može oštetiti tkivo bez adekvatne koncentracije soli.

A modern alternative is sonication, which acts physically (cavitation, microjets, shear forces) rather than chemically, providing both rapid thawing and accelerated shell loosening with minimal product degradation.

 

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.

 

Kako ultrazvuk poboljšava otapanje škampa

Brzi prijenos topline putem kavitacije

Ultrazvuk proizvodi mikroskopske mjehuriće u tekućini koja okružuje škampe. Ti mjehurići se šire i nasilno kolabiraju – fenomen nazvan akustična kavitacija.
Prema Liju i sur. (2024):
Ultrazvuk je smanjio vrijeme odleđivanja s 87 minuta (odleđivanje na zraku) i 66 minuta (odleđivanje tekućom vodom) na 48 minuta, što predstavlja ubrzanje od 48,9%.

 

 

Ovo se događa jer kolapsirajući kavitation bubblovi:

• stvaraju udarne valove i mikro mlazove,
• tanko termički granični sloj oko hrane,
• i ubrzava topljenje unutarnjih kristala leda.

Zaštita od oksidacije lipida/proteina

Li i sur. (2024) pokazuju da kombinacija ultrazvuka s blago baznom elektroliziranom vodom (SBEW) sprječava:

• MDA (marker oksidacije lipida) pao je na 0,62 nmol/mg u ultrazvuku + SBEW u odnosu na 0,83 nmol/mg kod odmrzavanja u zraku.
• Karbonyli (oksidacija proteina) bili su najniži kod škampi tretiranih ultrazvukom i SBEW-om (1,63 nmol/mg u odnosu na 3,21 nmol/mg kod odmrzavanja u zraku).

Očuvanje strukture mišića i zadržavanja vode

Odmrzavanje ultrazvukom (UST):

• održava integritet mišićnih vlakana, gdje uzorci tretirani ultrazvukom i SBEW-om pokazuju gusto poravnana vlakna slična svježim škampima.
• rezultira s najmanjim gubitkom pri odmrzavanju (4,06%) i najmanjim gubitkom pri kuhanju u usporedbi sa svim ostalim metodama.

 

 

Ultrazvučno poboljšano ljuštenje škampa

1. Kavitacija fizički slabi granicu ljuske i mišića

   Dang i sur. (2018) su utvrdili da ultrazvučni ultrazvuk na 24 kHz stvara:

   • spiralne jame na površini školjke,
   • erozija sloja epikutikula,
   • povećana poroznost,
   • mikrokanali koji se protežu prema membranskom sloju.

   Ove strukturne promjene dramatično poboljšavaju otpuštanje ljuske.
   SEM images on page 37 clearly show pits on US-treated and US+enzyme-treated shrimp, while raw and enzyme-only samples remain smooth.

 

2. Ultrasound reduces peeling work and increases yield

   When used before or during enzyme maturation:

   • Peeling work decreased from 7.8 mJ/g (raw) to 3.9 mJ/g, a 50% reduction.
   • Meat yield increased (up to ~90% depending on condition).
   • Proportion of completely peeled shrimp increased significantly.



   Ultrasound alone already improves peelability; combined ultrasound + enzyme is even more powerful.

 

3. Enzyme diffusion enhanced through ultrasonic microchannels

   The proposed mechanism results in:

   1. Cavitation pits form “entry points” in the shell.
   2. These pits connect to deeper microchannels.
   3. Enzimi – bilo endogeni ili dodani – prodiru brže i hidroliziraju vezu između mišića i ljuske.

   To omogućuje:

   • kraće zrenje (sati umjesto 1–3 dana),
   • manji rizik od blijeđenja boje ili gubitka slatkoće,
   • niže zahtjeve za solju u usporedbi s soljenjem.

 

4. Minimalan utjecaj na boju i teksturu

   Za razliku od dugog natapanja u soli, ultrazvučni tretmani:

   • nisu promijenili L*, a*, b* parametre boje u usporedbi s sirovim škampima,
   • nisu oštetili teksturu (tvrdoća, elastičnost, žvakaća svojstva ostala su usporediva).

   To čini ultrazvuk puno sigurnijim od pretjeranog zrenja u salamuri, što je poznato po tome da zamagli boju i smanjuje slatkoću.

Sonikacija u usporedbi sa soljenjem

Ultrazvuk pruža kontroliraniji, brži i čišći mehanizam od difuzije soli.

Parametar	Tradicionalno zrenje u salamuri	Metode temeljene na ultrazvuku
Vrijeme	12-48h	3-4h (US + enzim)
Upotreba soli	visoko	Nizak ili nikakav
Rizik od prekomjernog natapanja	visoko	Vrlo nizak
Rad ljuštenja	Umjereno	Smanjeno do 50%
Očuvanje boje	Često smanjeno	Očuvano
slast	Može se smanjiti	Očuvano
Tekstura	gubitak elastičnosti	Očuvano
Mikrobni rizik	Viši (dugo trajanje procesa)	Niži (kratko trajanje procesa)