Ultrazvuk za poboljšano odmrzavanje i ljuštenje kozica

Tradicionalno dozrijevanje kozica u salamuri može oslabiti vezu između oklopa i mesa, ali zahtijeva dugo namakanje i pažljivu kontrolu soli kako bi se izbjegli blijeđenje boje, gubitak slatkoće i narušavanje teksture. Najnovija dostignuća pokazuju da ultrazvuk velike snage može zamijeniti ili poboljšati dozrijevanje ubrzavanjem odmrzavanja i odvajanja oklopa uz očuvanje kvalitete kozica. Saznajte na temelju znanstvenih spoznaja kako sonikacija poboljšava učinkovitost prerade i kvalitetu konačnog proizvoda od smrznutih kozica.

Ljuštenje kozica i njegovi izazovi

Ljuštenje kozica jedan je od najvećih izvora troškova u preradi rakova. Hladnovodne vrste poput Pandalus borealis imaju vrlo čvrstu vezu između mišića i oklopa, zbog čega je svježe ulovljene kozice iznimno teško mehanički ljuštiti. Kako bi to riješili, prerađivači tradicionalno primjenjuju namakanje u salamuri ili dozrijevanje na ledu u trajanju do 1–3 dana, omogućujući endogenim enzimima i difuziji soli da oslabe tu vezu. Međutim:

• dugo namakanje nosi rizik od gubitka crvene/žute boje,
• prekomjerno upijanje soli mijenja okus i smanjuje slatkoću,
• produljeno trajanje povećava mikrobiološki rizik, a
• kristalizacija leda tijekom zamrzavanja može oštetiti tkivo ako koncentracija soli nije odgovarajuća.

Suvremena alternativa je sonikacija, koja djeluje fizikalno (kavitacijom, mikromlazovima, smičnim silama), a ne kemijski, omogućujući brzo odmrzavanje i ubrzano odvajanje oklopa uz minimalno narušavanje kvalitete proizvoda.

 

Otkrijte revolucionarni potencijal intenzivnog ultrazvuka koji se širi zrakom uz stepenasti pločasti rezonator Hielscher. Ova inovativna tehnologija koristi ultrazvučne valove velike snage za precizne beskontaktne primjene poput sušenja, uklanjanja pjene, odmrzavanja i preciznog čišćenja. Kompaktan, svestran i robustan rezonator naprednom stepenastom geometrijom pojačava i usmjerava zvučne valove radi prijenosa velike količine energije, što ga čini idealnim za osjetljive i složene industrijske procese. Bilo da se bavite proizvodnjom, zrakoplovnom i svemirskom industrijom, preradom hrane, farmaceutikom ili istraživanjem materijala, ova tehnologija otvara nove mogućnosti za učinkovitost i inovacije.

 

Kako ultrazvuk poboljšava odmrzavanje kozica

Brz prijenos topline kavitacijom

Ultrazvuk stvara mikroskopske mjehuriće u tekućini koja okružuje kozice. Ti se mjehurići šire i silovito urušavaju – pojava koja se naziva akustična kavitacija.
Prema Li i sur. (2024):
Ultrazvuk je skratio vrijeme odmrzavanja s 87 min (odmrzavanje na zraku) i 66 min (odmrzavanje u tekućoj vodi) na 48 min, što predstavlja ubrzanje od 48,9%.

 

 

To se događa zato što kavitacijski mjehurići pri urušavanju:

• stvaraju udarne valove i mikromlazove,
• stanjuju toplinski granični sloj oko hrane,
• i ubrzavaju taljenje unutarnjih kristala leda.

Zaštita od oksidacije lipida/proteina

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

• MDA (pokazatelj oksidacije lipida) smanjio se na 0,62 nmol/mg pri obradi ultrazvukom + SBEW-om u usporedbi s 0,83 nmol/mg u kozicama odmrznutima na zraku.
• Sadržaj karbonilnih skupina (oksidacija proteina) bio je najniži u kozicama obrađenima SBEW-om uz pomoć ultrazvuka (1,63 nmol/mg u usporedbi s 3,21 nmol/mg pri odmrzavanju na zraku).

Očuvanje strukture mišića i zadržavanja vode

Ultrazvučno odmrzavanje (UST):

• održava cjelovitost mišićnih vlakana, pri čemu uzorci obrađeni SBEW-om uz pomoć ultrazvuka pokazuju gusto poravnata vlakna slična onima u svježim kozicama.
• rezultira najmanjim gubitkom pri odmrzavanju (4,06%) i najmanjim gubitkom pri kuhanju u usporedbi sa svim ostalim metodama.

 

 

Ljuštenje kozica poboljšano ultrazvukom

1. Kavitacija fizikalno slabi spoj između oklopa i mišića

   Dang i sur. (2018) utvrdili su da ultrazvuk velike snage pri 24 kHz stvara:

   • spiralne udubine na površini oklopa,
   • eroziju sloja epikutikule,
   • povećanu poroznost,
   • mikrokanale koji se protežu prema membranskom sloju.

   Te strukturne promjene drastično poboljšavaju odvajanje oklopa.
   SEM snimke na stranici 37 jasno pokazuju udubine na kozicama obrađenima ultrazvukom i ultrazvukom + enzimom, dok uzorci sirovih kozica i uzorci obrađeni samo enzimom ostaju glatki.

 

2. Ultrazvuk smanjuje rad potreban za ljuštenje i povećava prinos

   Kada se primjenjuje prije ili tijekom enzimskog dozrijevanja:

   • Rad potreban za ljuštenje smanjio se sa 7,8 mJ/g (sirove kozice) na 3,9 mJ/g, što je smanjenje od 50%.
   • Prinos mesa povećao se (do ~90% ovisno o uvjetima).
   • Udio potpuno oljuštenih kozica znatno se povećao.



   Sam ultrazvuk već olakšava ljuštenje; kombinacija ultrazvuka + enzima još je učinkovitija.

 

3. Difuzija enzima poboljšana ultrazvučnim mikrokanalima

   Predloženi mehanizam dovodi do sljedećeg:

   1. Kavitacijske udubine tvore „ulazne točke” u oklopu.
   2. Te se udubine povezuju s dubljim mikrokanalima.
   3. Enzimi – bilo endogeni bilo dodani – brže prodiru i hidroliziraju spoj između mišića i oklopa.

   To omogućuje:

   • kraće dozrijevanje (sati umjesto 1–3 dana),
   • manji rizik od blijeđenja boje ili gubitka slatkoće,
   • manju potrebu za soli nego pri namakanju u salamuri.

 

4. Minimalan utjecaj na boju i teksturu

   Za razliku od dugog namakanja u salamuri, ultrazvučne obrade:

   • nisu promijenile parametre boje L*, a*, b* u usporedbi sa sirovim kozicama,
   • nisu narušile teksturu (tvrdoća, sposobnost oporavka nakon deformacije i žvakljivost ostale su usporedive).

   Zbog toga je ultrazvuk daleko sigurniji od prekomjernog dozrijevanja u salamuri, za koje je poznato da prigušuje boju i smanjuje slatkoću.

Sonikacija u usporedbi s namakanjem u salamuri

Ultrazvuk omogućuje bolje kontroliran, brži i čišći mehanizam od difuzije soli.

Parametar	Tradicionalno dozrijevanje u salamuri	Metode temeljene na ultrazvuku
Vrijeme	12–48h	3–4h (US + enzim)
Potrošnja soli	Visoka	Niska ili nikakva
Rizik od predugog namakanja	Visok	Vrlo nizak
Rad potreban za ljuštenje	Umjeren	Smanjen za do 50%
Očuvanje boje	Često smanjeno	Održano
Slatkoća	Može se smanjiti	Održana
Tekstura	gubitak elastičnosti	Očuvana
Mikrobiološki rizik	Veći (dugo trajanje postupka)	Manji (kratak postupak)