Ultrasonik untuk Meningkatkan Pencairan dan Pengupasan Udang

Pematangan udang secara tradisional melalui perendaman dalam larutan garam dapat melonggarkan ikatan antara cangkang dan daging, tetapi memerlukan waktu perendaman yang lama serta pengendalian garam yang cermat untuk menghindari pemudaran warna, hilangnya rasa manis, dan penurunan kualitas tekstur. Perkembangan terbaru menunjukkan bahwa ultrasonik berdaya tinggi dapat menggantikan atau meningkatkan pematangan dengan mempercepat pencairan sekaligus pelonggaran cangkang sambil mempertahankan kualitas udang. Dapatkan wawasan berbasis sains tentang bagaimana sonikasi meningkatkan efisiensi pemrosesan dan kualitas produk akhir udang beku.

Pengupasan Udang dan Tantangannya

Pengupasan udang merupakan salah satu komponen biaya terbesar dalam pemrosesan krustasea. Spesies perairan dingin seperti Pandalus borealis memiliki ikatan antara otot dan cangkang yang sangat kuat, sehingga udang yang baru ditangkap sangat sulit dikupas secara mekanis. Untuk mengatasinya, pengolah secara tradisional menggunakan perendaman dalam larutan garam atau pematangan dalam es selama hingga 1–3 hari, sehingga enzim endogen dan difusi garam dapat melemahkan ikatan tersebut. Namun:

• perendaman yang lama berisiko menyebabkan hilangnya warna merah/kuning,
• penyerapan garam yang berlebihan mengubah cita rasa dan mengurangi rasa manis,
• waktu yang lebih lama meningkatkan risiko mikroba, dan
• kristalisasi es selama pembekuan dapat merusak jaringan jika konsentrasi garam tidak memadai.

Alternatif modern adalah sonikasi, yang bekerja secara fisik (kavitasi, mikrojet, gaya geser), bukan secara kimia, sehingga menghasilkan pencairan yang cepat sekaligus mempercepat pelonggaran cangkang dengan degradasi produk yang minimal.

 

Temukan potensi terobosan ultrasonik intens yang merambat melalui udara dengan resonator pelat bertingkat Hielscher. Teknologi inovatif ini memanfaatkan gelombang ultrasonik berdaya tinggi untuk aplikasi presisi tanpa kontak seperti pengeringan, penghilangan busa, pencairan bahan beku, dan pembersihan presisi. Resonator yang ringkas, serbaguna, dan kokoh ini memiliki geometri bertingkat canggih yang memperkuat dan memfokuskan gelombang suara untuk menyalurkan energi yang kuat, sehingga ideal untuk proses industri yang sensitif dan kompleks. Baik dalam manufaktur, kedirgantaraan, pengolahan pangan, farmasi, maupun penelitian material, teknologi ini membuka peluang baru untuk efisiensi dan inovasi.

 

Bagaimana Ultrasonik Meningkatkan Pencairan Udang

Perpindahan panas yang cepat melalui kavitasi

Ultrasonik menghasilkan gelembung mikroskopis dalam cairan di sekitar udang. Gelembung ini mengembang dan runtuh dengan sangat kuat – fenomena yang disebut kavitasi akustik.
Menurut Li et al. (2024):
Ultrasonik mengurangi waktu pencairan dari 87 min (pencairan di udara) dan 66 min (pencairan dalam air mengalir) menjadi 48 min, yang merupakan percepatan sebesar 48,9%.

 

 

Hal ini terjadi karena gelembung kavitasi yang runtuh:

• menghasilkan gelombang kejut dan mikrojet,
• menipiskan lapisan batas termal di sekitar makanan,
• dan mempercepat pencairan kristal es di bagian dalam.

Perlindungan terhadap oksidasi lipid/protein

Li et al. (2024) menunjukkan bahwa kombinasi ultrasonik dengan air terelektrolisis yang sedikit basa (SBEW) mencegah:

• MDA (penanda oksidasi lipid) turun menjadi 0,62 nmol/mg pada perlakuan ultrasonik + SBEW dibandingkan dengan 0,83 nmol/mg pada udang yang dicairkan di udara.
• Kadar karbonil (oksidasi protein) paling rendah pada udang yang diperlakukan dengan SBEW berbantuan ultrasonik (1,63 nmol/mg dibandingkan dengan 3,21 nmol/mg untuk pencairan di udara).

Pemeliharaan struktur otot dan retensi air

Pencairan ultrasonik (UST):

• mempertahankan integritas serat otot, dengan sampel yang diperlakukan menggunakan SBEW berbantuan ultrasonik menunjukkan serat yang tersusun rapat dan sejajar, serupa dengan udang segar.
• menghasilkan susut pencairan paling rendah (4,06%) dan susut pemasakan paling rendah dibandingkan dengan semua metode lainnya.

 

 

Pengupasan Udang yang Ditingkatkan dengan Ultrasonik

1. Kavitasi secara fisik melemahkan antarmuka antara cangkang dan otot

   Dang et al. (2018) menemukan bahwa ultrasonik berdaya tinggi pada 24 kHz menghasilkan:

   • cekungan berbentuk spiral pada permukaan cangkang,
   • erosi lapisan epikutikula,
   • peningkatan porositas,
   • saluran mikro yang memanjang menuju lapisan membran.

   Perubahan struktural ini sangat meningkatkan pelepasan cangkang.
   Citra SEM pada halaman 37 dengan jelas menunjukkan cekungan pada udang yang diperlakukan dengan US dan US+enzim, sedangkan sampel mentah dan sampel yang hanya diperlakukan dengan enzim tetap halus.

 

2. Ultrasonik mengurangi kerja pengupasan dan meningkatkan rendemen

   Ketika digunakan sebelum atau selama pematangan dengan enzim:

   • Kerja pengupasan menurun dari 7,8 mJ/g (mentah) menjadi 3,9 mJ/g, yaitu penurunan sebesar 50%.
   • Rendemen daging meningkat (hingga ~90% tergantung pada kondisi).
   • Proporsi udang yang terkupas sepenuhnya meningkat secara signifikan.



   Ultrasonik saja sudah meningkatkan kemudahan pengupasan; kombinasi ultrasonik + enzim bahkan lebih efektif.

 

3. Difusi enzim ditingkatkan melalui saluran mikro yang terbentuk oleh ultrasonik

   Mekanisme yang diusulkan menghasilkan:

   1. Cekungan akibat kavitasi membentuk “titik masuk” pada cangkang.
   2. Cekungan ini terhubung dengan saluran mikro yang lebih dalam.
   3. Enzim – baik endogen maupun yang ditambahkan – menembus lebih cepat dan menghidrolisis ikatan antara otot dan cangkang.

   Hal ini memungkinkan:

   • pematangan yang lebih singkat (hitungan jam alih-alih 1–3 hari),
   • risiko pemudaran warna atau hilangnya rasa manis yang lebih rendah,
   • kebutuhan garam yang lebih rendah dibandingkan dengan perendaman dalam larutan garam.

 

4. Dampak minimal terhadap warna dan tekstur

   Berbeda dengan perendaman yang lama dalam larutan garam, perlakuan ultrasonik:

   • tidak mengubah parameter warna L*, a*, b* dibandingkan dengan udang mentah,
   • tidak merusak tekstur (kekerasan, daya pulih, dan kekenyalan tetap sebanding).

   Hal ini membuat ultrasonik jauh lebih aman daripada pematangan berlebihan dalam larutan garam, yang diketahui memudarkan warna dan mengurangi rasa manis.

Sonikasi Dibandingkan dengan Perendaman dalam Larutan Garam

Ultrasonik memberikan mekanisme yang lebih terkendali, lebih cepat, dan lebih bersih dibandingkan dengan difusi garam.

Parameter	Pematangan Tradisional dalam Larutan Garam	Metode Berbasis Ultrasonik
Waktu	12–48h	3–4h (US + enzim)
Penggunaan garam	Tinggi	Rendah atau tidak ada
Risiko perendaman berlebihan	Tinggi	Sangat rendah
Kerja pengupasan	Sedang	Berkurang hingga 50%
Pemeliharaan warna	Sering berkurang	Dipertahankan
Rasa manis	Dapat berkurang	Dipertahankan
Tekstur	hilangnya sifat elastis	Terjaga
Risiko mikroba	Lebih tinggi (waktu proses lama)	Lebih rendah (proses singkat)