Ultraskaņas izmantošana garneļu atkausēšanas un mizas noņemšanas uzlabošanai

Tradicionālā garneles nogatavināšana, izmantojot sālījumu, var atslābināt čaulas un gaļas savienojumu, taču prasa ilgu mērcēšanas laiku un rūpīgu sāls devas kontroli, lai novērstu krāsas izbalēšanu, salduma zudumu un tekstūras pasliktināšanos. Jaunākie pētījumi liecina, ka jaudīgs ultraskaņas apstrāde var aizstāt vai uzlabot nogatavināšanas procesu, paātrinot gan atkausēšanu, gan čaulas atslābināšanu, vienlaikus saglabājot garneles kvalitāti. Uzziniet zinātniski pamatotus faktus par to, kā ultraskaņas apstrāde uzlabo saldētu garneļu pārstrādes efektivitāti un gala produkta kvalitāti.

Garneles mizošana un ar to saistītās grūtības

Garneles mizošana ir viens no lielākajiem izmaksu faktoriem vēžveidīgo pārstrādē. Aukstūdens sugām, piemēram, Pandalus borealis, raksturīga ļoti spēcīga muskuļu saķere ar čaulu, tāpēc svaigi nozvejotas garneles ir ārkārtīgi grūti mizot mehāniski. Lai risinātu šo problēmu, pārstrādātāji tradicionāli izmanto sālīšanu vai nogatavināšanu ledū līdz pat 1–3 dienām, ļaujot endogēnajiem fermentiem un sāls difūzijai vājināt šo saķeri. Tomēr:

• ilga mērcēšana var izraisīt sarkanās/dzeltenās krāsas zudumu,
• pārmērīga sāls uzņemšana maina garšu un samazina saldumu,
• ilgāks laiks palielina mikrobiālo risku, un
• Ledus kristalizācija sasalšanas laikā var bojāt audus, ja sāls koncentrācija nav pietiekama.

Mūsdienīga alternatīva ir ultraskaņas apstrāde, kas darbojas fizikāli (kavitācija, mikrostrūklas, šķērsspēki), nevis ķīmiski, nodrošinot gan ātru atkausēšanu, gan paātrinātu čaulas atdalīšanos ar minimālu produkta kvalitātes pasliktināšanos.

 

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.

 

Kā ultraskaņa uzlabo garneļu atkausēšanu

Ātra siltuma pārnese, izmantojot kavitāciju

Ultraskaņa rada mikroskopiskus burbuļus šķidrumā, kas apņem garneles. Šie burbuļi strauji izplešas un sabrūk – šo parādību sauc par akustisko kavitāciju.
Saskaņā ar Li u.c. (2024):
Ultraskaņa samazināja atkausēšanas laiku no 87 minūtēm (atkausēšana gaisā) un 66 minūtēm (atkausēšana tekošā ūdenī) līdz 48 minūtēm, kas nozīmē 48,9 % paātrinājumu.

 

 

Tas notiek tāpēc, ka kavitācijas burbuļi sabrūk:

• radīt triecienviļņus un mikrostrūklas,
• samazināt termisko robežslāni ap pārtikas produktu,
• un paātrina iekšējo ledus kristālu kušanu.

Aizsardzība pret lipīdu/olbaltumvielu oksidāciju

Li un citi (2024) parāda, ka ultraskaņas apvienošana ar viegli sārmainu elektrolizētu ūdeni (SBEW) novērš:

• MDA (lipīdu oksidācijas marķieris) samazinājās līdz 0,62 nmol/mg grupā „ultraskaņa + SBEW”, salīdzinot ar 0,83 nmol/mg grupā „gaisā atkausētas garneles”.
• Karbonilu (olbaltumvielu oksidācijas) līmenis bija viszemākais ultraskaņas palīdzībā ar SBEW apstrādātām garnelēm (1,63 nmol/mg salīdzinājumā ar 3,21 nmol/mg, atkausējot gaisā).

Muskuļu struktūras saglabāšana un ūdens aizture

Atkausēšana ar ultraskaņu (UST):

• saglabā muskuļu šķiedru integritāti, turklāt ar ultraskaņas palīdzību SBEW apstrādātajos paraugos redzamas cieši sakārtotas šķiedras, kas līdzinās svaigām garnelēm.
• rezultātā tiek panākti vismazākie atkausēšanas zudumi (4,06 %) un vismazākie pagatavošanas zudumi salīdzinājumā ar visām pārējām metodēm.

 

 

Ar ultraskaņas palīdzību uzlabota garneļu mizošana

1. Kavitācija fiziski vājina čaulas un muskuļu saskares zonu

   Dang un citi (2018) konstatēja, ka jaudīgais ultraskaņas viļņu signāls ar frekvenci 24 kHz rada:

   • spirālveida bedrītes uz čaulas virsmas,
   • epikutikulas slāņa erozija,
   • palielināta porainība,
   • mikrokanāli, kas stiepjas virzienā uz membrānas slāni.

   Šīs strukturālās izmaiņas ievērojami uzlabo apvalka atdalīšanos.
   SEM attēlos 37. lappusē skaidri redzamas bedrītes uz garnelēm, kas apstrādātas ar ultraskaņu (US), un uz tām, kas apstrādātas ar ultraskaņu un fermentiem (US+fermenti), savukārt neapstrādātie paraugi un paraugi, kas apstrādāti tikai ar fermentiem, paliek gludi.

 

2. Ultraskaņa samazina mizas noņemšanas darbu apjomu un palielina ražību

   Ja lieto pirms vai fermentu nobriešanas laikā:

   • Mizas noņemšanai nepieciešamais darbs samazinājās no 7,8 mJ/g (neapstrādāts) līdz 3,9 mJ/g, kas ir 50 % samazinājums.
   • Gaļas iznākums palielinājās (līdz pat ~90 %, atkarībā no apstākļiem).
   • Ievērojami palielinājās pilnībā nomizoto garneļu īpatsvars.

   Jau pats ultraskaņas pielietojums uzlabo noņemamību; ultraskaņas un fermentu kombinācija ir vēl efektīvāka.

 

3. Ar ultraskaņas mikrokanālu palīdzību pastiprināta fermentu difūzija

   Ierosinātais mehānisms rada šādas sekas:

   1. Veidojas kavitācijas bedrītes “ieejas punkti” čaulā.
   2. Šīs bedrītes savienojas ar dziļākiem mikrokanāliem.
   3. Enzīmi – gan endogēnie, gan pievienotie – ātrāk iesūcas un hidrolizē muskuļa un apvalka savienojumu.

   Tas ļauj:

   • īsāks nogatavināšanas laiks (stundas, nevis 1–3 dienas),
   • mazāks risks, ka krāsa izbalēs vai zudīs saldums,
   • mazākas sāls devas nekā sālīšanā.

 

4. Minimāla ietekme uz krāsu un tekstūru

   Atšķirībā no ilgstošas mērcēšanas sālī, ultraskaņas procedūras:

   • neizmainīja krāsu parametrus L*, a*, b* salīdzinājumā ar neapstrādātām garnelēm,
   • neietekmēja tekstūru (cietība, elastība un košļāmība palika līdzīgas).

   Tādējādi ultraskaņas apstrāde ir daudz drošāka nekā pārmērīga nogatavināšana sālījumā, par ko ir zināms, ka tā padara krāsu blāvāku un samazina saldumu.

Ultraskaņas apstrāde salīdzinājumā ar sālīšanu

Ultraskaņa nodrošina kontrolētāku, ātrāku un tīrāku mehānismu nekā sāls difūzija.

Parametru	Tradicionālā nogatavināšana sālījumā	Uz ultraskaņu balstītas metodes
Laiks	12–48 stundas	3–4 stundas (ASV + ferments)
Sāls lietošana	Augsts	Zems vai nav vispār
Pārmērīgas mērcēšanas risks	Augsts	Ļoti zems
Lupšanas darbi	Vidēji	Atlaide līdz pat 50 %
Krāsas saglabāšana	Bieži vien samazināts	Uzturēts
Sweetness	Var samazināties	Uzturēts
Faktūru	elastības zudums	Saglabāts
Mikrobiālais risks	Augstāks (garāks apstrādes laiks)	Apakšējais (īss process)