Ultraskaņa uzlabotai garneļu atkausēšanai un lobīšanai

Tradicionālā garneļu nogatavināšana sālījumā var vājināt saikni starp čaulu un gaļu, taču tai nepieciešama ilgstoša mērcēšana un rūpīga sāls daudzuma kontrole, lai izvairītos no krāsas izbalēšanas, salduma zuduma un tekstūras pasliktināšanās. Jaunākie sasniegumi liecina, ka jaudas ultraskaņa var aizstāt vai uzlabot nogatavināšanu, paātrinot gan atkausēšanu, gan čaulas atdalīšanos un vienlaikus saglabājot garneļu kvalitāti. Iegūstiet zinātniski pamatotu informāciju par to, kā apstrāde ar ultraskaņu uzlabo saldētu garneļu pārstrādes efektivitāti un galaprodukta kvalitāti.

Garneļu lobīšana un tās izaicinājumi

Garneļu lobīšana ir viens no lielākajiem izmaksu veidotājiem vēžveidīgo pārstrādē. Aukstūdens sugām, piemēram, Pandalus borealis, ir ļoti ciešs muskuļa un čaulas savienojums, tāpēc svaigi nozvejotas garneles ir ārkārtīgi grūti lobīt mehāniski. Lai to risinātu, pārstrādātāji tradicionāli izmanto nogatavināšanu sālījumā vai ledū līdz pat 1–3 dienām, ļaujot endogēnajiem enzīmiem un sāls difūzijai vājināt šo savienojumu. Tomēr:

• ilgstoša mērcēšana rada sarkanās/dzeltenās krāsas zuduma risku,
• pārmērīga sāls uzņemšana maina garšu un samazina saldumu,
• ilgāks laiks palielina mikrobioloģisko risku, un
• ja sāls koncentrācija nav pietiekama, ledus kristalizācija sasaldēšanas laikā var bojāt audus.

Mūsdienīga alternatīva ir apstrāde ar ultraskaņu, kas iedarbojas fizikāli (kavitācija, mikrostrūklas, bīdes spēki), nevis ķīmiski, nodrošinot gan ātru atkausēšanu, gan paātrinātu čaulas atdalīšanos ar minimālu produkta kvalitātes pasliktināšanos.

 

Iepazīstiet intensīvas, gaisā izplatītas ultraskaņas revolucionārās iespējas ar Hielscher pakāpjveida plāksnes rezonatoru. Šī inovatīvā tehnoloģija izmanto lieljaudas ultraskaņas viļņus precīziem bezkontakta procesiem, piemēram, žāvēšanai, putu likvidēšanai, atkausēšanai un precīzai tīrīšanai. Kompaktā, daudzpusīgā un izturīgā rezonatora progresīvā pakāpjveida ģeometrija pastiprina un fokusē skaņas viļņus, nodrošinot lielu enerģijas intensitāti un padarot to ideāli piemērotu saudzīgiem un sarežģītiem rūpnieciskiem procesiem. Neatkarīgi no tā, vai darbojaties ražošanā, aviācijas un kosmosa nozarē, pārtikas pārstrādē, farmācijā vai materiālu pētniecībā, šī tehnoloģija paver jaunas efektivitātes un inovāciju iespējas.

 

Kā ultraskaņa uzlabo garneļu atkausēšanu

Ātra siltumpārnese ar kavitācijas palīdzību

Ultraskaņa šķidrumā ap garnelēm rada mikroskopiskus burbuļus. Šie burbuļi izplešas un strauji sabrūk – šo parādību sauc par akustisko kavitāciju.
Saskaņā ar Li et al. (2024):
Ultraskaņa samazināja atkausēšanas laiku no 87 min (atkausēšana gaisā) un 66 min (atkausēšana tekošā ūdenī) līdz 48 min, kas atbilst 48,9% paātrinājumam.

 

 

Tas notiek tāpēc, ka sabrūkošie kavitācijas burbuļi:

• rada triecienviļņus un mikrostrūklas,
• samazina termiskā robežslāņa biezumu ap pārtikas produktu,
• un paātrina iekšējo ledus kristālu kušanu.

Aizsardzība pret lipīdu/olbaltumvielu oksidāciju

Li et al. (2024) parāda, ka ultraskaņas apvienošana ar vāji sārmainu elektrolizētu ūdeni (SBEW) novērš:

• MDA (lipīdu oksidācijas marķiera) līmenis, izmantojot ultraskaņu + SBEW, samazinājās līdz 0,62 nmol/mg salīdzinājumā ar 0,83 nmol/mg gaisā atkausētām garnelēm.
• Karbonilgrupu līmenis (olbaltumvielu oksidācija) bija viszemākais garnelēm, kas apstrādātas SBEW ar ultraskaņas palīdzību (1,63 nmol/mg salīdzinājumā ar 3,21 nmol/mg, atkausējot gaisā).

Muskuļu struktūras un ūdens aiztures saglabāšana

Atkausēšana ar ultraskaņu (UST):

• saglabā muskuļu šķiedru integritāti, 
turklāt paraugiem, kas apstrādāti SBEW ar ultraskaņas palīdzību, ir cieši sakārtotas šķiedras līdzīgi kā svaigām garnelēm.
• nodrošina viszemākos atkausēšanas zudumus (4,06%) un viszemākos zudumus termiskās gatavošanas laikā salīdzinājumā ar visām pārējām metodēm.

 

 

Ar ultraskaņu uzlabota garneļu lobīšana

1. Kavitācija fizikāli vājina čaulas un muskuļa saskares virsmu

   Dang et al. (2018) konstatēja, ka jaudas ultraskaņa 24 kHz frekvencē rada:

   • spirālveida iedobes uz čaulas virsmas,
   • epikutikulas slāņa eroziju,
   • palielinātu porainību,
   • mikrokanālus, kas stiepjas membrānveida slāņa virzienā.

   Šīs strukturālās izmaiņas būtiski uzlabo čaulas atdalīšanos.
   SEM attēli 37. lappusē skaidri parāda iedobes garnelēm, kas apstrādātas ar US un US+enzīmu, savukārt neapstrādātu un tikai ar enzīmu apstrādātu paraugu virsmas paliek gludas.

 

2. Ultraskaņa samazina lobīšanas darbu un palielina iznākumu

   Izmantojot pirms nogatavināšanas ar enzīmiem vai tās laikā:

   • Lobīšanas darbs samazinājās no 7,8 mJ/g (neapstrādātām garnelēm) līdz 3,9 mJ/g, kas ir samazinājums par 50%.
   • Gaļas iznākums palielinājās (līdz ~90% atkarībā no apstākļiem).
   • Pilnībā nolobītu garneļu īpatsvars ievērojami palielinājās.



   Jau ultraskaņa viena pati uzlabo lobāmību; ultraskaņas + enzīma kombinācija ir vēl iedarbīgāka.

 

3. Uzlabota enzīmu difūzija pa ultraskaņas radītiem mikrokanāliem

   Ierosinātais mehānisms izraisa šādus procesus:

   1. Kavitācijas radītās iedobes čaulā veido “ieejas punktus”.
   2. Šīs iedobes savienojas ar dziļākiem mikrokanāliem.
   3. Enzīmi – gan endogēnie, gan pievienotie – iekļūst ātrāk un hidrolizē muskuļa un čaulas savienojumu.

   Tas ļauj nodrošināt:

   • īsāku nogatavināšanu (stundas, nevis 1–3 dienas),
   • mazāku krāsas izbalēšanas vai salduma zuduma risku,
   • mazāku nepieciešamo sāls daudzumu nekā apstrādē sālījumā.

 

4. Minimāla ietekme uz krāsu un tekstūru

   Atšķirībā no ilgstošas mērcēšanas sāls šķīdumā apstrāde ar ultraskaņu:

   • nemainīja L*, a*, b* krāsas parametrus salīdzinājumā ar neapstrādātām garnelēm,
   • nebojāja tekstūru (cietība, atjaunošanās spēja pēc deformācijas un košļājamība saglabājās salīdzināma).

   Tādēļ ultraskaņa ir daudz drošāka par pārmērīgu nogatavināšanu sālījumā, kas, kā zināms, padara krāsu blāvāku un samazina saldumu.

Apstrāde ar ultraskaņu salīdzinājumā ar apstrādi sālījumā

Ultraskaņa nodrošina labāk kontrolētu, ātrāku un tīrāku mehānismu nekā sāls difūzija.

Parametrs	Tradicionālā nogatavināšana sālījumā	Uz ultraskaņu balstītas metodes
Laiks	12–48h	3–4h (US + enzīms)
Sāls patēriņš	Augsts	Zems vai nekāds
Pārāk ilgas mērcēšanas risks	Augsts	Ļoti zems
Lobīšanas darbs	Mērens	Samazināts līdz pat 50%
Krāsas saglabāšana	Bieži pasliktinās	Tiek nodrošināta
Saldums	Var samazināties	Tiek saglabāts
Tekstūra	atsperīguma zudums	Tiek saglabāta
Mikrobioloģiskais risks	Augstāks (ilgs procesa laiks)	Zemāks (īss process)