Ultrasone technologie voor beter ontdooien en pellen van garnalen

Traditionele rijping van garnalen in pekel kan de verbinding tussen schaal en vlees losser maken, maar vereist lange weektijden en een zorgvuldige beheersing van het zoutgehalte om kleurvervaging, verlies van zoetheid en aantasting van de textuur te voorkomen. Recente ontwikkelingen tonen aan dat ultrageluid met hoog vermogen de rijping kan vervangen of verbeteren door zowel het ontdooien als het losmaken van de schaal te versnellen, terwijl de kwaliteit van de garnalen behouden blijft. Ontdek wetenschappelijk onderbouwde inzichten in hoe sonicatie de verwerkingsefficiëntie en de kwaliteit van het eindproduct bij bevroren garnalen verbetert.

Garnalen pellen en de bijbehorende uitdagingen

Het pellen van garnalen is een van de grootste kostenfactoren bij de verwerking van schaaldieren. Koudwatersoorten zoals Pandalus borealis hebben een zeer sterke hechting tussen spier en schaal, waardoor vers gevangen garnalen uiterst moeilijk mechanisch te pellen zijn. Om dit op te lossen, gebruiken verwerkers traditioneel pekelen of rijping op ijs gedurende maximaal 1–3 dagen, zodat endogene enzymen en zoutdiffusie de hechting kunnen verzwakken. Echter:

• langdurig weken brengt het risico van verlies van de rode/gele kleur met zich mee,
• overmatige zoutopname verandert de smaak en vermindert de zoetheid,
• een langere duur verhoogt het microbiële risico, en
• ijskristallisatie tijdens het invriezen kan bij een ontoereikende zoutconcentratie het weefsel beschadigen.

Een modern alternatief is sonicatie, die fysisch werkt (cavitatie, microjets, afschuifkrachten) in plaats van chemisch, waardoor zowel snel ontdooien als versneld losmaken van de schaal mogelijk is met minimale aantasting van het product.

 

Ontdek het baanbrekende potentieel van intens ultrageluid via de lucht met de getrapte plaatresonator van Hielscher. Deze innovatieve technologie gebruikt krachtige ultrasone golven voor nauwkeurige, contactloze toepassingen zoals drogen, ontschuimen, ontdooien en precisiereiniging. De compacte, veelzijdige en robuuste resonator versterkt en bundelt geluidsgolven dankzij zijn geavanceerde getrapte geometrie en levert zo veel energie, waardoor hij ideaal is voor delicate en complexe industriële processen. Of u nu werkzaam bent in de maakindustrie, lucht- en ruimtevaart, voedselverwerking, farmaceutische industrie of materiaalonderzoek, deze technologie biedt nieuwe mogelijkheden voor efficiëntie en innovatie.

 

Hoe ultrageluid het ontdooien van garnalen verbetert

Snelle warmteoverdracht door cavitatie

Ultrageluid produceert microscopisch kleine bellen in de vloeistof rondom de garnalen. Deze bellen zetten uit en imploderen heftig – een verschijnsel dat akoestische cavitatie wordt genoemd.
Volgens Li et al. (2024):
Ultrageluid verkortte de ontdooitijd van 87 min (ontdooien in lucht) en 66 min (ontdooien in stromend water) tot 48 min, wat neerkomt op een versnelling van 48,9%.

 

 

Dit gebeurt doordat imploderende cavitatiebellen:

• schokgolven en microjets genereren,
• de thermische grenslaag rondom het voedsel dunner maken,
• en het smelten van interne ijskristallen versnellen.

Bescherming tegen oxidatie van lipiden/eiwitten

Li et al. (2024) laten zien dat de combinatie van ultrageluid met licht basisch geëlektrolyseerd water (SBEW) het volgende voorkomt:

• MDA (marker voor lipidenoxidatie) daalde tot 0,62 nmol/mg bij ultrageluid + SBEW tegenover 0,83 nmol/mg bij in lucht ontdooide garnalen.
• De carbonylwaarden (eiwitoxidatie) waren het laagst bij garnalen die met SBEW en ondersteuning van ultrageluid waren behandeld (1,63 nmol/mg tegenover 3,21 nmol/mg bij ontdooien in lucht).

Behoud van de spierstructuur en het vermogen om water vast te houden

Ultrasoon ontdooien (UST):

• behoudt de integriteit van de spiervezels, waarbij monsters die met SBEW en ondersteuning van ultrageluid zijn behandeld dicht naast elkaar uitgelijnde vezels vertonen, vergelijkbaar met verse garnalen.
• resulteert in het laagste ontdooiverlies (4,06%) en het laagste kookverlies vergeleken met alle andere methoden.

 

 

Beter pellen van garnalen met ultrageluid

1. Cavitatie verzwakt het grensvlak tussen schaal en spier fysisch

   Dang et al. (2018) ontdekten dat ultrageluid met hoog vermogen bij 24 kHz het volgende veroorzaakt:

   • spiraalvormige putjes op het schaaloppervlak,
   • erosie van de epicuticulalaag,
   • verhoogde porositeit,
   • microkanalen die zich naar de membraanachtige laag uitstrekken.

   Deze structurele veranderingen verbeteren het loskomen van de schaal aanzienlijk.
   SEM-afbeeldingen op pagina 37 tonen duidelijk putjes bij garnalen die met US en met US+enzym zijn behandeld, terwijl rauwe monsters en monsters die alleen met enzym zijn behandeld glad blijven.

 

2. Ultrageluid vermindert de benodigde arbeid voor het pellen en verhoogt de opbrengst

   Bij toepassing vóór of tijdens enzymatische rijping:

   • De benodigde arbeid voor het pellen daalde van 7,8 mJ/g (rauw) naar 3,9 mJ/g, een vermindering van 50%.
   • De vleesopbrengst nam toe (tot ~90%, afhankelijk van de omstandigheden).
   • Het aandeel volledig gepelde garnalen nam significant toe.



   Ultrageluid alleen verbetert de pelbaarheid al; de combinatie van ultrageluid + enzym is nog krachtiger.

 

3. Verbeterde enzymdiffusie door ultrasone microkanalen

   Het voorgestelde mechanisme resulteert in het volgende:

   1. Cavitatieputjes vormen “toegangspunten” in de schaal.
   2. Deze putjes sluiten aan op dieper gelegen microkanalen.
   3. Enzymen – zowel endogene als toegevoegde – dringen sneller door en hydrolyseren de verbinding tussen spier en schaal.

   Dit maakt het volgende mogelijk:

   • kortere rijping (uren in plaats van 1–3 dagen),
   • minder risico op kleurvervaging of verlies van zoetheid,
   • een lagere zoutbehoefte dan bij pekelen.

 

4. Minimale invloed op kleur en textuur

   In tegenstelling tot langdurig weken in zoutoplossingen hadden ultrasone behandelingen de volgende effecten:

   • ze veranderden de kleurparameters L*, a*, b* niet ten opzichte van rauwe garnalen,
   • ze tastten de textuur niet aan (hardheid, herstelvermogen en kauwbaarheid bleven vergelijkbaar).

   Dit maakt ultrageluid veel veiliger dan te langdurige rijping in pekel, waarvan bekend is dat deze de kleur doffer maakt en de zoetheid vermindert.

Sonicatie vergeleken met pekelen

Ultrageluid biedt een beter beheerst, sneller en schoner mechanisme dan zoutdiffusie.

Parameter	Traditionele rijping in pekel	Methoden op basis van ultrageluid
Tijd	12–48h	3–4h (US + enzym)
Zoutgebruik	Hoog	Laag of geen
Risico op te lang weken	Hoog	Zeer laag
Benodigde arbeid voor het pellen	Matig	Verminderd met maximaal 50%
Kleurbehoud	Vaak verminderd	Behouden
Zoetheid	Kan afnemen	Behouden
Textuur	verlies van veerkracht	Behouden
Microbieel risico	Hoger (lange procestijd)	Lager (kort proces)