Ultradźwięki dla lepszego rozmrażania i obierania krewetek

Tradycyjne dojrzewanie krewetek oparte na soleniu może rozluźnić połączenie skorupy z mięsem, ale wymaga długiego czasu moczenia i starannej kontroli soli, aby uniknąć blaknięcia koloru, utraty słodyczy i pogorszenia tekstury. Najnowsze osiągnięcia pokazują, że ultradźwięki mogą zastąpić lub wzmocnić dojrzewanie, przyspieszając zarówno rozmrażanie, jak i rozluźnianie skorupy, przy jednoczesnym zachowaniu jakości krewetek. Dowiedz się, w jaki sposób sonikacja poprawia wydajność przetwarzania i jakość produktu końcowego mrożonych krewetek.

Obieranie krewetek i związane z tym wyzwania

Obieranie krewetek jest jednym z największych czynników kosztotwórczych w przetwórstwie skorupiaków. Gatunki zimnowodne, takie jak Pandalus borealis, wykazują bardzo silne przywiązanie mięśni do skorupy, co sprawia, że świeżo złowione krewetki są niezwykle trudne do mechanicznego obierania. Aby temu zaradzić, przetwórcy tradycyjnie stosują solenie lub dojrzewanie w lodzie przez okres do 1-3 dni, pozwalając endogennym enzymom i dyfuzji soli na osłabienie przyczepu. Jednakże:

• Długie moczenie grozi utratą czerwonego/żółtego koloru,
• Nadmierne wchłanianie soli zmienia smak i zmniejsza słodycz,
• wydłużony czas zwiększa ryzyko drobnoustrojów, a
• krystalizacja lodu podczas zamrażania może uszkodzić tkankę bez odpowiedniego stężenia soli.

Nowoczesną alternatywą jest sonikacja, która działa fizycznie (kawitacja, mikrostrumienie, siły ścinające), a nie chemicznie, zapewniając zarówno szybkie rozmrażanie, jak i przyspieszone poluzowanie powłoki przy minimalnej degradacji produktu.

 

 

Jak ultradźwięki poprawiają rozmrażanie krewetek

Szybki transfer ciepła poprzez kawitację

Ultradźwięki wytwarzają mikroskopijne pęcherzyki w cieczy otaczającej krewetkę. Pęcherzyki te rozszerzają się i zapadają gwałtownie - zjawisko to nazywane jest kawitacją akustyczną.
Według Li et al. (2024):
Ultradźwięki skróciły czas rozmrażania z 87 minut (rozmrażanie w powietrzu) i 66 minut (rozmrażanie w wodzie przepływowej) do 48 minut, co stanowi przyspieszenie o 48,9%.

 

 

Dzieje się tak z powodu zapadania się pęcherzyków kawitacyjnych:

• generują fale uderzeniowe i mikrojety,
• cienka termiczna warstwa graniczna wokół żywności,
• i przyspieszają topnienie wewnętrznych kryształków lodu.

Ochrona przed utlenianiem lipidów/białek

Li et al. (2024) pokazują, że połączenie ultradźwięków z lekko zasadową wodą elektrolizowaną (SBEW) zapobiega:

• MDA (marker utleniania lipidów) spadł do 0,62 nmol/mg w ultradźwiękach + SBEW vs 0,83 nmol/mg w krewetkach rozmrożonych powietrzem.
• Karbonyle (utlenianie białek) były najniższe w krewetkach poddanych działaniu ultradźwięków SBEW (1,63 nmol/mg vs 3,21 nmol/mg w przypadku rozmrażania powietrzem).

Zachowanie struktury mięśni i retencja wody

Rozmrażanie ultradźwiękowe (UST):

• utrzymuje integralność włókien mięśniowych, gdzie próbki poddane działaniu ultradźwięków SBEW wykazują ściśle wyrównane włókna podobne do świeżych krewetek.
• powoduje najniższe straty podczas rozmrażania (4,06%) i najniższe straty podczas gotowania w porównaniu ze wszystkimi innymi metodami.

 

 

Ulepszone ultradźwiękowo obieranie krewetek

1. Kawitacja fizycznie osłabia interfejs skorupa-mięsień

   Dang et al. (2018) stwierdzili, że ultradźwięki o mocy 24 kHz tworzą:

   • spiralne wgłębienia na powierzchni skorupy,
   • erozja warstwy naskórka,
   • zwiększona porowatość,
   • mikrokanały rozciągające się w kierunku warstwy membranowej.

   Te zmiany strukturalne znacznie poprawiają uwalnianie powłoki.
   Obrazy SEM na stronie 37 wyraźnie pokazują wgłębienia na krewetkach poddanych obróbce US i US + enzym, podczas gdy próbki surowe i tylko enzymatyczne pozostają gładkie.

 

2. Ultradźwięki ograniczają pracę związaną z obieraniem i zwiększają wydajność

   Stosowany przed lub w trakcie dojrzewania enzymu:

   • Praca związana z obieraniem zmniejszyła się z 7,8 mJ/g (surowe) do 3,9 mJ/g, co oznacza redukcję o 50%.
   • Zwiększona wydajność mięsa (do ~90% w zależności od warunków).
   • Odsetek całkowicie obranych krewetek znacznie wzrósł.

   Same ultradźwięki już poprawiają zdolność złuszczania; połączenie ultradźwięków i enzymów jest jeszcze silniejsze.

 

3. Zwiększona dyfuzja enzymów przez mikrokanały ultradźwiękowe

   Proponowany mechanizm skutkuje

   1. Tworzą się wżery kawitacyjne “punkty wejścia” w powłoce.
   2. Wgłębienia te łączą się z głębszymi mikrokanałami.
   3. Enzymy - czy to endogenne, czy dodane - penetrują szybciej i hydrolizują przyczep mięśni do skorupy.

   Pozwala to na:

   • krótsze dojrzewanie (godziny zamiast 1-3 dni),
   • mniejsze ryzyko blaknięcia koloru lub utraty słodyczy,
   • niższe zapotrzebowanie na sól niż w przypadku solenia.

 

4. Minimalny wpływ na kolor i teksturę

   W przeciwieństwie do długich kąpieli solnych, zabiegi ultradźwiękowe:

   • nie zmieniły parametrów barwy L*, a*, b* w porównaniu z krewetkami surowymi,
   • nie uszkodziła tekstury (twardość, sprężystość, żuwalność pozostały porównywalne).

   Sprawia to, że ultradźwięki są znacznie bezpieczniejsze niż nadmierne dojrzewanie w solance, o którym wiadomo, że matowi kolor i zmniejsza słodycz.

Sonikacja w porównaniu do solenia

Ultradźwięki zapewniają bardziej kontrolowany, szybszy i czystszy mechanizm niż dyfuzja soli.

Parametr	Tradycyjne dojrzewanie w solance	Metody oparte na ultradźwiękach
Czas	12-48h	3-4 godziny (USA + enzym)
Zużycie soli	Wysoki	Niski lub żaden
Ryzyko nadmiernego namoczenia	Wysoki	Bardzo niski
Peeling	Umiarkowany	Zmniejszona nawet o 50%
Zachowanie kolorów	Często zmniejszone	Utrzymany
słodycz	Może się zmniejszyć	Utrzymany
Tekstura	utrata sprężystości	Zachowane
Ryzyko mikrobiologiczne	Wyższy (długi czas przetwarzania)	Niższy (krótki proces)