Ultrasunete pentru îmbunătățirea decongelării și decojirii creveților
Maturarea tradițională a creveților pe bază de saramură poate slăbi legătura dintre carapace și carne, dar necesită timpi lungi de înmuiere și un control atent al sării pentru a evita decolorarea, pierderea gustului dulce și compromiterea texturii. Progresele recente demonstrează că ultrasunetele de putere pot înlocui sau îmbunătăți maturarea, accelerând atât decongelarea, cât și desprinderea carapacei, păstrând în același timp calitatea creveților. Obțineți informații fundamentate științific despre modul în care sonicarea îmbunătățește eficiența procesării și calitatea produsului finit în cazul creveților congelați.
Decojirea creveților și provocările acesteia
Decojirea creveților este unul dintre cei mai mari factori de cost în procesarea crustaceelor. Speciile de apă rece, precum Pandalus borealis, prezintă o aderență foarte puternică între mușchi și carapace, ceea ce face ca creveții proaspăt capturați să fie extrem de greu de decojit mecanic. Pentru a rezolva această problemă, procesatorii folosesc în mod tradițional saramurarea sau maturarea pe gheață timp de până la 1–3 zile, permițând enzimelor endogene și difuziei sării să slăbească aderența. Totuși:
- înmuierea îndelungată implică riscul pierderii culorii roșii/galbene,
- absorbția excesivă de sare modifică aroma și reduce gustul dulce,
- durata prelungită crește riscul microbian și
- cristalizarea gheții în timpul congelării poate deteriora țesutul în absența unei concentrații adecvate de sare.
O alternativă modernă este sonicarea, care acționează fizic (cavitație, microjeturi, forțe de forfecare), nu chimic, asigurând atât decongelarea rapidă, cât și desprinderea accelerată a carapacei, cu o degradare minimă a produsului.
Decongelare cu ultrasunete cu Hielscher Stepped Plate Sonicator
Cum îmbunătățesc ultrasunetele decongelarea creveților
Transfer rapid de căldură prin cavitație
Ultrasunetele produc bule microscopice în lichidul care înconjoară creveții. Aceste bule se dilată și colapsează violent – un fenomen numit cavitație acustică.
Conform Li et al. (2024):
Ultrasunetele au redus timpul de decongelare de la 87 min (decongelare în aer) și 66 min (decongelare în apă curgătoare) până la 48 min, ceea ce reprezintă o accelerare de 48,9%.
Curbele de decongelare ale creveților congelați tratați prin diferite metode de decongelare. (AT: decongelare în aer, FWT: decongelare prin hidroliză în flux, US: decongelare asistată de ultrasunete, UST: decongelare cu SBEW asistată de ultrasunete)
Studiu și grafic: Li et al., 2024
Acest lucru se întâmplă deoarece bulele de cavitație care colapsează:
- generează unde de șoc și microjeturi,
- subțiază stratul limită termic din jurul alimentului
- și accelerează topirea cristalelor de gheață interne.
Protecție împotriva oxidării lipidelor/proteinelor
Li et al. (2024) arată că combinarea ultrasunetelor cu apă electrolizată ușor bazică (SBEW) previne:
- MDA (marker al oxidării lipidelor) a scăzut la 0,62 nmol/mg în cazul ultrasunete + SBEW, față de 0,83 nmol/mg la creveții decongelați în aer.
- Compușii carbonilici (oxidarea proteinelor) au avut cele mai scăzute valori la creveții tratați cu SBEW asistat de ultrasunete (1,63 nmol/mg față de 3,21 nmol/mg la decongelarea în aer).
Păstrarea structurii musculare și a capacității de reținere a apei
Decongelarea cu ultrasunete (UST):
- menține integritatea fibrelor musculare, probele tratate cu SBEW asistat de ultrasunete prezentând fibre strâns aliniate, similare celor ale creveților proaspeți.
- duce la cea mai mică pierdere la decongelare (4,06%) și la cea mai mică pierdere la gătire comparativ cu toate celelalte metode.
Efectele diferitelor metode de decongelare asupra modificărilor microstructurale ale creveților
(FS: creveți proaspeți, AT: decongelare în aer, FWT: decongelare prin hidroliză în flux, US: decongelare asistată de ultrasunete, UST: decongelare cu SBEW asistată de ultrasunete)
Studiu și imagini: ©Li et al., 2024
Dezghețare și decongelare eficientă cu Hielscher Stepped Plate Sonicator
Decojirea creveților îmbunătățită cu ultrasunete
-
Cavitația slăbește fizic interfața dintre carapace și mușchi
Dang et al. (2018) au constatat că ultrasunetele de putere la 24 kHz creează:
- gropițe spiralate pe suprafața carapacei,
- eroziunea stratului epicuticular,
- porozitate crescută,
- microcanale care se extind spre stratul membranos.
Aceste modificări structurale îmbunătățesc dramatic desprinderea carapacei.
Imaginile SEM de la pagina 37 arată clar gropițe pe creveții tratați cu US și cu US+enzimă, în timp ce probele crude și cele tratate doar cu enzimă rămân netede. -
Ultrasunetele reduc lucrul mecanic de decojire și cresc randamentul
Atunci când sunt utilizate înainte sau în timpul maturării enzimatice:
- Lucrul mecanic de decojire a scăzut de la 7,8 mJ/g (crud) la 3,9 mJ/g, o reducere de 50%.
- Randamentul de carne a crescut (până la ~90%, în funcție de condiții).
- Proporția creveților complet decojiți a crescut semnificativ.
Ultrasunetele singure îmbunătățesc deja capacitatea de decojire; combinația ultrasunete + enzimă este și mai puternică.
-
Difuzia enzimelor amplificată prin microcanale ultrasonice
Mecanismul propus are drept rezultat:
- Gropițele de cavitație formează „puncte de intrare” în carapace.
- Aceste gropițe se conectează cu microcanale mai profunde.
- Enzimele – fie endogene, fie adăugate – pătrund mai rapid și hidrolizează aderența dintre mușchi și carapace.
Acest lucru permite:
- o maturare mai scurtă (ore în loc de 1–3 zile),
- un risc mai mic de decolorare sau de pierdere a gustului dulce,
- un necesar de sare mai mic decât la saramurare.
-
Impact minim asupra culorii și texturii
Spre deosebire de înmuierile îndelungate în soluție salină, tratamentele cu ultrasunete:
- nu au modificat parametrii de culoare L*, a*, b* comparativ cu creveții cruzi,
- nu au deteriorat textura (duritatea, reziliența și mestecabilitatea au rămas comparabile).
Acest lucru face ca ultrasunetele să fie mult mai sigure decât supramaturarea în saramură, despre care se știe că estompează culoarea și reduce gustul dulce.
Sonicarea comparativ cu saramurarea
Ultrasunetele oferă un mecanism mai controlat, mai rapid și mai curat decât difuzia sării.
| Parametru | Maturare tradițională în saramură | Metode bazate pe ultrasunete |
|---|---|---|
| Timp | 12-48h | 3-4h (US + enzimă) |
| Consum de sare | Ridicat | Scăzut sau deloc |
| Risc de înmuiere excesivă | Ridicat | Foarte scăzut |
| Lucru mecanic de decojire | Moderat | Redus cu până la 50% |
| Păstrarea culorii | Adesea redusă | Menținută |
| Gust dulce | Poate scădea | Menținut |
| Textură | pierderea elasticității | Păstrată |
| Risc microbian | Mai ridicat (durată lungă a procesului) | Mai scăzut (proces scurt) |
Hielscher Stepped Plate Sonicator asigură o decongelare mai rapidă și mai uniformă cu ultrasunete transmise prin aer.
Literatură / Referințe
- Tem Thi Dang, Nina Gringer, Flemming Jessen, Karsten Olsen, Niels Bøknæs, Pia Louise Nielsen, Vibeke Orlien (2018): Facilitating shrimp (Pandalus borealis) peeling by power ultrasound and proteolytic enzyme. Innovative Food Science and Emerging Technologies 2018.
- Yufeng Li, Jinsong Wang, Qiao-Hui Zeng, Langhong Wang, Jing Jing Wang, Shaojie Li, Jiahui Zhu, Xin-An Zeng (2024): Novel thawing method of ultrasound-assisted slightly basic electrolyzed water improves the processing quality of frozen shrimp compared with traditional thawing approaches. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 107, 2024.
Întrebări frecvente
Care sunt metodele uzuale de decongelare a creveților în industria alimentară?
Metodele industriale uzuale de decongelare a creveților includ decongelarea în aer, decongelarea prin imersie în apă sau în apă curgătoare, decongelarea în apă cu gheață și, tot mai frecvent, decongelarea asistată de ultrasunete. Aceste metode diferă prin eficiența transferului de căldură, ultrasunetele accelerând substanțial decongelarea prin microcurenți induși de cavitație și printr-o conductivitate termică îmbunătățită.
Care sunt factorii importanți ai decongelării în ceea ce privește siguranța alimentară?
Factorii importanți de siguranță alimentară în timpul decongelării includ profilul timp–temperatură, deoarece decongelarea prelungită permite dezvoltarea microbiană și accelerează activitatea enzimelor autolitice; prevenirea pierderii de exsudat bogat în nutrienți, care favorizează proliferarea microbiană; și controlul proceselor de oxidare, care pot compromite integritatea proteinelor și pot produce markeri de alterare precum TVB-N și aldehide derivate din lipide. Prin urmare, asigurarea unei decongelări rapide și uniforme, sub pragurile critice de creștere microbiană, este esențială.
Din ce este alcătuită carapacea creveților?
Carapacea creveților este compusă în principal din chitină organizată într-o cuticulă stratificată, cu proteine și minerale, formând un exoschelet rigid. Studiile cu ultrasunete arată că epicuticula sa exterioară poate fi erodată prin cavitație, producând gropițe și microcanale care slăbesc aderența de mușchi.
Cum afectează decongelarea caracteristicile proteinelor miofibrilare?
Decongelarea afectează proteinele miofibrilare favorizând modificarea oxidativă, desfacerea structurală și degradarea, în special atunci când decongelarea este lentă. În decongelarea convențională, formarea compușilor carbonilici crește, grupările sulfhidril se pierd, conținutul de α-helix scade, iar structurile de tip spirală aleatorie cresc, indicând denaturarea. Decongelarea asistată de ultrasunete, în special atunci când este combinată cu apă electrolizată ușor bazică, reduce aceste efecte și păstrează mai bine structurile secundare și terțiare ale proteinelor, elasticitatea și capacitatea de reținere a apei.
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță, de la scară de laborator până la scară industrială.