Ультразвук для улучшения размораживания и очистки креветок

Традиционное созревание креветок в рассоле позволяет ослабить соединение панциря с мясом, но требует длительного вымачивания и тщательного контроля содержания соли, чтобы избежать потускнения цвета, потери сладости и ухудшения текстуры. Последние достижения показывают, что мощный ультразвук может заменить или улучшить созревание, ускоряя оттаивание и разрыхление панциря, сохраняя при этом качество креветок. Получите научно обоснованную информацию о том, как ультразвук повышает эффективность обработки и качество конечного продукта замороженных креветок.

Очистка креветок и ее проблемы

Очистка креветок - одна из самых больших статей расходов при переработке ракообразных. Холодноводные виды, такие как Pandalus borealis, отличаются очень прочным креплением мышц к панцирю, поэтому свежевыловленные креветки крайне сложно очистить механическим способом. Чтобы решить эту проблему, переработчики традиционно используют рассол или ледяное созревание в течение 1-3 дней, позволяя эндогенным ферментам и диффузии соли ослабить прикрепление. Однако:

• При длительном замачивании есть риск потерять красный/желтый цвет,
• чрезмерное поглощение соли изменяет вкус и снижает сладость,
• длительное время увеличивает риск развития микроорганизмов, и
• Кристаллизация льда при замораживании может повредить ткани при отсутствии достаточной концентрации соли.

Современной альтернативой является соникация, которая действует физически (кавитация, микроструи, сдвиговые силы), а не химически, обеспечивая как быстрое оттаивание, так и ускоренное разрыхление оболочки с минимальным разрушением продукта.

 

 

Как ультразвук улучшает размораживание креветок

Быстрая передача тепла за счет кавитации

Ультразвук создает микроскопические пузырьки в жидкости, окружающей креветку. Эти пузырьки сильно расширяются и схлопываются - это явление называется акустической кавитацией.
Согласно Ли и др. (2024):
Ультразвук сократил время оттаивания с 87 мин (воздушное оттаивание) и 66 мин (оттаивание в проточной воде) до 48 мин, что соответствует ускорению на 48,9%.

 

 

Это происходит из-за схлопывания кавитационных пузырьков:

• генерируют ударные волны и микроструи,
• тонкий тепловой пограничный слой вокруг пищи,
• и ускорить таяние внутренних кристаллов льда.

Защита от окисления липидов и белков

Ли и др. (2024) показали, что сочетание ультразвука со слабоосновной электролизованной водой (SBEW) предотвращает:

• МДА (маркер окисления липидов) снизился до 0,62 нмоль/мг у креветок с ультразвуком + SBEW против 0,83 нмоль/мг у креветок, размороженных на воздухе.
• Карбонилы (окисление белка) были самыми низкими у креветок, обработанных ультразвуком SBEW (1,63 нмоль/мг против 3,21 нмоль/мг при воздушном размораживании).

Сохранение мышечной структуры и удержание воды

Ультразвуковое размораживание (УЗР):

• сохраняет целостность мышечных волокон, при этом образцы, обработанные ультразвуком SBEW, имеют плотно выровненные волокна, как у свежих креветок.
• дает самые низкие потери при размораживании (4,06%) и самые низкие потери при приготовлении по сравнению со всеми остальными методами.

 

 

Очистка креветок с помощью ультразвука

1. Кавитация физически ослабляет границу раздела оболочка-мышца

   Данг и др. (2018) обнаружили, что мощность ультразвука на частоте 24 кГц создает:

   • Спиральные ямки на поверхности раковины,
   • эрозия эпикутикулярного слоя,
   • повышенная пористость,
   • Микроканалы, простирающиеся к мембранному слою.

   Эти структурные изменения значительно улучшают высвобождение оболочки.
   На SEM-изображениях на странице 37 четко видны ямки на креветках, обработанных US и US+энзим, в то время как сырые образцы и образцы, обработанные только энзимом, остаются гладкими.

 

2. Ультразвук снижает трудоемкость пилинга и повышает урожайность

   При использовании до или во время созревания фермента:

   • Работа по очистке снизилась с 7,8 мДж/г (в сыром виде) до 3,9 мДж/г, что на 50% меньше.
   • Увеличился выход мяса (до ~90% в зависимости от состояния).
   • Доля полностью очищенных креветок значительно увеличилась.

   Ультразвук сам по себе уже улучшает качество пилинга, а комбинация ультразвук + энзим - еще более мощная.

 

3. Усиление диффузии ферментов через ультразвуковые микроканалы

   Предложенный механизм приводит к:

   1. Образуются кавитационные ямы “точки входа” в оболочке.
   2. Эти ямы соединяются с более глубокими микроканалами.
   3. Энзимы - как эндогенные, так и добавочные - быстрее проникают внутрь и гидролизуют прикрепление мышц к оболочке.

   Это позволяет:

   • более короткое созревание (несколько часов вместо 1-3 дней),
   • меньший риск потускнения цвета или потери сладости,
   • Потребность в соли ниже, чем при рассоле.

 

4. Минимальное воздействие на цвет и текстуру

   В отличие от длительных солевых ванн, ультразвуковых процедур:

   • не изменили цветовые параметры L*, a*, b* по сравнению с сырыми креветками,
   • не повлияло на текстуру (твердость, упругость, жевательная способность остались на прежнем уровне).

   Это делает ультразвук гораздо более безопасным, чем передержка в рассоле, которая, как известно, тускнеет и снижает сладость.

Сонирование по сравнению с брашированием

Ультразвук обеспечивает более контролируемый, быстрый и чистый механизм, чем диффузия соли.

Параметр	Традиционное созревание в рассоле	Методы, основанные на ультразвуке
Время	12-48h	3-4 часа (США + фермент)
Использование соли	Высокий	Низкий уровень или его отсутствие
Риск чрезмерного намокания	Высокий	Очень низкий
Пилинг	Умеренный	Сокращение до 50 %
Сохранение цвета	Часто уменьшается	Поддерживается
сладость	Майское снижение	Поддерживается
Текстура	потеря пружинистости	Сохранилось
Микробный риск	Более высокая (длительное время обработки)	Нижний (короткий процесс)