Využitie ultrazvuku na zefektívnenie rozmrazovania a lúpania kreviet

Tradičné zrenie kreviet na báze solného nálevu môže uvoľniť spojenie medzi šupkou a mäsom, vyžaduje však dlhé doby namáčania a starostlivú kontrolu množstva soli, aby sa zabránilo vyblednutiu farby, strate sladkosti a zhoršeniu textúry. Najnovšie poznatky ukazujú, že vysokovýkonný ultrazvuk môže nahradiť alebo vylepšiť proces zrenia tým, že urýchli rozmrazovanie aj uvoľňovanie šupky, pričom zachová kvalitu kreviet. Získajte vedecky podložené informácie o tom, ako sonikácia zlepšuje efektívnosť spracovania a kvalitu konečného produktu mrazených kreviet.

Lúpanie kreviet a s tým spojené výzvy

Lúpanie kreviet je jedným z najväčších nákladových faktorov pri spracovaní kôrovcov. Druhy žijúce v studenej vode, ako napríklad Pandalus borealis, sa vyznačujú veľmi pevným spojením svalov so škrupinou, čo značne sťažuje mechanické lúpanie čerstvo ulovených kreviet. Na vyriešenie tohto problému spracovatelia tradične používajú solenie alebo zrenie v ľade po dobu 1 až 3 dní, čím endogénne enzýmy a difúzia soli oslabia toto spojenie. Avšak:

• Pri dlhom namáčení hrozí strata červenej/žltej farby,
• Nadmerný príjem soli mení chuť a znižuje sladkosť,
• predĺženie času zvyšuje mikrobiálne riziko a
• Kryštalizácia ľadu počas zmrazovania môže bez dostatočnej koncentrácie soli poškodiť tkanivo.

Modernou alternatívou je sonikácia, ktorá pôsobí skôr fyzikálne (kavitácia, mikroprúdy, šmykové sily) ako chemicky, čím zabezpečuje nielen rýchle rozmrazenie, ale aj urýchlené uvoľnenie škrupiny pri minimálnej degradácii produktu.

 

Discover the groundbreaking potential of intense airborne ultrasound with the Hielscher stepped plate resonator. This innovative technology leverages high-power ultrasonic waves for precise, non-contact applications such as drying, defoaming, thawing and precision cleaning. Compact, versatile, and robust, the resonator's advanced stepped geometry amplifies and focuses sound waves to deliver powerful energy, making it ideal for delicate and complex industrial processes. Whether you're in manufacturing, aerospace, food processing, pharmaceuticals, or materials research, this technology opens new doors to efficiency and innovation.

 

Ako ultrazvuk zlepšuje rozmrazovanie kreviet

Rýchly prenos tepla prostredníctvom kavitácie

Ultrazvuk vytvára mikroskopické bublinky v tekutine obklopujúcej krevety. Tieto bublinky sa prudko rozťahujú a zrútia – ide o jav nazývaný akustická kavitácia.
Podľa Li a kol. (2024):
Ultrazvuk skrátil dobu rozmrazovania z 87 minút (rozmrazovanie na vzduchu) a 66 minút (rozmrazovanie pod tečúcou vodou) na 48 minút, čo predstavuje zrýchlenie o 48,9 %.

 

 

K tomu dochádza v dôsledku kolapsu kavitačných bublín:

• vytvárať rázové vlny a mikroprúdy,
• znížiť hrúbku tepelnej medznej vrstvy okolo potravín,
• a urýchliť topenie vnútorných ľadových kryštálov.

Ochrana proti oxidácii lipidov a bielkovín

Li a kol. (2024) preukázali, že kombinácia ultrazvuku s mierne zásaditou elektrolýzovanou vodou (SBEW) zabraňuje:

• Hodnota MDA (ukazovateľ oxidácie lipidov) klesla na 0,62 nmol/mg u kreviet ošetrených ultrazvukom + SBEW v porovnaní s 0,83 nmol/mg u kreviet rozmrazených na vzduchu.
• Hodnoty karbonylov (oxidácia bielkovín) boli najnižšie u kreviet spracovaných metódou SBEW s využitím ultrazvuku (1,63 nmol/mg oproti 3,21 nmol/mg pri rozmrazovaní na vzduchu).

Zachovanie svalovej štruktúry a zadržiavanie vody

Rozmrazovanie pomocou ultrazvuku (UST):

• zachováva integritu svalových vlákien, pričom vzorky ošetrené metódou SBEW s využitím ultrazvuku vykazujú pevne usporiadané vlákna podobné tým v čerstvých krevetách.
• v porovnaní so všetkými ostatnými metódami vedie k najnižšej strate pri rozmrazovaní (4,06 %) a najnižšej strate pri varení.

 

 

Ultrazvukom vylepšené lúpanie kreviet

1. Kavitácia fyzicky oslabuje rozhranie medzi škrupinou a svalom

   Dang a kol. (2018) zistili, že výkonový ultrazvuk s frekvenciou 24 kHz spôsobuje:

   • špirálovité jamky na povrchu škrupiny,
   • erozia vrstvy epikutikuly,
   • zvýšená pórovitosť,
   • mikrokanály smerujúce k membránovej vrstve.

   Tieto konštrukčné zmeny výrazne zlepšujú uvoľňovanie škrupiny.
   Snímky z SEM na strane 37 jasne ukazujú jamky na krevetách ošetrených US a US + enzýmom, zatiaľ čo vzorky surové a ošetrené iba enzýmom zostávajú hladké.

 

2. Ultrazvuk znižuje potrebu lúpania a zvyšuje výťažnosť

   Pri použití pred alebo počas dozrievania enzýmu:

   • Energia potrebná na odlupovanie klesla z 7,8 mJ/g (surový materiál) na 3,9 mJ/g, čo predstavuje zníženie o 50 %.
   • Výťažnosť mäsa sa zvýšila (až na ~90 % v závislosti od stavu).
   • Podiel úplne olúpaných kreviet sa výrazne zvýšil.

   Už samotný ultrazvuk zlepšuje odlupovateľnosť; kombinácia ultrazvuku a enzýmov je ešte účinnejšia.

 

3. Zvýšená difúzia enzýmov prostredníctvom ultrazvukových mikrokanálov

   Navrhovaný mechanizmus vedie k:

   1. Vznikajú kavitačné jamky “vstupné body” v škrupine.
   2. Tieto jamky sú prepojené s hlbšími mikrokanálmi.
   3. Enzýmy – či už endogénne, alebo pridané – prenikajú rýchlejšie a hydrolyzujú spojenie medzi svalom a škrupinou.

   To umožňuje:

   • kratšia doba zrenia (hodiny namiesto 1–3 dní),
   • menšie riziko vyblednutia farby alebo straty sladkosti,
   • nižšie požiadavky na soľ ako pri solení.

 

4. Minimálny vplyv na farbu a štruktúru

   Na rozdiel od dlhých kúpeľov v soli majú ultrazvukové procedúry:

   • nezmenili farebné parametre L*, a*, b* v porovnaní so surovými krevetami,
   • nepoškodilo štruktúru (tvrdosť, pružnosť a žuvateľnosť zostali na porovnateľnej úrovni).

   Vďaka tomu je ultrazvuk oveľa bezpečnejší ako nadmerné dozrievanie v slanom roztoku, o ktorom je známe, že stlmí farbu a zníži sladkosť.

Ultrazvukové ošetrenie v porovnaní s nakladaním do slaného roztoku

Ultrazvuk ponúka kontrolovanejší, rýchlejší a čistejší mechanizmus než difúzia soli.

Parameter	Tradičné zrenie v slanom roztoku	Metódy založené na ultrazvuku
Čas	12–48 hodín	3–4 hodiny (US + enzým)
Používanie soli	Vysoký	Nízka alebo žiadna
Riziko nadmerného namočenia	Vysoký	Veľmi nízka
Odstraňovanie vrstiev	Umiernený	Zľava až 50 %
Zachovanie farieb	Často zľavnené	Udržované
sladkosť	Môže sa znížiť	Udržované
Textúra	strata pružnosti	Konzervované
Mikrobiálne riziko	Vyššia (dlhšia doba spracovania)	Spodná časť (krátky proces)