Ултразвук за побољшано одмрзавање и лупање шкампи

Традиционална зрелост шкампи заснована на сланом раствору може да опусти везу између љуштице и меса, али захтева дуго потапање и пажљиву контролу соли како би се избегло бледење боје, губитак слаткоће и погоршање текстуре. Недавни напредак показује да моћан ултразвук може заменити или побољшати процес зрелости тако што убрзава одмрзавање и опуштање љуштице, а при томе очува квалитет шкампи. Добијте научно поткрепљене увиде како соникација побољшава ефикасност обраде и квалитет крајњег производа замрзнутих шкампи.

Скидање љуштице с җамбара и њени изазови

Shrimp peeling is one of the largest cost drivers in crustacean processing. Cold-water species like Pandalus borealis exhibit a very strong muscle–shell attachment, making freshly caught shrimp extremely difficult to peel mechanically. To solve this, processors traditionally use brining or ice maturation for up to 1–3 days, allowing endogenous enzymes and salt diffusion to weaken the attachment. However:

• long soaks risk loss of red/yellow color,
• excessive salt uptake changes flavor and reduces sweetness,
• extended time increases microbial risk, and
• ice crystallization during freezing can damage tissue without adequate salt concentration.

A modern alternative is sonication, which acts physically (cavitation, microjets, shear forces) rather than chemically, providing both rapid thawing and accelerated shell loosening with minimal product degradation.

 

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.

 

Како ултразвук побољшава одмрзавање шкампа

Брз пренос топлоте кроз кавитацију

Ултразвук производи микроскопске мехуриће у течности која окружује шкампе. Ови мехурићи се проширују и насилно руше – феномен назван акустична кавитација.
Према Лију и сарадницима (2024):
Ултразвук је смањио време одмрзавања са 87 мин (одмрзавање на ваздуху) и 66 мин (одмрзавање текућом водом) на 48 мин, што представља убрзање од 48,9%.

 

 

Ово се дешава јер рушећи се кавитациони мехурићи:

• генеришу ударне таласе и микројете,
• истанчи термални гранични слој око хране,
• и убрза топљење унутрашњих ледених кристала.

Заштита од оксидације липида/протеина

Li и сарадници (2024) показују да комбинација ултразвука са благо алкализованом електролизованом водом (SBEW) спречава:

• MDA (маркер оксидације липида) опао је на 0,62 нмол/мг код ултразвука + SBEW у поређењу са 0,83 нмол/мг код одмрзавања на ваздуху код шкампи.
• Карбонили (оксидација протеина) су најнижи код шкампи третираних ултразвуком са SBEW (1,63 нмол/мг у поређењу са 3,21 нмол/мг код одмрзавања на ваздуху).

Очување структуре мишића и задржавања воде

Одмрзавање ултразвуком (UST):

• одржава интегритет мишићних влакана, где узорци третирани ултразвуком са SBEW показују чврсто поређана влакна слична свежим шкампима.
• резултира најнижим губицима при одмрзавању (4,06%) и најнижим губицима при кувању у поређењу са свим осталим методама.

 

 

Ултра звучно побољшано лупање шкампи

1. Кавитација физички слабљи интерфејс љуске и мишића

   Dang et al. (2018) су утврдили да ултразвук снаге на 24 kHz ствара:

   • спиралне удубине на површини љуске,
   • ероизију епикутикула,
   • повећану порозност,
   • микроканале који се протежу према мембранском слоју.

   Ове структурне промене драматично побољшавају одвајање љуске.
   СЕМ слике на страни 37 јасно показују јаме на САД-третирани и САД + ензими третирани шкампи, док сирови и ензими само узорци остају глатки.

 

2. Ултразвук смањује пилинг рад и повећава принос

   Када се користи пре или током сазревања ензима:

   • Пилинг рад смањен са 7.8 мЈ / г (сирово) на 3.9 мЈ / г, а 50% смањење.
   • Принос меса повећан (до ~ 90% у зависности од стања).
   • Проценат потпуно огуљених шкампа значајно се повећао.



   Сам ултразвук већ побољшава љуштење; комбиновани ултразвук + ензим је још моћнији.

 

3. Дифузија ензима побољшана ултразвучним микроканалима

   Предложени механизам резултира у:

   1. Кавитација јаме форма “улазне тачке” у љусци.
   2. Ове јаме повезати са дубљим микроканалима.
   3. Enzymes–whether endogenous or added–penetrate faster and hydrolyze the muscle-shell attachment.

   This allows:

   • shorter maturation (hours instead of 1–3 days),
   • less risk of color fading or sweetness loss,
   • lower salt requirements than brining.

 

4. Minimal impact on color and texture

   Unlike long salt soaks, ultrasound treatments:

   • did not change L*, a*, b* color parameters compared to raw shrimp,
   • did not damage texture (hardness, resilience, chewiness stayed comparable).

   This makes ultrasound far safer than over-maturation in brine, which is known to dull color and reduce sweetness.

Sonication Compared to Brining

Ultrasound provides a more controlled, faster, and cleaner mechanism than salt diffusion.

Параметар	Traditional Brine Maturation	Ultrasound-Based Methods
време	12-48h	3-4h (US + enzyme)
Salt usage	Високо	Low or none
Risk of over-soaking	Високо	Very low
Peeling work	Умерено	Reduced by up to 50%
Color preservation	Often reduced	Maintained
сласт	May decrease	Maintained
Текстура	loss of springiness	Preserved
Microbial risk	Higher (long process time)	Lower (short process)