Ультразвук для покращення розморожування та очищення креветок

Традиційне визрівання креветок у розсолі може послабити зв’язок між панциром і м’якоттю, але вимагає тривалого замочування та ретельного контролю солі, щоб уникнути втрати кольору, солодкості та погіршення текстури. Останні досягнення демонструють, що потужний ультразвук може замінити або посилити визрівання, прискорюючи як розморожування, так і відділення панцира, зберігаючи при цьому якість креветок. Отримайте науково обґрунтовані відомості про те, як ультразвукова обробка покращує ефективність переробки та якість кінцевого продукту з заморожених креветок.

Очищення креветок та його складнощі

Очищення креветок є одним із найбільших факторів собівартості у переробці ракоподібних. Види холодної води, такі як Pandalus borealis, мають дуже міцне зчеплення м’язів із панциром, що робить щойно виловлені креветки надзвичайно складними для механічного очищення. Для вирішення цієї проблеми переробники традиційно використовують замочування в розсолі або визрівання на льоду протягом 1–3 днів, дозволяючи ендогенним ферментам і дифузії солі послабити це зчеплення. Однак:

• тривале замочування загрожує втратою червоного/жовтого кольору,
• надмірне поглинання солі змінює смак і знижує солодкість,
• подовжений час збільшує мікробіологічний ризик, а
• кристалізація льоду під час заморожування може пошкодити тканину без належної концентрації солі.

Сучасною альтернативою є ультразвукова обробка, яка діє фізично (кавітація, мікрострумені, зсувні сили), а не хімічно, забезпечуючи як швидке розморожування, так і прискорене відділення панцира з мінімальною деградацією продукту.

 

Відкрийте нові можливості інтенсивного ультразвуку, що поширюється в повітрі, зі ступінчастим пластинчастим резонатором Hielscher. Ця інноваційна технологія використовує потужні ультразвукові хвилі для точних безконтактних процесів, зокрема сушіння, піногасіння, розморожування та прецизійного очищення. Компактний, універсальний і міцний резонатор завдяки вдосконаленій ступінчастій геометрії підсилює та фокусує звукові хвилі для передавання значної енергії, що робить його ідеальним для делікатних і складних промислових процесів. У виробництві, аерокосмічній галузі, переробці харчових продуктів, фармацевтиці та дослідженні матеріалів ця технологія відкриває нові можливості для підвищення ефективності й упровадження інновацій.

 

Як ультразвук покращує розморожування креветок

Швидкий теплообмін через кавітацію

Ультразвук створює мікроскопічні бульбашки в рідині навколо креветки. Ці бульбашки розширюються та різко колапсують – явище, відоме як акустична кавітація.
Згідно з Li et al. (2024):
Ультразвук скоротив час розморожування з 87 хв (повітряне розморожування) та 66 хв (розморожування в проточній воді) до 48 хв, що становить прискорення на 48,9%.

 

 

Це відбувається тому, що колапсуючі кавітаційні бульбашки:

• генерують ударні хвилі та мікрострумені,
• тоншують тепловий граничний шар навколо продукту,
• та прискорюють плавлення внутрішніх кристалів льоду.

Захист від окиснення ліпідів/білків

Li et al. (2024) показують, що поєднання ультразвуку зі слабколужною електролізованою водою (SBEW) запобігає:

• MDA (маркер окиснення ліпідів) знизився до 0,62 нмоль/мг при ультразвуковій обробці + SBEW проти 0,83 нмоль/мг у креветках, розморожених повітрям.
• Карбонільні сполуки (окиснення білків) були найнижчими у креветках, оброблених ультразвуком та SBEW (1,63 нмоль/мг проти 3,21 нмоль/мг при повітряному розморожуванні).

Збереження структури м’язів та утримання вологи

Ультразвукове розморожування (UST):

• підтримує цілісність м’язових волокон, де зразки, оброблені ультразвуком та SBEW, демонструють щільно вирівняні волокна, подібні до свіжих креветок.
• призводить до найменших втрат при розморожуванні (4,06%) та найменших втрат при приготуванні порівняно з усіма іншими методами.

 

 

Покращене ультразвуком очищення креветок

1. Кавітація фізично послаблює інтерфейс панцир–м’яз

   Dang et al. (2018) виявили, що потужний ультразвук на частоті 24 kHz створює:

   • спіральні ямки на поверхні панцира,
   • ерозію шару епікутикули,
   • підвищену пористість,
   • мікроканали, що простягаються до мембранного шару.

   Ці структурні зміни різко покращують відділення панцира.
   Зображення СЕМ на сторінці 37 чітко показують ямки на креветках, оброблених ультразвуком (US) та ультразвуком з ферментами (US+enzyme), тоді як зразки без обробки та лише з ферментами залишаються гладкими.

 

2. Ультразвук зменшує роботу з очищення та підвищує вихід

   При використанні до або під час ферментативного визрівання:

   • Робота з очищення знизилася з 7,8 мДж/г (без обробки) до 3,9 мДж/г, тобто на 50%.
   • Вихід м’якоті збільшився (до ~90% залежно від умов).
   • Частка повністю очищених креветок значно зросла.



   Ультразвук сам по собі вже покращує придатність до очищення; комбінація ультразвуку та ферментів є ще більш потужною.

 

3. Посилена дифузія ферментів через ультразвукові мікроканали

   Запропонований механізм призводить до:

   1. Кавітаційні ямки утворюють “точки входу” в панцир.
   2. Ці ямки з’єднуються з глибшими мікроканалами.
   3. Ферменти – чи то ендогенні, чи додані – проникають швидше та гідролізують зчеплення м’язів із панциром.

   Це дозволяє:

   • скоротити час визрівання (години замість 1–3 днів),
   • зменшити ризик втрати кольору або солодкості,
   • використовувати менше солі, ніж при замочуванні в розсолі.

 

4. Мінімальний вплив на колір та текстуру

   На відміну від тривалого замочування в солі, ультразвукова обробка:

   • не змінила параметри кольору L*, a*, b* порівняно з креветками без обробки,
   • не пошкодила текстуру (твердість, пружність, жувальність залишилися порівнянними).

   Це робить ультразвук набагато безпечнішим за надмірне визрівання в розсолі, яке, як відомо, тьмяніє колір і знижує солодкість.

Ультразвукова обробка порівняно із замочуванням у розсолі

Ультразвук забезпечує більш контрольований, швидший і чистіший механізм, ніж дифузія солі.

Параметр	Традиційне визрівання в розсолі	Методи на основі ультразвуку
Час	12-48h	3-4h (US + фермент)
Використання солі	Високе	Низьке або відсутнє
Ризик надмірного замочування	Високий	Дуже низький
Робота з очищення	Помірна	Зменшена до 50%
Збереження кольору	Часто знижується	Збережено
Солодкість	Може знизитися	Збережено
Текстура	втрата пружності	Збережено
Мікробіологічний ризик	Вищий (тривалий процес)	Нижчий (короткий процес)