Siêu âm giúp cải thiện quá trình rã đông và bóc vỏ tôm

Quá trình ủ tôm truyền thống bằng nước muối có thể làm lỏng liên kết giữa vỏ và thịt nhưng đòi hỏi thời gian ngâm dài và kiểm soát muối cẩn thận để tránh phai màu, mất vị ngọt và suy giảm cấu trúc. Những tiến bộ gần đây cho thấy siêu âm công suất cao có thể thay thế hoặc tăng cường quá trình ủ bằng cách đẩy nhanh cả quá trình rã đông lẫn làm lỏng vỏ trong khi vẫn bảo toàn chất lượng tôm. Tìm hiểu những thông tin có cơ sở khoa học về cách xử lý siêu âm cải thiện hiệu quả chế biến và chất lượng thành phẩm của tôm đông lạnh.

Bóc vỏ tôm và những thách thức

Bóc vỏ tôm là một trong những công đoạn làm phát sinh chi phí lớn nhất trong chế biến động vật giáp xác. Các loài sống ở vùng nước lạnh như Pandalus borealis có liên kết giữa cơ và vỏ rất chắc, khiến tôm mới đánh bắt cực kỳ khó bóc vỏ bằng máy. Để giải quyết vấn đề này, các cơ sở chế biến thường ngâm nước muối hoặc ủ trong đá trong thời gian lên đến 1–3 ngày, cho phép enzyme nội sinh và sự khuếch tán muối làm yếu liên kết này. Tuy nhiên:

• ngâm lâu có nguy cơ làm mất màu đỏ/vàng,
• hấp thu quá nhiều muối làm thay đổi hương vị và giảm vị ngọt,
• thời gian kéo dài làm tăng nguy cơ vi sinh vật, và
• sự kết tinh đá trong quá trình đông lạnh có thể làm tổn thương mô nếu nồng độ muối không đủ.

Một phương án thay thế hiện đại là xử lý siêu âm, tác động bằng cơ chế vật lý (xâm thực, vi tia chất lỏng, lực cắt) thay vì hóa học, giúp vừa rã đông nhanh vừa đẩy nhanh quá trình làm lỏng vỏ với mức suy giảm chất lượng sản phẩm tối thiểu.

 

Khám phá tiềm năng đột phá của siêu âm cường độ cao truyền trong không khí với bộ cộng hưởng dạng tấm bậc Hielscher. Công nghệ tiên tiến này sử dụng sóng siêu âm công suất cao cho các ứng dụng chính xác, không tiếp xúc như sấy, phá bọt, rã đông và làm sạch chính xác. Nhỏ gọn, đa năng và bền chắc, bộ cộng hưởng có cấu trúc hình học dạng bậc tiên tiến giúp khuếch đại và hội tụ sóng âm để cung cấp năng lượng mạnh, lý tưởng cho các quy trình công nghiệp tinh vi và phức tạp. Dù bạn hoạt động trong lĩnh vực sản xuất, hàng không vũ trụ, chế biến thực phẩm, dược phẩm hay nghiên cứu vật liệu, công nghệ này đều mở ra những cơ hội mới để nâng cao hiệu quả và đổi mới.

 

Siêu âm cải thiện quá trình rã đông tôm như thế nào

Truyền nhiệt nhanh thông qua xâm thực

Siêu âm tạo ra các bọt khí cực nhỏ trong chất lỏng bao quanh tôm. Những bọt khí này giãn nở rồi sụp đổ dữ dội – hiện tượng được gọi là xâm thực âm.
Theo Li và cộng sự (2024):
Siêu âm đã giảm thời gian rã đông từ 87 min (rã đông bằng không khí) và 66 min (rã đông bằng nước chảy) xuống còn 48 min, tương ứng với mức tăng tốc 48,9%.

 

 

Điều này xảy ra vì các bọt xâm thực khi sụp đổ:

• tạo ra sóng xung kích và vi tia chất lỏng,
• làm mỏng lớp biên nhiệt bao quanh thực phẩm,
• và đẩy nhanh quá trình tan chảy của các tinh thể đá bên trong.

Bảo vệ chống oxy hóa lipid/protein

Li và cộng sự (2024) cho thấy việc kết hợp siêu âm với nước điện phân có tính kiềm nhẹ (SBEW) giúp ngăn ngừa:

• MDA (chỉ dấu oxy hóa lipid) giảm xuống còn 0,62 nmol/mg khi sử dụng siêu âm + SBEW so với 0,83 nmol/mg ở tôm rã đông bằng không khí.
• Hàm lượng nhóm carbonyl (oxy hóa protein) thấp nhất ở tôm được xử lý bằng SBEW có hỗ trợ siêu âm (1,63 nmol/mg so với 3,21 nmol/mg khi rã đông bằng không khí).

Bảo toàn cấu trúc cơ và khả năng giữ nước

Rã đông bằng siêu âm (UST):

• duy trì tính toàn vẹn của sợi cơ, trong đó các mẫu được xử lý bằng SBEW có hỗ trợ siêu âm có các sợi cơ xếp khít nhau tương tự như tôm tươi.
• cho mức hao hụt khi rã đông thấp nhất (4,06%) và mức hao hụt khi nấu thấp nhất so với tất cả các phương pháp khác.

 

 

Cải thiện quá trình bóc vỏ tôm bằng siêu âm

1. Xâm thực làm yếu bề mặt tiếp giáp giữa vỏ và cơ bằng tác động vật lý

   Dang và cộng sự (2018) phát hiện rằng siêu âm công suất cao ở 24 kHz tạo ra:

   • các hố dạng xoắn trên bề mặt vỏ,
   • sự xói mòn lớp biểu bì ngoài cùng,
   • độ xốp tăng lên,
   • các vi kênh kéo dài về phía lớp màng.

   Những thay đổi cấu trúc này cải thiện đáng kể khả năng tách vỏ.
   Ảnh SEM trên trang 37 cho thấy rõ các hố trên tôm được xử lý bằng US và US+enzyme, trong khi các mẫu tôm sống và mẫu chỉ xử lý bằng enzyme vẫn nhẵn.

 

2. Siêu âm giảm công bóc vỏ và tăng tỷ lệ thu hồi

   Khi được sử dụng trước hoặc trong quá trình ủ bằng enzyme:

   • Công bóc vỏ giảm từ 7,8 mJ/g (tôm sống) xuống còn 3,9 mJ/g, tương ứng mức giảm 50%.
   • Tỷ lệ thu hồi thịt tăng lên (đạt tới ~90% tùy điều kiện).
   • Tỷ lệ tôm được bóc vỏ hoàn toàn tăng đáng kể.



   Chỉ riêng siêu âm đã cải thiện khả năng bóc vỏ; kết hợp siêu âm + enzyme còn cho hiệu quả mạnh hơn.

 

3. Tăng cường khuếch tán enzyme qua các vi kênh do siêu âm tạo ra

   Cơ chế được đề xuất dẫn đến:

   1. Các hố xâm thực tạo thành những “điểm xâm nhập” trên vỏ.
   2. Những hố này nối với các vi kênh sâu hơn.
   3. Enzyme – dù là nội sinh hay được bổ sung – thâm nhập nhanh hơn và thủy phân liên kết giữa cơ và vỏ.

   Điều này cho phép:

   • rút ngắn thời gian ủ (tính bằng giờ thay vì 1–3 ngày),
   • giảm nguy cơ phai màu hoặc mất vị ngọt,
   • giảm lượng muối cần dùng so với ngâm nước muối.

 

4. Tác động tối thiểu đến màu sắc và cấu trúc

   Khác với ngâm muối kéo dài, các phương pháp xử lý siêu âm:

   • không làm thay đổi các thông số màu L*, a*, b* so với tôm sống,
   • không làm hỏng cấu trúc (độ cứng, khả năng phục hồi và độ dai vẫn ở mức tương đương).

   Điều này khiến siêu âm an toàn hơn nhiều so với ủ quá mức trong nước muối, vốn được biết là làm xỉn màu và giảm vị ngọt.

So sánh xử lý siêu âm với ngâm nước muối

Siêu âm cung cấp một cơ chế dễ kiểm soát hơn, nhanh hơn và sạch hơn so với khuếch tán muối.

Thông số	Ủ trong nước muối theo phương pháp truyền thống	Các phương pháp dựa trên siêu âm
Thời gian	12–48h	3–4h (US + enzyme)
Lượng muối sử dụng	Cao	Thấp hoặc không dùng
Nguy cơ ngâm quá lâu	Cao	Rất thấp
Công bóc vỏ	Trung bình	Giảm tới 50%
Khả năng giữ màu	Thường giảm	Được duy trì
Vị ngọt	Có thể giảm	Được duy trì
Cấu trúc	mất độ đàn hồi	Được bảo toàn
Nguy cơ vi sinh vật	Cao hơn (thời gian xử lý dài)	Thấp hơn (quá trình xử lý ngắn)