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超声波辅助冷冻是近年来发展迅速的食品新兴冷冻技术之一。已有研究认为:食品冷冻过程中,超声场的引入可以促进冰晶晶核的生成生长,影响过冷度,缩短冷冻时间。在现有超声波辅助冷冻理论研究的基础上,本研究提出:在食品冷冻过程中,若引入特定的微纳米气泡不仅有利于冰晶的异相成核,而且可以强化超声场的空化作用,从而达到更有效地促进冷冻的目的。本研究选取蔗糖溶液和麦芽糊精溶液作为牛顿和非牛顿溶液食品模型,10%~40%梯度浓度的蔗糖溶液作为果汁食品模型,10%~30%梯度浓度的明胶作为半固体食品模型以及琼脂与可得然胶混合胶体作为固体食品模型;分别对超声波与微纳米气泡(在不同章节样品中直径分别约为300~500 nm、100~300 nm、100μm)的单独辅助作用,以及二者联合辅助作用于食品模型的冻结过程进行比较研究和优化;同时对食品模型冻结过程中微纳米气泡粒径、溶解氧含量、成核点温度、初始冻结点、冷冻总时间、冰晶形态等因素进行比较分析,得到的主要研究结果如下:1、若冻结对象为牛顿/非牛顿溶液类食品,联合使用微纳米气泡及超声波能够提高成核点温度(蔗糖、麦芽糊精溶液分别提高85.51%,75.00%);在冰晶生长阶段可缩短结晶平衡带时间(蔗糖、麦芽糊精溶液分别缩短23.87%、15.01%)及冷冻总时间(蔗糖、麦芽糊精溶液分别缩短17.82%,20.70%)。2、若冻结对象为梯度溶液或半固体类食品,微纳米气泡可提高其初始冻结点,且随着浓度的增大,效果越显著(10%~40%梯度浓度的蔗糖溶液,初始冻结点分别提高0.06℃、0.11℃、0.84℃、2.20℃)。微纳米气泡及超声波联合使用可缩短样品冷冻总时间,且溶质质量分数越大效果越明显(由10%~30%梯度浓度的明胶,冷冻总时间依次缩短13.59%、17.86%、21.14%、19.00%、20.12%)。3、微纳米气泡及超声波的单独使用虽能缩短固体类食品冷冻总时间,但对冰晶的优化未达到显著效果。而当二者协同使用时,可缩短冷冻总时间20.31%,并得到直径79.54μm2的冰晶,比无微纳米气泡且无超声波处理的对照样粒径减小了61.78%。4.在超声波辅助冷冻过程中,若在液体、半固体及固体食品模型中分别引入直径约为300~500 nm、100~300 nm、100μm的微纳米气泡则微纳米气泡可以作为空化核及异相成核位点促进成核,也可以因为增压溶解促进传热传质。