超声辅助冰晶接种(UIS)调控苹果片冷冻干燥过程中冰晶形态与品质的协同机制研究

本推荐语聚焦超声辅助冰晶接种(UIS)技术在苹果片冷冻干燥(FD)中的应用。研究通过控制冰核形成温度(-1至-3°C)与超声波频率(40 Hz)，显著提升冰核生成温度(最高达4.5°C)，抑制过冷现象，并借助扫描电镜(SEM)和低场核磁共振(LF-NMR)证实UIS可形成均匀冰晶结构与规则孔隙，使升华速率提高85.03%。该技术为果蔬干燥工艺提供了冰晶形态可控、品质保留优化的创新方案。

　　

Effect of UIS on nucleation and freezing kinetic

控制性快速或慢速冷冻对产品中心温度变化、冰核形成及冰晶尺寸均存在影响。冷冻曲线可清晰展示样品在冷冻过程中几何温度随时间的变化规律。本研究重点分析了经超声冰晶接种(UIS)处理的苹果片冷冻曲线。尽管多项研究表明低频电场对食品冷冻无显著影响，但UIS通过直接接触式超声波作用于固体食品（如苹果片），在冰晶接种阶段实现了高效能量传递、结构特性保持与快速冷冻的协同效应。

Conclusion

本研究证实超声冰晶接种(UIS)技术可有效提升冰核形成(IN)温度，缩短冷冻与干燥时间，同时保持苹果片品质。UIS在-3°C处理组(-3UIS)中表现出最显著的IN温度提升（达4.5°C），而-1UIS组则实现了最低水分残留，凸显该技术的高效性。经超声波处理的组别在冷冻干燥(FD)过程中成功升华了细胞外水（可冻结水），并在干燥终点保留了最高比例的束缚水。