低频超声波(Low frequency ultrasound,LFU)辅助浸渍冷冻技术是将LFU技术与浸渍冷冻技术相结合的一项新型且非常有发展前景的食品冷冻技术。然而,截至目前,LFU辅助冷冻技术对固态物料的冻结机理仍然尚不明确;并且LFU辅助冷冻过程中,冷冻剂易渗入到物料中,从而对物料造成一定程度上的污染,并改变物料的原有风味;冷冻是果蔬保藏的常用方法之一,但是在冷冻过程中,果蔬的高水分含量导致其组织内部形成大而不均匀的冰晶体,易造成冻结物料的品质下降。鉴于这些问题的存在,本文以红心萝卜为研究对象,紧紧围绕LFU辅助冷冻红心萝卜的机理、阻止冷冻剂的渗入和提高冻结红心萝卜品质等方面内容,系统地展开了相关的研究,期望在解决问题的同时,阐明超声波辅助冷冻固态物料的相关机理。初步研究了LFU辅助速冻机工作槽中声波场强的分布情况,为后续具体物料的冷冻做好铺垫。研究结果表明,在不同的液面高度、测试平面位置和LFU功率条件下,冷冻槽中超声波声场的分布情况差异显著,所以在后续样品的LFU辅助冷冻过程中,选取合适的位置至关重要。通过试验数据分析得出,适宜的条件如下:冷冻剂的液面高度为100 mm,物料放置的具体位置为工作槽偏中间的区域,距离槽底5 mm~30 mm。以红心萝卜作为对象,研究了LFU对冻结红心萝卜的成核温度和品质特性的影响。结果显示LFU可以诱导红心萝卜成核的发生,并且样品的成核温度(y)与LFU的起始作用温度(x)之间呈线性关系,回归方程为y=0.7x-1.2(相关系数R2=0.96)。同时,LFU能够显著提升红心萝卜的冷冻效率,降低冻结样品组织结构的破坏程度和解冻后的汁液流失率,提升了质构特性和营养物质的保留,从而改善了冻结红心萝卜的品质。为了解决LFU辅助冻结过程中,样品对冷冻剂的吸收问题,采用包装技术对红心萝卜样品进行处理。研究结果表明,由于包装处理降低了传热系数,导致红心萝卜的冻结速率下降,致使解冻后红心萝卜的汁液流失率偏高,但是,包装技术可以很好地阻止冷冻剂的渗入,解决了样品对冷冻剂的吸收问题,从而提升了冻结红心萝卜的综合品质。为了进一步改善高含水率冻结果蔬的品质,采用LFU辅助渗透脱水技术对红心萝卜进行冻前预脱水。结果显示,LFU能够显著提升红心萝卜在渗透脱水过程中的传质传热效率,通过对样品的微观结构分析,发现这是由于LFU的“海绵效应”在红心萝卜的细胞组织内产生了微孔道所引起的。在后续的冷冻过程中,经过合适条件下的渗透预脱水样品所得到的冻结产品品质更高;此外,相同水分含量的渗透预脱水样品,经过LFU处理的样品特征冷冻时间更短,经过DSC分析,这可能是由于LFU处理的样品中可冻结水含量更低的缘故。研究了不同介质(空气和水)条件下,LFU辅助解冻对红心萝卜解冻效率的影响,结果显示无论介质是空气还是水,LFU作用都能提高冻结红心萝卜的解冻效率;同时,研究了不同的解冻方式对冻结红心萝卜解冻的速率及品质的影响。结果显示,微波解冻的解冻效率最高,但微波解冻所得到的解冻样品汁液流失率最高,硬度值和L-抗坏血酸含量的保留最低,且微观结构破坏最大;4°C冰箱冻结的解冻效率最低,但其解冻后的汁液流失率最低,且较好地保留了原有的硬度值和微观结构;LFU辅助水浴解冻的解冻效率较高,且最好地维持了解冻后产品的色泽和L-抗坏血酸含量。由于红心萝卜细胞间隙内含有一定量的空气,为了研究其成核机制,采用相同初始含水率的明胶、蔗糖和水体系作为红心萝卜的固相模型,对该模拟固相体系进行加压CO2充气处理,然后在LFU的作用下,研究含气泡和不含气泡的冻结样品的成核温度的变化情况,此外,还研究了加压CO2和LFU处理对模拟固相体系冷冻时间和冰晶体大小的影响。结果表明模拟固相体系在起始阶段对CO2的吸收速率非常快,且压力越高,吸收速率越快;最终,不同压力下样品中吸收的总CO2含量相差不明显;在冷冻过程中,加压CO2处理、LFU处理、以及两者联合处理都能显著地促进样品成核的发生,缩短成核延迟的时间。同时,CO2气泡的存在和LFU作用对诱导样品成核的发生有协同作用效果。并且通过研究发现,LFU的空化效应是诱导固相体系成核的主要原因,但不是唯一的原因,并且模拟固相体系较好地模拟了红心萝卜在LFU辅助冷冻过程中成核的真实情况。此外,加压CO2和LFU处理能明显缩短模拟固相体系的冷冻时间,与未经处理的样品相比,经过加压CO2处理、LFU处理、以及两者联合处理的冻结样品内部的冰晶体尺寸分别减小了25%、29%和53%。