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芒果浆是指新鲜芒果经打浆后的制成品，常用作芒果风味制品的原料。在生产和流通环节中，芒果浆通常采用冷冻方式保存。在二次加工前，冷冻芒果浆需解冻，目前生产中常用静水解冻，然而该解冻方式耗时长、生产效率低。因此，本文将超声波应用于芒果浆的解冻过程，优化超声辅助解冻芒果浆的条件，以期提高解冻速率；然后研究在优化条件下反复冻融对芒果浆品质的影响，以验证该优化条件的可靠性；最后采用COMSOL软件仿真超声辅助解冻芒果浆的过程以预测和有效控制解冻时间，并基于该模型建议应用变频超声使温度场分布均匀，以期为超声辅助解冻设备的设计提供参考。主要研究内容和结果如下：
（1）研究比较了不同超声声强（0、0.037、0.074、0.123W/mL）条件对芒果浆的解冻时间、感官及营养品质的影响。与静水解冻相比，在解冻时间方面，超声辅助解冻时间缩短了16-64%，在0-0.074W/mL间，解冻时间随超声强度增加而缩短，但在0.074-0.123W/mL间，解冻时间无显著性差异（p＞0.05）；在感官品质方面，较低声强下解冻后芒果浆的质地和香气等感官品质无显著变化（p＞0.05），但当声强达到一定强度时（4℃-0.074W/mL；25℃-0.123W/mL），超声波导致芒果浆粘度增加、挥发性化合物（壬醛、二甲基硫醚和甲苯）成分变化、芒果浆关于质地和香气的感官评价分值均变差；在营养品质方面，高声强（0.074-0.123W/mL）解冻使得芒果浆中游离态没食子酸、咖啡酸、对羟基苯甲酸的含量升高，但对类胡萝卜素含量则无显著性影响（p＞0.05）。
（2）研究比较了不同温度（4℃和25℃）条件下超声辅助解冻对芒果浆的解冻时间、感官及营养品质的影响。与4℃超声辅助解冻相比，25℃下解冻的时间减少了51-73%，解冻后芒果浆的气味、质地更优，且样品总酚酸含量高26.5-58.5%，总类胡萝卜素含量提高8.7-11.0%。因此，25℃-0.074W/mL超声辅助解冻的效率高，对芒果浆的感官和营养品质破坏小，是解冻芒果浆的较优条件。
（3）研究在25℃静水解冻和25℃-0.074W/mL超声解冻条件下，反复冻融1、2、3、5、7次后芒果浆的色泽、pH、可滴定酸、可溶性固形物、游离态酚酸含量、挥发性物质含量等指标的变化。结果表明，和静水反复冻融相比，经25℃-0.074W/mL超声反复冻融后芒果浆的所有检测指标均无显著变化（p＞0.05）。随着反复冻融次数增加，游离态没食子酸、芒果苷含量在超声冻融后呈现先上升再下降的趋势，最大值和最小值的差值仅为4.27-10.56%；其余指标均无显著变化（p＞0.05）。以上结果表明25℃-0.074W/mL超声解冻条件不会在反复冻融中破坏芒果浆的品质，有生产应用价值。
（4）采用COMSOL Multiphysics软件建立了超声辅助解冻芒果浆过程中的声场分布和温度分布的三维仿真模型，实验验证。结果表明，模拟值与实验值的RMSE值仅为0.833-1.233℃，阐明了模型可靠性。通过该模型预测和控制解冻时间，可以防止过度超声和不完全解冻。
（5）针对单一频率超声模拟仿真结果，发现解冻过程中存在局部过热现象，且随着超声功率提高，完成解冻时芒果浆最高温度也越高，局部过热易导致芒果浆感官品质劣变的现象。为此探索变频设计方法改进了超声辅助解冻模型，仿真的结果表明，与相同功率、28kHz单频超声相比，变频超声辅助解冻的时间缩短了76.4%。更为重要的是，采用变频超声的模型所模拟的芒果浆内部最高温仅为20℃，而单频超声则达到60℃，表明变频超声改善了芒果浆内部温度均匀性，为工厂解决超声局部过热引起的问题提供了新的思路，并为工厂设计超声设备提供了一个良好的模型。
（1）研究比较了不同超声声强（0、0.037、0.074、0.123W/mL）条件对芒果浆的解冻时间、感官及营养品质的影响。与静水解冻相比，在解冻时间方面，超声辅助解冻时间缩短了16-64%，在0-0.074W/mL间，解冻时间随超声强度增加而缩短，但在0.074-0.123W/mL间，解冻时间无显著性差异（p＞0.05）；在感官品质方面，较低声强下解冻后芒果浆的质地和香气等感官品质无显著变化（p＞0.05），但当声强达到一定强度时（4℃-0.074W/mL；25℃-0.123W/mL），超声波导致芒果浆粘度增加、挥发性化合物（壬醛、二甲基硫醚和甲苯）成分变化、芒果浆关于质地和香气的感官评价分值均变差；在营养品质方面，高声强（0.074-0.123W/mL）解冻使得芒果浆中游离态没食子酸、咖啡酸、对羟基苯甲酸的含量升高，但对类胡萝卜素含量则无显著性影响（p＞0.05）。
（2）研究比较了不同温度（4℃和25℃）条件下超声辅助解冻对芒果浆的解冻时间、感官及营养品质的影响。与4℃超声辅助解冻相比，25℃下解冻的时间减少了51-73%，解冻后芒果浆的气味、质地更优，且样品总酚酸含量高26.5-58.5%，总类胡萝卜素含量提高8.7-11.0%。因此，25℃-0.074W/mL超声辅助解冻的效率高，对芒果浆的感官和营养品质破坏小，是解冻芒果浆的较优条件。
（3）研究在25℃静水解冻和25℃-0.074W/mL超声解冻条件下，反复冻融1、2、3、5、7次后芒果浆的色泽、pH、可滴定酸、可溶性固形物、游离态酚酸含量、挥发性物质含量等指标的变化。结果表明，和静水反复冻融相比，经25℃-0.074W/mL超声反复冻融后芒果浆的所有检测指标均无显著变化（p＞0.05）。随着反复冻融次数增加，游离态没食子酸、芒果苷含量在超声冻融后呈现先上升再下降的趋势，最大值和最小值的差值仅为4.27-10.56%；其余指标均无显著变化（p＞0.05）。以上结果表明25℃-0.074W/mL超声解冻条件不会在反复冻融中破坏芒果浆的品质，有生产应用价值。
（4）采用COMSOL Multiphysics软件建立了超声辅助解冻芒果浆过程中的声场分布和温度分布的三维仿真模型，实验验证。结果表明，模拟值与实验值的RMSE值仅为0.833-1.233℃，阐明了模型可靠性。通过该模型预测和控制解冻时间，可以防止过度超声和不完全解冻。
（5）针对单一频率超声模拟仿真结果，发现解冻过程中存在局部过热现象，且随着超声功率提高，完成解冻时芒果浆最高温度也越高，局部过热易导致芒果浆感官品质劣变的现象。为此探索变频设计方法改进了超声辅助解冻模型，仿真的结果表明，与相同功率、28kHz单频超声相比，变频超声辅助解冻的时间缩短了76.4%。更为重要的是，采用变频超声的模型所模拟的芒果浆内部最高温仅为20℃，而单频超声则达到60℃，表明变频超声改善了芒果浆内部温度均匀性，为工厂解决超声局部过热引起的问题提供了新的思路，并为工厂设计超声设备提供了一个良好的模型。