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非接触供电旋转超声加工系统负载特性研究
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作者 朱学明 杨兰旗 +2 位作者 刘礼平 李占杰 雍华山 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期88-97,共10页
在旋转超声波加工过程中负载的变化会引起振幅衰减,进而造成加工精度和加工效率降低。本文针对非接触供电旋转超声加工系统在加工过程中振幅衰减的问题,首先,通过静态加载实验,获得了负载对超声振子电学参数的影响规律;其后,在此基础上... 在旋转超声波加工过程中负载的变化会引起振幅衰减,进而造成加工精度和加工效率降低。本文针对非接触供电旋转超声加工系统在加工过程中振幅衰减的问题,首先,通过静态加载实验,获得了负载对超声振子电学参数的影响规律;其后,在此基础上进行了超声振子的非接触能量传输系统的加载实验,得到负载对能量传输特性的影响规律。实验结果表明,超声振子的电学参数受负载力大小、负载力方向和被加工材料特性的共同影响而发生改变,超声振子电参数改变引起了非接触供电超声系统输出功率的改变,进而导致了振幅衰减的问题;本文采用了串联谐振下主边串联电容、副边并联电容的电路补偿方式来减小振幅的衰减。本文的研究成果为解决振幅衰减问题提供了实验依据。 展开更多
关键词 超声加工 非接触能量传输 振幅衰减 电学参数 能量传输特性
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微晶云母陶瓷微细孔超声加工正交试验 被引量:8
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作者 王丹 赵万生 +2 位作者 康小明 顾琳 韦红雨 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期46-50,55,共6页
采用工件加振方式的微细超声加工方法和银钨合金工具,在厚度530μm的微晶云母陶瓷圆片上进行微细超声加工试验.通过5因素2水平正交试验分析了超声加工试验中振幅、工具进给速度和转速、工作液中金刚石磨粒粒度及金刚石质量分数对其工具... 采用工件加振方式的微细超声加工方法和银钨合金工具,在厚度530μm的微晶云母陶瓷圆片上进行微细超声加工试验.通过5因素2水平正交试验分析了超声加工试验中振幅、工具进给速度和转速、工作液中金刚石磨粒粒度及金刚石质量分数对其工具体积损耗率的影响,并选择较优的参数组合,加工出孔径Φ80μm、深度530μm、孔侧壁锥度小于0.5°的微晶云母陶瓷通孔. 展开更多
关键词 微细超声加工 微晶云母陶瓷 正交试验
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超声加工中局部共振机理的模拟试验研究 被引量:6
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作者 郑建新 徐家文 +1 位作者 刘传绍 赵波 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期644-648,共5页
通过建立数学物理模型分析超声加工声学系统的动力学规律,探讨工具杆的局部共振现象,得出当工具杆发生局部共振时,变幅杆和工具杆连接处为位移节点,且此时系统处于谐振状态的结论;并推导了超声波发生器的可调频率范围与刀具杆的磨损率... 通过建立数学物理模型分析超声加工声学系统的动力学规律,探讨工具杆的局部共振现象,得出当工具杆发生局部共振时,变幅杆和工具杆连接处为位移节点,且此时系统处于谐振状态的结论;并推导了超声波发生器的可调频率范围与刀具杆的磨损率关系。试验利用细杆(45#)来模拟工具杆,验证了工具杆发生局部共振时,谐振频率相当接近工具杆一端固定、一端自由时的某一固有频率;并通过改变细杆的长度来模拟工具杆的磨损,验证了超声波发生器的可调频率范围与刀具杆的磨损率之间的关系。 展开更多
关键词 局部共振 超声加工 模拟试验 动力学规律
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超声加工的非接触能量传输仿真与实验 被引量:6
4
作者 隆志力 蔺祥伟 +1 位作者 王舒野 范鹏 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期8-12,共5页
为解决超声加工中传统的接触式能量传输方式存在电刷磨损快且主轴不能高速旋转的问题,根据电磁感应原理,建立了非接触能量传输系统的互感理论模型,基于Maxwell平台构建了系统的仿真计算模型,通过旋转电磁耦合实验机构对仿真模型进行验证... 为解决超声加工中传统的接触式能量传输方式存在电刷磨损快且主轴不能高速旋转的问题,根据电磁感应原理,建立了非接触能量传输系统的互感理论模型,基于Maxwell平台构建了系统的仿真计算模型,通过旋转电磁耦合实验机构对仿真模型进行验证,获得了旋转转速、级间磁隙、超声频率以及谐振匹配参数对系统能量传递效率的影响规律.仿真与实验结果表明:超声系统实现高速旋转时,非接触能量传输装置的输入和输出功率能量传递效率可达80%,初、次级线圈绕组电流密度和磁芯磁通密度随旋转转速的增加并无显著变化,传递效率的下降与磁隙近似成线性关系,传递效率随着频率呈现先升后降,对输入信号的频率具有选频作用.应用规律可为电磁感应式超声主轴进行优化设计. 展开更多
关键词 超声加工 非接触电磁感应 Maxwell仿真 谐振补偿 负载匹配
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旋转超声加工中磨粒冲击作用的仿真分析 被引量:6
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作者 吕东喜 王洪祥 +2 位作者 唐永健 黄燕华 张海军 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期50-55,共6页
在对单个磨粒进行动力学分析的基础上,定义了评价超声冲击作用大小的量纲一的参数K.采用光滑质点流体动力学(SPH)有限元分析方法,研究了旋转超声加工过程中磨粒的超声冲击作用对材料内部裂纹形成及扩展的影响.仿真结果表明:随着K值的增... 在对单个磨粒进行动力学分析的基础上,定义了评价超声冲击作用大小的量纲一的参数K.采用光滑质点流体动力学(SPH)有限元分析方法,研究了旋转超声加工过程中磨粒的超声冲击作用对材料内部裂纹形成及扩展的影响.仿真结果表明:随着K值的增大,斜向裂纹的倾角减小,扩展深度逐渐降低,磨粒的超声冲击作用是裂纹形成及扩展的主要原因;在切削过程中,随着切削深度的增加,切削力逐渐增大;但是当裂纹产生以后垂向冲击力急剧减小,而横向冲击力变化不大;加工中碎屑的崩碎使磨粒对工件材料具有局部微冲击作用,导致两个方向的切削力都在相对较大范围内波动. 展开更多
关键词 旋转超声加工(RUM) 光滑质点流体力学(SPH) 脆性材料 裂纹
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旋转超声加工振动系统的研究 被引量:16
6
作者 张向慧 钱桦 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期218-221,共4页
利用振动理论进行旋转超声振动系统的结构设计,可以获得振动系统的放大系数,应力分布和速度分布等重要参数。并把ANSYS有限元分析软件应用于简单的阶梯形变幅杆进行模态分析,得到共振频率19575Hz,设计误差仅为2.12%,证明其有限元方法能... 利用振动理论进行旋转超声振动系统的结构设计,可以获得振动系统的放大系数,应力分布和速度分布等重要参数。并把ANSYS有限元分析软件应用于简单的阶梯形变幅杆进行模态分析,得到共振频率19575Hz,设计误差仅为2.12%,证明其有限元方法能够满足旋转振动系统的工程设计要求,从而提高其设计的效率和可靠性。 展开更多
关键词 旋转超声加工 超声振动系统 超声换能器 变幅杆 工具杆
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旋转超声加工振幅与实际切削深度特性研究 被引量:8
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作者 张承龙 冯平法 吴志军 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期883-888,共6页
旋转超声加工中金刚石砂轮超声振幅大小、实际切削深度的正确判定以及工艺参数对金刚石砂轮超声振动幅度影响规律的研究对旋转超声高效精密加工有着重要意义。结合旋转超声加工(RUM)时磨粒的运动及切削特性,分析了磨粒的实际切削深度特... 旋转超声加工中金刚石砂轮超声振幅大小、实际切削深度的正确判定以及工艺参数对金刚石砂轮超声振动幅度影响规律的研究对旋转超声高效精密加工有着重要意义。结合旋转超声加工(RUM)时磨粒的运动及切削特性,分析了磨粒的实际切削深度特性,开展了实际切削深度与超声振幅关系的试验研究;通过改变主轴转速、进给速度、切削深度等工艺参数,讨论了工艺参数对加工时金刚石砂轮超声振幅特性的影响。研究表明:旋转超声面铣削加工时,超声振幅与轴向进给的有效叠加决定实际切削深度;金刚石砂轮的超声振幅具有一定的稳定性,可以有效确保旋转超声加工工件的尺寸精度。 展开更多
关键词 机械制造工艺与设备 旋转超声加工 端面铣削 实际切深 超声振幅
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用谐振来解释超声加工中的“局部共振”现象 被引量:5
8
作者 徐可伟 朱训生 赵波 《应用声学》 CSCD 北大核心 2002年第5期30-33,7,共5页
本文采用机械阻抗方法分析了超声加工系统中出现的“局部共振”现象,通过对不同截面积比的变幅杆和工具杆组合系统的计算,得出“局部共振”是超声加工系统的某些固有频率和工具杆固有频率相接近时的现象,此时整个系统仍是全谐振。
关键词 超声加工 局部共振 全谐振 阻抗综合法 机械阻抗
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微晶云母陶瓷微型拉瓦尔喷管的超声加工关键技术 被引量:1
9
作者 王丹 吴杰 +3 位作者 顾琳 康小明 韦红雨 赵万生 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期698-702,共5页
将微细超声加工方法与微细电火花加工方法相结合,解决了微晶云母陶瓷的微型拉瓦尔喷管加工中的关键技术问题,其中包括高精度多功能特种加工系统、微细超声工具的制备、工件的装夹与定位、超声加工工艺流程的设计及超声加工参数的选择。... 将微细超声加工方法与微细电火花加工方法相结合,解决了微晶云母陶瓷的微型拉瓦尔喷管加工中的关键技术问题,其中包括高精度多功能特种加工系统、微细超声工具的制备、工件的装夹与定位、超声加工工艺流程的设计及超声加工参数的选择。在自行研制的高精度多功能加工系统上,采用微细超声加工方法加工微晶云母陶瓷微型拉瓦尔喷管,采用微细电火花加工方法制备相应的超声加工工具,并且设计了工件夹持装置,将重复定位精度控制在2μm以内。此外,通过2套工艺流程方案的加工对比实验,选择出较优的加工方案,成功加工出入口直径为360μm、出口直径为320μm、喉部直径为170μm、总长为550μm的拉瓦尔喷管。 展开更多
关键词 微喷管 微细超声加工 微细电火花加工 微晶云母陶瓷 微推力器
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超声加工技术的发展及其在航空航天制造中的应用潜能 被引量:4
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作者 郑书友 冯平法 +1 位作者 吴志军 郁鼎文 《航空制造技术》 2009年第13期51-54,共4页
超声技术在工业中的应用开始于20世纪10~20年代,它是以经典声学理论为基础,同时结合电子技术、计量技术、机械振动和材料学等学科领域的成就发展起来的一门综合技术。旋转超声加工是集普通超声加工与磨粒磨削加工为一体的复合加工,是... 超声技术在工业中的应用开始于20世纪10~20年代,它是以经典声学理论为基础,同时结合电子技术、计量技术、机械振动和材料学等学科领域的成就发展起来的一门综合技术。旋转超声加工是集普通超声加工与磨粒磨削加工为一体的复合加工,是加工硬脆性材料的一种高效方法,必将在航空航天制造中具有广阔的应用潜能。 展开更多
关键词 航空航天制造 加工技术 超声技术 应用 旋转超声加工 硬脆性材料 声学理论 电子技术
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基于局部共振理论的超声加工技术研究进展 被引量:4
11
作者 赵波 别文博 +2 位作者 王晓博 陈凡 赵重阳 《航空制造技术》 2018年第21期40-46,共7页
为促进局部共振理论在超声加工中的应用和实现主动可控的加工制造,从局部共振现象的提出入手,分析了局部共振产生的机理,并对基于局部共振现象的非谐振理论进行介绍。分别论述了局部共振在简单和复杂振动系统中的应用以及非谐振设计理... 为促进局部共振理论在超声加工中的应用和实现主动可控的加工制造,从局部共振现象的提出入手,分析了局部共振产生的机理,并对基于局部共振现象的非谐振理论进行介绍。分别论述了局部共振在简单和复杂振动系统中的应用以及非谐振设计理论在超声齿轮加工和超声磨削中的应用,并对基于局部共振理论的超声振动稳定性研究进行综述。基于局部共振的优势,就其在超声加工中值得关注的问题进行展望,为局部共振理论的发展提供参考。 展开更多
关键词 超声加工 声学系统 局部共振 非谐振设计理论 稳定性
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空压机薄壁缸套超声加工装置的设计 被引量:1
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作者 钟美鹏 潘晓弘 张云电 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1042-1045,共4页
为了减少空压机薄壁缸套在加工中发生力、热变形和提高加工的尺寸、形状精度,设计了一套空压机薄壁缸套内表面超声加工装置.装置由超生波发生器、换能器、变幅杆和超声加工工具头组成.超生波发生器将220 V、50 Hz的交流电转换为超声频... 为了减少空压机薄壁缸套在加工中发生力、热变形和提高加工的尺寸、形状精度,设计了一套空压机薄壁缸套内表面超声加工装置.装置由超生波发生器、换能器、变幅杆和超声加工工具头组成.超生波发生器将220 V、50 Hz的交流电转换为超声频电振荡信号,换能器将超声波发生器产生的电振荡信号转换为超声频机械振动,变幅杆将换能器的振动放大后传输给超声加工工具头.并对空压机薄壁缸套内表面超声加工机理进行了研究.分析了空压机薄壁缸套的振动模态,分析结果表明,超声加工振动频率远远小于空压机薄壁缸套的固有频率.实验结果表明,超声加工可以减少加工尺寸误差和形状误差. 展开更多
关键词 薄壁缸套 超声加工 机理 振动模态
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基于异形砂轮的超声加工系统设计研究 被引量:2
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作者 唐军 赵波 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第18期132-137,共6页
针对超声辅助磨削碳纤维复合材料不仅可以保证砂轮的自锐性,而且可以抑制碳纤维复合材料缺陷的产生。研究适应超声速推进器中异形、深腔燃烧室构件的超声加工系统;基于一维振动理论和薄板振动理论,分别建立了多段式变幅杆和异形砂轮的... 针对超声辅助磨削碳纤维复合材料不仅可以保证砂轮的自锐性,而且可以抑制碳纤维复合材料缺陷的产生。研究适应超声速推进器中异形、深腔燃烧室构件的超声加工系统;基于一维振动理论和薄板振动理论,分别建立了多段式变幅杆和异形砂轮的频率方程,并在此基础上应用MATLAB 7. 1软件进行数值计算获得了带有异形砂轮的多段式变幅杆;之后,对设计出超声振动系统分别进行有限元分析和固有频率测试,结果表明二者相对设计频率的误差在1. 4%以内。通过对研制的超声加工系统对碳纤维复合材料构件进行切削试验,获得了较好的加工效果。 展开更多
关键词 超声加工 异形砂轮 碳纤维复合材料 有限元分析
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微细超声加工研究现状 被引量:4
14
作者 缪兴华 汪炜 《航空制造技术》 2017年第20期16-27,共12页
微细超声加工技术适用于半导体、光学玻璃、工程陶瓷等各种高强度、耐高温、耐磨损硬脆材料元器件的精密微细制造。本文针对其材料去除机制、加工方法以及使能技术的国内外研究和应用现状,进行了系统介绍,并对该技术的发展趋势进行了展望。
关键词 微细 超声加工 复合加工
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功率超声加工中超声波发生器频率自动跟踪 被引量:1
15
作者 高春强 杨波 祝锡晶 《中北大学学报(自然科学版)》 CAS 2007年第S1期38-40,共3页
为了解决超声振动系统谐振频带窄与振动系统频率漂移范围宽的矛盾,提出了PC机和单片机组成的频率跟踪系统.在此基础上将频率跟踪系统应用于功率超声珩磨加工,结果表明:此频率跟踪系统能稳定、实时地对振动系统的频率进行跟踪,使振动系... 为了解决超声振动系统谐振频带窄与振动系统频率漂移范围宽的矛盾,提出了PC机和单片机组成的频率跟踪系统.在此基础上将频率跟踪系统应用于功率超声珩磨加工,结果表明:此频率跟踪系统能稳定、实时地对振动系统的频率进行跟踪,使振动系统总工作在最佳的谐振状态,更好地实现了功率超声加工的工艺效果. 展开更多
关键词 超声加工 频率自动跟踪 超声波发生器 最佳谐振
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超声加工中振幅衰减的原因分析 被引量:12
16
作者 李旭 刘震 《中国民航学院学报》 2001年第1期51-53,共3页
分析了超声加工中振动系统振幅衰减的原因,为振幅衰减控制的研究提供了一定的理论依据。
关键词 超声加工 振幅控制 频率跟踪 振幅衰减控制 超声加工
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微细旋转超声加工材料去除机理及试验 被引量:3
17
作者 李琳琳 顾翔 朱永伟 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期78-81,共4页
文摘分析旋转超声加工材料去除机理,建立材料去除效率模型,探讨工艺参数对加工效率的影响规律;对压电陶瓷、有机玻璃、玻璃钢、紫铜等多种材料,进行单一超声和旋转超声加工材料去除效率对比试验,研究旋转超声加工方式对加工过程稳定性... 文摘分析旋转超声加工材料去除机理,建立材料去除效率模型,探讨工艺参数对加工效率的影响规律;对压电陶瓷、有机玻璃、玻璃钢、紫铜等多种材料,进行单一超声和旋转超声加工材料去除效率对比试验,研究旋转超声加工方式对加工过程稳定性及加工效率的影响。结果表明:旋转超声加工可在保持原超声加工精度基础上,显著提高材料加工效率,且对较难超声加工材料(如有机玻璃),旋转超声提高其加工效率的效果更为显著。 展开更多
关键词 微细加工 旋转超声加工 材料去除机理 效率建模 对比试验
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超声加工球墨铸铁的摩擦磨损性能 被引量:1
18
作者 韩爽 段海涛 +2 位作者 杨学军 尹晓阳 顾卡丽 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2018年第11期20-24,共5页
为降低电动机端盖轴承室表面粗糙度,采用超声加工技术对球墨铸铁进行表面强化处理,在SST-ST销/盘摩擦试验机上对比了未超声加工和超声加工球墨铸铁试样在H46抗磨液压油介质中的摩擦磨损性能,通过分析其磨损表面形貌探讨了超声加工对球... 为降低电动机端盖轴承室表面粗糙度,采用超声加工技术对球墨铸铁进行表面强化处理,在SST-ST销/盘摩擦试验机上对比了未超声加工和超声加工球墨铸铁试样在H46抗磨液压油介质中的摩擦磨损性能,通过分析其磨损表面形貌探讨了超声加工对球墨铸铁摩擦磨损行为的影响。结果表明:超声加工试样的表面粗糙度由未超声加工时的0.53μm降至0.10μm,且表层显微组织得到明显细化;超声加工摩擦副的摩擦系数随摩擦时间增加有减小趋势,稳定阶段的平均摩擦系数随载荷增加而减小,均明显小于未超声加工试样的;超声加工摩擦副磨损体积远小于未超声加工摩擦副的,超声加工能大幅提高材料的抗磨减摩性能;未超声加工试样磨损严重,磨损机制主要为黏着磨损和磨粒磨损,超声加工试样表面划痕较浅,磨损机制主要为磨粒磨损。 展开更多
关键词 球墨铸铁 超声加工 摩擦学性能 磨损机制
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GMM旋转超声加工系统的部分耦合式非接触电能传输设计与补偿 被引量:2
19
作者 范沛 冯平法 +2 位作者 张建富 蔡万宠 马原 《航空制造技术》 2019年第5期88-95,101,共9页
非接触电能传输是旋转超声加工系统的重要组成部分。对于传统的完全耦合式非接触电能传输系统,完整的原边磁芯与自动换刀系统结构上的干涉影响了超声刀柄的自动换刀。建立了部分耦合式非接触电能传输模型,依据模型设计出电能传输的原、... 非接触电能传输是旋转超声加工系统的重要组成部分。对于传统的完全耦合式非接触电能传输系统,完整的原边磁芯与自动换刀系统结构上的干涉影响了超声刀柄的自动换刀。建立了部分耦合式非接触电能传输模型,依据模型设计出电能传输的原、副边结构和线圈参数,并对其进行了电学仿真。为提升电能传输的效率,对部分耦合式非接触电能传输的电学补偿进行了研究。针对一种使用超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM)的旋转超声加工系统,结合其电学特性设计出电路补偿网络,试验验证了部分耦合式电能传输及其补偿的有效性。研究表明,由于结构问题造成原、副边线圈间的漏磁较多,部分耦合式的电能传输效率和系统输出振幅均稍小于全耦合式的电能传输方式,但是通过合理的电学补偿方式完全可以满足超声加工的要求。对于GMM旋转超声加工系统,采用单边串联补偿方式能够在简化系统设计的同时,保证较高的电能传输能力。 展开更多
关键词 非接触电能传输 部分耦合 旋转超声加工 电路补偿 超磁致伸缩材料(GMM)
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超声加工技术对果蔬汁品质影响及其作用机制研究进展 被引量:2
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作者 高瑞萍 朱建飞 +3 位作者 周文斌 尤琳烽 吴丽 吴振 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期326-338,共13页
传统热加工虽然能有效灭酶和灭菌,但会对果蔬汁的色泽、营养物质及风味等品质造成严重破坏。超声技术作为一种新型的非热加工技术,能够改善果蔬汁的稳定性、安全性、感官特性和营养特性,已广泛用于果蔬汁加工的研究中;但由于受到复杂因... 传统热加工虽然能有效灭酶和灭菌,但会对果蔬汁的色泽、营养物质及风味等品质造成严重破坏。超声技术作为一种新型的非热加工技术,能够改善果蔬汁的稳定性、安全性、感官特性和营养特性,已广泛用于果蔬汁加工的研究中;但由于受到复杂因素的影响,超声波处理也可能对果蔬汁产生不利影响。本文综述了国内外有关超声技术应用于果蔬汁加工的最新研究进展,从果蔬汁内源酶、微生物(发酵微生物、致腐和致病微生物)、理化特性和营养成分(如抗坏血酸、多酚和类胡萝卜素)等不同视角深入分析了超声波处理对它们的影响及作用机制,并总结了现阶段超声技术所存在的问题及研究趋势,为超声技术在果蔬汁加工中的应用提供一定的理论基础。 展开更多
关键词 超声加工技术 果蔬汁加工 内源酶 理化特性 营养特性 微生物
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