中国是农业大国,农产品种类繁多,果品总产量居世界第一,其中香蕉的保质期短,容易腐烂且不易运输,每年因保存不当造成大量浪费。干燥被认为是延长香蕉储存时间的好方法。早期运用自然能源(太阳能或风能等)对香蕉片进行自然干燥,其能耗较低,但生产效率及产品质量较差,且受限于季节和气候条件。然而,人工干燥技术不受气候限制,且干燥时间短。目前,常采用的香蕉干燥方法有:油炸、热风干燥、微波干燥等,但都存在着产品形态差、风味差及营养成分严重流失的质量问题。在果蔬干燥领域中,真空冷冻干燥(简称冻干)被认为是获得优质干制品的最佳方法,但存在能耗高的缺点,因此,开展冻干香蕉兼顾能耗和品质的减损研究具有重要意义。为提高香蕉真空冷冻干燥效率,在获取香蕉各物性参数的基础之上,采用FLUENT数值模拟软件对香蕉预冻过程传热特性进行研究,为准确预测预冻时间提供参考;同时,分析真空冷冻干燥机理,研究了真空冷冻干燥工艺参数对干燥时间及产品品质的影响,通过单因素实验及正交实验得出干燥时间短、能耗低、品质优的最佳工艺参数组合。本文主要研究工作及研究成果如下:(1)通过经验公式计算及实验研究,确定了香蕉热物性参数,为其预冻过程数值模拟参数设定及冻干工艺参数的取值提供数据的支撑。本文采用差示扫描量热法(DSC)测试了香蕉比热容随时间变化规律、共晶点温度、共熔点温度、相变潜热值、冰点。利用瞬态热线法测定香蕉导热系数,通过经验公式确定了香蕉在预冻过程中的表面传热系数,采用真空干燥法测定了香蕉的初始含水率,排水法测定其常温下密度,并采用叠加原理计算出冻后密度;(2)在上述研究基础上,对香蕉预冻过程的相变传热原理及仿真方法进行了研究。基于描述香蕉预冻过程的数学模型,使用Visul C++编写温度控制程序定义搁板壁面温度;运用FLUENT软件对香蕉随搁板一起降温过程中的温度场、冻结相变界面的动态推进进行了三维非稳态数值模拟,预测了预冻完成时间,并进行了实验验证。将模拟值与实验值进行对比分析,验证模型的有效性;(3)基于对冻干过程传热传质理论的分析,得出影响干燥时间的因素。在此基础上,通过单因素控制变量法研究了切片厚度、干燥室压力、升华阶段搁板温度、解析干燥阶段搁板温度对干燥时间及感官品质的影响规律,并确定了四个因素的最佳取值范围;通过正交实验得出四个因素对干燥时间及品质影响的显著性。最后兼顾香蕉冻干能耗和品质得出其真空冷冻干燥的优水平组合参数为:切片厚度5mm、干燥室压力为30Pa、升华干燥阶段搁板温度10℃、解析干燥阶段搁板温40℃。以所得的最佳条件,进行3组平行实验,结果表明:平均干燥时间为9.85h,感官品质8.7分,验证了正交实验的准确性。