乳酸菌因为具备很好的保健作用，近年来越来越受到重视。在制备乳酸菌产品的方法中，喷雾干燥方式存活率较低，冷冻干燥方式加工工序复杂，得到的产品品质及活菌率均不是很理想。近来，结合了两种干燥方式优点于一身的喷雾冷冻干燥法制备乳酸菌产品得到了广大关注，喷雾冷冻干燥法因加工成本较高，暂未广泛用于生产。根据研究表明，基于液滴真空闪蒸冻结效应可以应用于喷雾冷冻干燥过程中的喷雾冻结过程，从而达到简化操作步骤、降低成本的目的。
　　本文以乳酸菌溶液为研究对象，将液滴真空闪蒸冻结效应应用于喷雾冻结过程，对乳酸菌喷雾冷冻干燥过程中的喷雾冻结过程进行了探究。课题从理论和实验两个角度出发，运用数值模拟、实验探究等方法探索了液滴真空闪蒸冻结效应在喷雾冻结环节的运行机制，并从宏观和微观两个尺度对乳酸菌溶液真空喷雾冻结过程进行了描述，阐明了喷雾产生的液滴在真空冻结过程中的热质传递机理探索和有效控制机制以及其中的动力学过程，为提出乳酸菌制备的新方法提供了一定的理论依据，同时为低耗、高效、绿色冻干技术提供新的解决途径。所做的主要研究工作如下:
　　基于扩散控制机制和相变特性建立了液滴真空冻结的冷冻相变模型，以传热传质相关的理论知识为基础，通过对单个液滴在真空冻结过程中经历的三个阶段进行数值模拟计算，揭示了液滴真空冻结过程真空室压力、液滴初始温度及液滴初始直径的变化对冻结过程中各参数的影响，同时证明了因过冷产生的瞬时温升现象对冻结过程的作用。
　　在平衡态热力学和动力学理论的基础上，从质量与能量守恒原理、动力学原理出发，建立了液体从液相表面蒸发为汽相、从真空室向冷凝室迁移、在冷凝器上凝结的完整过程的数学模型。模型探究了在改变真空室有效体积、冷凝室有效体积、真空室与冷凝室之间流导、真空泵在冷凝室出口的有效抽速的情况下，液体真空蒸发冻结过程真空室总压力、冷凝室总压力、液体蒸发率、冷凝管液体蒸汽凝结速率这些参数的变化并给出了对比曲线，描述了真空室和冷凝室内的混合气体压力以及流量的变化规律。
　　课题自行设计并搭建了以真空冻结仓、压力雾化设备、抽气装置、GLZ-0.4型冷冻真空干燥机为主要组成部分的真空喷雾冷冻实验设备。通过喷雾粒度分析仪测量了两种不同型号的喷嘴在不同雾化压力下的流量以及喷出的喷雾粒径的变化，在此基础上通过液体真空喷雾冻结实验证明了液滴真空闪蒸冻结效应的正确性以及本文自行设计的真空冷冻实验设备的可行性，对实际生产有一定的参考作用。