菠萝是中国热带、亚热带地区著名的水果品种之一,含有大量的果糖、葡萄糖、维生素C、蛋白质及其他微量元素,但菠萝在夏季大量上市,微生物得以滋生,在输运过程中会容易腐败变坏,因此有必要对菠萝进行深加工处理。目前菠萝的干燥方法主要有微波、热泵、热风及变温压差膨化等技术,真空冷冻干燥技术是目前果蔬品质保存最好的方式,其可以极大程度上保留营养物质且结构不易变形,但是真空冷冻干燥工艺复杂,能耗大,不同冻干参数条件对干燥后的产品品质会产生较大影响,因此探究菠萝真空冷冻干燥过程中品质的变化及优化最佳冻干工艺具有很大意义。本课题从宏观品质研究角度出发,探究不同预处理及冻干参数条件对品质的影响,以不同的检测指标来评判冻干后品质的高低,同时基于单因素实验基础对菠萝真空冷冻干燥进行最佳工艺优化,接着对菠萝切片在冻干机中降温冷冻过程进行了数值模拟。本文主要研究内容如下:（1）通过实验研究及经验公式计算,确定了菠萝热物性参数,为菠萝切片降温预冻模拟提供基础数据支持。在常温下,运用排水法测出冷冻前后菠萝切片的密度;利用Hot Disk热常数分析仪测出冷冻前后菠萝切片的导热系数;利用Q1000差式扫描量热仪（DSC）测得共晶点、共熔点、冰点、相变潜热和比热容;通过经验公式确定了菠萝在预冻过程中的表面传热系数;运用直接干燥法得到菠萝的含水率。（2）利用超声波和0.9%Nacl溶液对菠萝切片进行预处理实验,以干基含水率、复水率、硬度、色差、维生素C和可溶固形物含量、感官评价为品质评价指标,设置对照组进行对比分析,结果发现超声波和0.9%Nacl溶液预处理可以在一定程度上提高冻干菠萝片品质。（3）进行单因素实验探究菠萝切片在真空冷干燥过程中参数变化对品质的影响,并确定了4因素最佳的取值范围,为冻干菠萝切片工艺优化提供基础。参数设定为:切片厚度（3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm）,搁板降温速率（0.5℃/min、1℃/min、1.5℃/min、2℃/min、2.5℃/min、3℃/min）,隔板升华温度（5℃、10℃、15℃、20℃、25℃）,搁板解析温度（30℃、35℃、40℃、45℃、50℃）;品质检测指标:干基含水率、复水率、硬度、色差、维生素C和可溶固形物含量、感官评价。（4）基于单因素实验基础,运用Box-Benhnken中心组合设计原理设计响应面实验,以切片厚度、降温速率、升华温度和解析温度为因素,感官评价、复水率和维生素C含量为响应值,探究菠萝切片真空冷冻干燥最佳工艺优化并得出四个因素对品质影响的显著性。最后通过分析得最佳工艺条件为:切片厚度为6mm、降温速率1℃/min、升华温度15℃,12h、解析温度36℃,2h,在此工艺下进行验证实验,得到最终结果:含水率3.02%、复水率336.5%、硬度2.47N、色差值17.89、维生素C含量144mg/100g,可溶固形物含量7.6g/100g,感官评价较好。（5）将菠萝看作多孔介质,通过COMSOL Multiphysics多物理场模拟软件建立了菠萝切片预冻过程的三维立体物理模型及数学模型,将在冻干机降温过程中搁板及环境温度随时间变化规律应用到模型中,模型较好地预测了菠萝切片冷冻过程中温度场的分布变化,菠萝切片随温度变化趋势的模拟结果与实验结果基本相同,验证了模型的准确性。