真空冷冻干燥技术是将湿物料在低温下冻结成固态,然后在真空下使其中的水分不经液态直接升华成气态,最终使物料脱水的干燥技术。因干燥后的物料能保持原来的化学组成和物理性质,如多孔结构、胶体性质等,真空冷冻干燥技术广泛地应用于我国食品、生物、药品等行业。真空冷冻干燥过程包含预冷冻、后续一次干燥和二次干燥阶段。在干燥过程中,物料干燥区、冷冻区以及升华前锋区位置随干燥时间变化。冷冻区冰晶升华后,变成干燥区。冰晶升华所需热量由外界热量通过干区传导而来,水蒸汽通过干区内部孔隙扩散到外界环境。干区物料内部孔隙结构影响其热质传递特性,进而影响干燥过程,而干区物料内部孔隙结构则受预冷冻所形成的冰晶形态影响。因此,预冷冻对物料后续干燥过程存在重要影响,但目前相关知识缺乏。本文以马铃薯为实验物料,在自制冷冻干燥实验台基础上,研究预冷冻对物料冻干过程的影响,其主要研究内容包括：(1)预冷冻对物料内部孔隙结构的影响。采用缓慢预冷冻、急速预冷冻、液氮冷冻方式对马铃薯立方块样品进行冻结处理,所形成的内部孔隙结构采用扫描电镜法进行图像表征。采用SEM图像处理法和压汞法测得不同预冷冻情况下马铃薯块内部孔隙率及孔径分布。实验表明缓慢预冷冻所形成冰晶晶核较大,冻干后物料内部孔隙大,孔径分布广。(2)预冷冻对物料导热性能的影响。采用激光闪射法测量不同预冷冻情况下,马铃薯干产品导热性能参数,如热扩散系数、比热、导热系数。结果表明,预冷冻方式对样品热扩散系数影响小,导热系数影响大。(3)预冷冻对物料传质性能的影响。采用数据拟合法对马铃薯冻干曲线进行分析,得到不同预冷冻情况下,马铃薯干产品质量有效扩散系数。结果表明,经缓慢预冷冻后物料孔隙率大,水蒸汽容易扩散,有效扩散系数大。(4)预冷冻对物料冻干过程的影响。在Luikov扩散理论基础上,建立了马铃薯冻干过程理论模型,研究了不同预冷冻方式对模型参数的影响。建立了缓慢冷冻情况下,扩散常数-冷冻温度修正关系式。