热泵干燥是水产品干燥常用方法,但是热泵干燥中、后期存在干燥速率低、能耗比增加问题。基于此,本文研究了南美白对虾超声波辅助热泵干燥动力学及品质特性,得到了超声波辅助热泵干燥的最优工艺参数。分析了南美白对虾的吸附等温线及热力学性质,探讨了超声波前处理对热泵干燥虾肉的吸附等温线及热力学性质的影响。测定了南美白对虾肉的玻璃化转变温度,构建了虾肉的状态图,探讨了超声波前处理对热泵干燥南美白对虾肉贮藏稳定性的影响。主要研究内容及结论如下:　　1.研究了超声波功率、超声波频率、超声波处理时间、热泵干燥温度和风速对南美白对虾热泵干燥动力学及品质特性(硬度、韧性、色泽、收缩率、复水比和虾青素含量)的影响。结果表明,温度和风速一定时,超声波频率、超声波功率越小,超声波处理时间越长,干燥速率越快;而超声波处理对热泵干燥南美白对虾品质特性的影响均不显著(p>0.05)。综合考虑,得到南美白对虾超声波前处理工艺参数:超声波频率为35kHz,超声波功率为180W,超声波处理时间为30min。热泵干燥温度和风速对南美白对虾干燥动力学和品质特性有显著影响。南美白对虾热泵干燥速率随着热泵干燥温度升高和风速加大而增加。风速一定时,南美白对虾的硬度和韧性随热泵干燥温度的升高而增大;而色泽变化在35℃时最小;不同温度之间收缩率和复水比的差距不大;但35℃时的虾青素含量最高。热泵干燥温度一定时,南美白对虾的硬度、韧性和色泽变化随风速的增大先减小后增大;不同风速对虾仁的收缩率和复水比的影响不大;风速越大,虾青素的含量越高。综合考虑,南美白对虾超声波辅助热泵干燥最适温度和风速分别为:温度35℃,风速1.5m/s。采用8种数学模型拟合试验数据,得到用于描述南美白对虾超声波辅助热泵干燥的最适模型为Two Term模型。温度(35℃)和风速(1.5m/s)一定时,超声波辅助热泵干燥南美白对虾的有效水分扩散系数(Deff)范围为3.19?10-10~5.56?10-10 m2/s。超声波处理条件一定时,南美白对虾热泵干燥的Deff范围为2.782?10-10~7.774?10-10 m2/s;而未经超声波处理南美白对虾热泵干燥的Deff范围为2.489?10-10~6.110?10-10 m2/s。南美白对虾超声波辅助热泵干燥的活化能为23.01 KJ/mol,而未经超声波处理的南美白对虾热泵干燥的活化能为29.16 KJ/mol。因此,超声波处理增加了南美白对虾热泵干燥过程的有效水分扩散系数、降低了干燥过程的活化能,进而提高了热泵干燥速率。　　2.研究了超声波前处理对南美白对虾吸附等温线及热力学性质的影响,评估了熵焓互补理论在吸附过程中的应用,确定了虾肉吸附等温线的最适模型。结果表明,南美白对虾在吸附过程中,平衡含水率随着水分活度(aw)的增加而增加。温度(25~45℃)、aw(0.11~0.90)范围内,GAB模型为描述南美白对虾水分吸附特性的最适模型。南美白对虾净等量吸附热、微分熵随着含水率的增加而降低,扩张压力随着温度的升高而降低,但随着 aw的增加而升高。超声波前处理降低了南美白对虾的净等量吸附热、微分熵和扩张压力。南美白对虾的吸附过程为熵驱动。　　3.采用差示扫描量热仪( DSC)测量了超声波辅助热泵干燥虾肉的玻璃化转变温度和冻结点,通过方程拟合试验数据得到南美白对虾的状态图。由南美白对虾的状态图可知,超声波处理南美白对虾的最大冷冻浓缩状态时的溶质浓度为0.776g/g(w.b.),此时冻结终点温度Tm’为-32.6℃,最大冷冻浓缩溶液的玻璃化转变温度Tg’为-54.66℃;未经超声波处理南美白对虾的最大冷冻浓缩状态时的溶质浓度为0.795g/g(w.b.),此时冻结终点温度Tm’为-31.7℃,最大冷冻浓缩溶液的玻璃化转变温度 Tg’为-53.52℃。玻璃化转变理论和水分活度理论可预测南美白对虾干制品贮藏稳定性。