中文摘要：

以惰性气体为介质的无氧热风干燥，具有干燥速率快、制品感官品质好、营养素保留率高的优点。但目前缺乏对无氧热风干燥过程的质热传递机理以及营养素损失机制的研究。本项目以胡萝卜为研究对象，采用氮气或二氧化碳代替空气，利用热泵系统除湿加热，进行闭路循环热风干燥实验。拟采用多点式热电偶、电阻式在线水分仪测量物料温度、水分含量，研究无氧热风干燥中物料表面传热传质过程、物料内部质热耦合传递机理，构建非稳态干燥质热传递模型，揭示干燥介质参数对质热传递影响的规律；采用高效液相色谱-二极管阵列-质谱联用等技术研究无氧热风干燥方式下主要营养成分胡萝卜素损失的途径和机制，阐明氧水平对其异构和自动氧化反应的作用规律；评价无氧热风干燥制品中胡萝卜素的生物接近度，探索干燥对生物接近度的影响机制。本项目的研究成果将为无氧热风干燥的理论发展和技术开发提供依据，为进一步阐明和完善食品基质中胡萝卜素损失的反应机制提供重要参考。

结论摘要：

干燥加工是农产品贮藏的主要方法，也是农产品加工的重要技术之一。提高干燥效率、保持干燥品质，是农产品干燥加工技术主要的研究方向。采用惰性气体代替部分干燥介质、利用热泵系统进行除湿加热的闭路式热风干燥系统，具有干制品孔隙率高、色泽好、营养素保留率高等优点，获得干燥领域越来越多的重视。 项目研究了胡萝卜气调热泵干燥的干燥特性及质热传递机理。本研究推导含湿N2基本性质计算公式，并绘制N2湿焓图。随着N2含量的增加，混合气流的密度、粘度、热导率和比热均减小，而扩散系数增大，从而导致在干燥前期的干燥速率有所提高。传热系数随着N2含量的增加而减小，随着温度的升高而增大；传质系数随着N2含量增加而增大，随着温度的升高而增大。以Berger方程为基础，依据Fick定律和Fourier热扩散方程，并选用第三类边界条件，建立胡萝卜气调热泵干燥质热传递数学模型。 研究了气调热泵干燥过程中胡萝卜素的降解途径与机制。胡萝卜在不同氧水平及不同干燥温度下的干燥过程中，β-胡萝卜素的损失符合一级反应动力学。利用间氯过氧苯甲酸氧化β-胡萝卜素，主要产生异构化产物和环氧化产物，而在高锰酸钾氧化β-胡萝卜素过程中，环氧化和异构化产物为氧化反应的早期产物，产物生成途径的分析表明，氧化可同时发生在β环和碳链双键上。胡萝卜气调热泵干燥过程中，β-胡萝卜素自动氧化的产物主要为异构化和环氧化产物，分别是13-顺式-β-胡萝卜素和9-顺式-β-胡萝卜素、5,6-5',8'-环氧-β-胡萝卜素、5,6-环氧-β-胡萝卜素、9-顺式-5,8-环氧-β-胡萝卜素。 采用静态体外消化模型研究了低氧热泵干燥中胡萝卜素的生物利用度。经气调热泵干燥的胡萝卜，其β-胡萝卜素的胶束化率要高于鲜样，干燥加工促使胡萝卜中β-胡萝卜素存在状态由针状结晶转变为熔融状，而熔融状胡萝卜素更容易被包被入胶束，从而使其生物利用率提高。 本项目的研究成果可为气调热泵干燥的理论与技术发展提供科学依据，为探明干燥过程中胡萝卜素损失途径与机制提供重要参考，为提高干燥产品有效成分利用率提供了基础数据。