Тамақ өндірісіндегі кептіру кинетикасын математикалық модельдеу

Зерттеу жұмысы тамақ өнімдерін кептіру кинетикасын математикалық модельдеу мәселелеріне арналған. Қазіргі кезеңде тамақ технологиясында жылу және масса алмасу процестерін терең түсіну өнім сапасын арттыру мен энергия үнемдеуді қамтамасыз етудің маңызды шарты болып табылады. Зерттеудің негізгі мақсаты – кептіру процесінде жылу және масса алмасу заңдылықтарына сүйене отырып, өнімнің ылғал шығару кинетикасын сипаттайтын математикалық модель құру және оны өндірістік жағдайларда қолдану мүмкіндігін анықтау. Жұмыстың ғылыми идеясы — кептірудің физикалық процестерін математикалық теңдеулер арқылы сипаттау арқылы өнімнің сапасын сақтай отырып, технологиялық тиімділікті арттыру. Мақалада жылу және массаалмасу құбылыстарын сипаттайтын Фик, Нуссельт және Рейнольдс критерийлеріне негізделген модельдеу әдістемесі келтірілген. Модельдеуде стационарлы емес жылуөткізгіштік теңдеулері, бастапқы және шекаралық шарттар жүйесі қолданылып, дифференциалдық теңдеулер сандық әдіспен шешілді. Зерттеу нәтижесінде кептіру уақыты мен энергия шығынын азайтуға мүмкіндік беретін тиімді режимдер анықталды. Ұсынылған модель өнімнің ылғал құрамының динамикасын дәл сипаттап, жылуалмасу аппараттарының жұмыс параметрлерін оңтайландыруға мүмкіндік береді. Жұмыстың ғылыми құндылығы — кептіру кинетикасын математикалық жолмен сипаттау арқылы процестерді басқарудың негізін қалыптастыруында. Практикалық маңыздылығы — алынған модельдерді тағам өндірісінің автоматтандырылған жүйелерінде, кептіргіш аппараттардың жобалау және энергия үнемдеу технологияларын жетілдіру саласында қолдануға болады.

1. Akter, F., Muhury, R., Sultana, A., & Deb, U. K. (2022). A comprehensive review of mathematical modeling for drying processes of fruits and vegetables. Journal of Food Process Engineering. https://doi.org/10.1155/2022/6195257

2. Carvalho, M. S., Martins, J. J. A., & Lima, R. P. (2022). Kinetics and mathematical modeling of drying of agricultural material. Revista Caatinga, 35(3), 115–126. https://doi.org/10.1590/1983-21252022v35n318rc

3. de Alcântara, C. M., Moreira, I. d. S., & Cassimiro, C. A. L. (2024). Mathematical modeling of drying kinetics and technological and chemical properties of Pereskia sp. leaf powders. Processes, 12(10), 2077. https://doi.org/10.3390/pr12102077

4. Chigbo, K. S., Ike, C. E., & Opara, U. L. (2024). Mathematical modeling of the effects of thickness and temperature on drying kinetics of food products. Food Production, Processing and Nutrition. https://doi.org/10.1186/s43014-024-00233-9

5. Kılıç, A., Kızıltaş, S., & Yılmaz, M. (2025). Comprehensive evaluation of mathematical models used in thin-layer drying of foods. Food Science & Nutrition, 13(5), 7055–7072. https://doi.org/10.1002/fsn3.70558

6. Asrate, D. A., Tufa, T. A., & Tesfaye, T. (2025). Review on recent trends of food dryer technologies and modelling. Food Systems, 9(1), 55–73. https://doi.org/10.1016/j.foodsys.2025.100183

7. Elwakeel, A. E., Tayoush, A. A., & Ghanem, T. H. M. (2025). Mathematical modelling, drying kinetics, and economic analysis of a hybrid photovoltaic-thermal solar dryer for henna leaves. Scientific Reports, 15, 21392. https://doi.org/10.1038/s41598-025-03460-3

8. Lončar, B., Milanović, S., & Đurović, D. (2024). Mathematical modelling approach and simulation in food drying applications. Foods, 13(3), 384. https://doi.org/10.3390/foods13030384

9. Owoh, I. P., Okonkwo, W. I., & Anyanwu, C. N. (2025). A review on modeling the drying kinetics of agricultural bio-materials and wastes. International Journal of Research and Innovation in Applied Science (IJRIAS). https://rsisinternational.org/journals/ijrias/articles/a-review-on-modeling-the-drying-kinetics

10. Biswas, R., & Kumar, S. (2022). Thin-layer modelling of drying kinetics, rehydration and quality changes in plant foods. Food Bioproducts and Processing, 132, 32–44. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2022.02.006

11. Mbegbu, N. N., & Eze, C. C. (2024). Thin layer drying: effect of air temperature on the drying properties and kinetics of bushbuck leaves. Case Studies in Chemical and Environmental Engineering, 9, 100416. https://doi.org/10.1016/j.cscee.2024.100416

12. Kidane, H., & Abadi, B. (2025). Characterizing agricultural product drying in solar systems: mathematical modelling of drying kinetics. SN Applied Sciences, 7(2). https://doi.org/10.1007/s44187-025-00362-1

13. Амангельдиева Г.Б., Таңжарықова Г.П., Абиева Г.С., Таңжарықов П.А. (2020). Гидрогазодинамика және жылу-масса алмасу пәнінен есептер шығару бойынша оқу құралы. Қызылорда: Қорқыт Ата атындағы ҚМУ.

14. Күмісбеков С.А. (2020). Тамақ өндірісінің процестері мен аппараттары: оқу құралы. Алматы: Эверо. ISBN 978-601-7816-30-8.

15. Сарлыбаева Л.М., Аскарова Ш.К., Ахметова Н.К., Абимульдина С.Т. (2016). Тамақ өндірістерінің жалпы технологиясы: оқу құралы. Алматы: Эверо. ISBN 978-601-310-809-4.

16. Тулубаев Ф.Х., Калиев Б.К. (2022). Жылу техникасы негіздері: оқу құралы. Қостанай: А.Байтұрсынов атындағы ҚӨУ. ISBN 978-601-356-165-3.

17. Күзембаева Г., Мұхамадиева Қ., Әділбеков М. (2018). Тамақ өндірісінің жылу және масса алмасу аппараттарын есептеу: оқу құралы. Алматы: Алматы технологиялық университеті.