Кіру | Тіркелу
Қазақ ұлттық аграрлық зерттеу университеті ISSN 2304-3334 (Print)  ·  ISSN 2304-3334 (Online)
Мақала жіберу
Мәзір
Мақала жіберу
АУЫЛ ШАРУАШЫЛЫҒЫН МЕХАНИКАЛАНДЫРУ ЖӘНЕ ЭЛЕКТРЛЕНДІРУ

ИНВЕРТОРЛЫҚ КОМПРЕССОРЫ БАР ВАКУУМДЫҚ СУБЛИМАЦИЯЛЫҚ КЕПТІРУ ЖҮЙЕСІ

Аскар Сапаков 1 , Сая Сапакова 2 , Əсел Карасаева 1

1 Мұхамеджан Тынышпаев атындағы ALT Университеті, Алматы, Қазақстан; 2 Халықаралық ақпараттық технологиялар университеті, Алматы, Қазақстан.

doi.org/10.37884/3-2026/19 Бет. 231-247 Қабылданды 24.04.2026 Жарияланды 30.06.2026

Аңдатпа

Бұл жұмыста бір фазалы 220 В электр қоректендіру желісінен жұмыс істейтін интеллектуалды вакуумдық сублимациялық кептіру жүйесінің әзірленуі және эксперименттік тексерілуі ұсынылған. Жүйе электрлік инфрақұрылымы шектеулі жағдайларда шағын және орта тағам өндірісі кәсіпорындары үшін сублимациялық кептіру үдерістерінің энергия тиімділігі мен пайдалану тұрақтылығын арттыру мақсатында жасалған. Әзірленген қондырғы құрамына инверторлық компрессор жане энергияны көп тұтынатын компоненттерге, соның ішінде тоңазыту жүйесіне, вакуумдық насосқа және қыздыру жүйесіне арналған жүктемені тізбектеп басқару алгоритмі енгізілген. Эксперименттік зерттеулер 45–50 кг дейін өнім жүктелген жағдайда ешкі сүтін сублимациялық, кептіру барысында жүргізілді. Кептіру циклі бойы температура, қысым, массаалмасу және энергия тұтыну параметрлері бақыланды. Алынған нәтижелер негізгі сублимация кезеңінде вакуумдық режимнің 45–55 Па ара-лығында, ал конденсатор температурасының 46-дан 48°С аралығында тұрақты сақталғанын көрсетті. Жүзеге асырылған жүктемені тізбектеп басқару алгоритмі электр қуатының шекті тұтынуын 6,5 кВт деңгейінде шектеп, стандартты бір фазалы 220 В электр желісінен тұрақты жұмыс істеуді қамтама-сыз етті. Ешкі сүтін эксперименттік кептіру нәтижесінде өнімнің қалдық ылғалдылығы 1,8 4,2 % аралығында болып, ылғалды жою тиімділігі 95 %-дан жоғары болды. Салыстырмалы талдау дәстүрлі үш фазалы сублимациялық кептіру жүйелерімен салыстырғанда орнатылған қуаттың және энергия тұтынудың төмендегенін растады. Алынған нәтижелер әзірленген интеллектуалды вакуумдық сублимациялық кептіру жүйесін Қазақстандағы фермерлік шаруашылықтар мен шағын тағам өнеркәсібі кәсіпо-рындарында қолданудың практикалық мүмкіндігін дәлелдейді.

вакуумдық сублимациялық кептіру, инверторлық компрессор, интеллектуалды басқару жүйесі, жүктемені тізбектеп басқару, энергия тиімділігі, ешкі сүті, лиофилизация, бір фазалы 220 В қоректендіру жүйесі, вакуумдық камера

01 Кіріспе

Мақаланың толық мәтіні оң жақ панельде PDF форматында жүктеу үшін қолжетімді.

02 Әдебиеттер тізімі

  1. Abascal K., Ganora L., and Yarnell E. (2005). “The effect of freeze-drying and its implications for botanical medicine: A review,” Aug. 2005. Doi:10.1002/ptr.1651.
  2. Alfat S. and Purqon A. (2017). Heat and Mass Transfer Model in Freeze-Dried Medium, in Journal of Physics: Conference Series, Institute of Physics Publishing, Aug. 2017. Doi: 10.1088/1742-6596/877/1/012061.
  3. Buana I. et al. (2025). Enhancing evaporation in vacuum freeze drying: Optimizing airflow in horizontally-connected chambers //Case Studies in Thermal Engineering. 2025. Т. 75. Р. 106930. https://doi.org/10.1016/j.csite.2025.106930.
  4. Ben A.E. et al. (2025). Review of the Mechanisms, Pros and Cons of Some Drying Technologies Applicable to Agricultural Food Products’ Processing //Journal of Food Process Engineering. 2025. Т. 48. №. 6. Р. e70163. https://doi.org/10.1111/jfpe.70163
  5. Bayana D., İçier F. (2024). Effects of process conditions on drying of tomato pomace in a novel daylight simulated photovoltaic-assisted drying system //Food and Bioprocess Technology. 2024. Т. 17. №. 12. Рр. 5000–5022. https://doi.org/10.1007/s11947-024-03411-2.
  6. Bano G., De-Luca R., Tomba E., Marcelli A., Bezzo F., and Barolo M. (2020). “Primary Drying Optimization in Pharmaceutical Freeze-Drying: A Multivial Stochastic Modeling Framework,” Ind. Eng. Chem. Res. Vol. 59. No. 11. Pp. 5056–5071, Mar. 2020, doi: 10.1021/acs.iecr.9b06402.
  7. Ciurzyńska A. and Lenart A. (2011). Freeze-drying - application in food processing and biotechnology - a review, 2011, Polish Academy Sciences. Doi: 10.2478/v10222-011-0017-5.
  8. Chen A. et al. (2024). “Radio Frequency Vacuum Drying Study on the Drying Characteristics and Quality of Cistanche Slices and Analysis of Heating Uniformity,” Foods. Vol. 13. No. 17. Sep. 2024, Doi: 10.3390/foods13172672.
  9. Chupawa P., Gaewsondee T., Duangkhamchan W. (2021). Drying characteristics and quality attributes affected by a fluidized-bed drying assisted with swirling compressed-air for preparing instant red jasmine rice //Processes. 2021. Т. 9. №. 10. Р. 1738. https://doi.org/10.3390/pr9101738
  10. Fang Z. et al. (2026). Study on superheat control methods for refrigerant direct cooling thermal management systems of electric vehicle power batteries //Applied Thermal Engineering. 2026. Р. 131545. 10.1016/j.applthermaleng.2026.131545
  11. Jameel F. et al. (2021). Recommended Best Practices for Lyophilization Validation—2021 Part I: Process Design and Modeling, AAPS PharmSciTech. Vol. 22. No. 7. Aug. 2021, doi: 10.1208/s12249-021-02086-8.
  12. Lozano B., Castellote A.I., Montes R., and López-Sabater M.C. (2014). “Vitamins, fatty acids, and antioxidant capacity stability during storage of freeze-dried human milk,” Int. J. Food Sci. Nutr. Vol. 65. No. 6. Рp. 703–707. 2014, Doi: 10.3109/09637486.2014.917154.
  13. Liu Y., Tian Y., He Y. (2024). Exploratory testing of energy-saving characteristics of large-scale freeze-drying equipment //Energies. 2024. Т. 17. №. 4. Р. 884. https://doi.org/10.3390/en17040884
  14. Lazarin R.A. et al. (2023). Drying kinetic and bioactive compounds of okara dried in microwave-assisted rotating-pulsed fluidized bed dryer //Food and Bioprocess Technology. 2023. Т. 16. №. 3. Рр. 565–575. https://doi.org/10.1007/s11947-022-02955-5
  15. Li G., Wang Q., Zhou H. (2023). Research on the application of vacuum freeze-drying technology for food //E3S Web of Conferences. – EDP Sciences, 2023. Т. 370.Р. 01004. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202337001004.
  16. Ilić M.D., Allen E.H., Chapman J.W., King C.A., Lang J.H. and Litvinov E. (2005). “Preventing future blackouts by means of enhanced electric power systems control. From complexity to order,” in Proceedings of the IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2005. Рp. 1920–1940. doi: 10.1109/JPROC.2005.857496.
  17. Liliana S.-C., Diana P. V.-M., and Alfredo A.A. (2015). “Structural, physical, functional and nutraceutical changes of freeze-dried fruit,” Afr. J. Biotechnol. Vol. 14. No. 6. Pp. 442–450, Feb. 2015, Doi: 10.5897/ajb2014.14189.
  18. Morikawa T., Takada N., and Miura M. (2017). “Effect of decompression drying treatment on physical properties of solid foods // Biosci. Biotechnol. Biochem. Vol. 81. No. 4. Pp. 831–838, 2017, Doi:10.1080/09168451.2017.1281728
  19. Nikiforidis G., Van de Sanden M.C.M., and Tsampas M.N. (2019). High and intermediate temperature sodium-sulfur batteries for energy storage: development, challenges and perspectives, 2019 // Royal Society of Chemistry. doi: 10.1039/c8ra08658c.
  20. Nst B. C. et al. (2025). Analysis Energy of Freeze Vacuum Drying System with Thermal Energy Storage and Reverse Valve of 4kg Capacity // Journal of Ocean, Mechanical and Aerospace-science and engineering. 2025. Т. 69. №. 3. Рр. 178–183. http://dx.doi.org/10.36842/jomase.v69i3.541.
  21. Oztuna Taner O. (2024). Vacuum freeze dryer technology for extending the shelf life of food and protecting the environment: a scenario study of the energy efficiency //Environmental Science and Pollution Research. 2024. Т. 31. №. 27. Рр. 38573–38584. https://doi.org/10.1007/s11356-023-30398-8.
  22. Ratti C. (2001). “Hot air and freeze-drying of high-value foods: A review,” 2001. Elsevier Ltd. doi: 10.1016/S0260-8774(00)00228-4.
  23. Ruiz-Rodriguez A., Marín F.R., Ocaña A., and Soler-Rivas C. (2008). Effect of domestic processing on bioactive compounds, 2008, Springer Netherlands. Doi:10.1007/s11101-007-9073-1.
  24. Stetzer O., Baschek B., Lüönd F., and Lohmann U. (2008). The Zurich Ice Nucleation Chamber (ZINC) - A new instrument to investigate atmospheric ice formation // Aerosol Science and Technology. Vol. 42. No. 1. Pp. 64–74. Jan. 2008. Doi: 10.1080/02786820701787944.
  25. Sapakov A., et al. (2024). Influence of Technological Parameters on the Temperature-Time Modes of Vacuum Freeze-Drying of the Product // Izdenister Natizheler. 2024;(4):414–422. https://doi.org/10.37884/4-2024/43.
  26. Sun Z. et al. (2025). Recent advances in heat pump drying system for the food industry: structure, system optimization, applications, and prospects // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2025. Т. 24. №. 4. Р. e70238. https://Doi.org/10.1111/1541-4337.70238.
  27. Prosapio V., Norton I., and De Marco I. (2017). “Optimization of freeze-drying using a Life Cycle Assessment approach: Strawberries’ case study,” J. Clean. Prod., Vol. 168. Pp. 1171–1179. Dec. 2017. Doi: 10.1016/j.jclepro.2017.09.125.
  28. Wang N., Wang D., Krook-Riekkola A., and Ji X. (2023). MEA-based CO2 capture: a study focuses on MEA concentrations and process parameters, Front. Energy Res. Vol. 11. 2023, doi: 10.3389/fenrg.2023.1230743.
  29. Wang Y., Zhao H., Kong D. (2026). Experimental study on the performance of a two-stage heat pump drying system coupled with rotary dehumidification and total heat recovery // Case Studies in Thermal Engineering. 2026. Р. 108279. https://doi.org/10.1016/j.csite.2026.108279.
  30. Zhang F. et al. (2023). Nondestructive monitoring of freeze drying and spray freeze drying endpoint by temperature-pressure method //Drying Technology. 2023. Т. 41. №. 16. Рр. 2679–2687. https://doi.org/10.1080/07373937.2023.2240407.
  31. Zhang L.Z. et al. (2022). Optimization of a variable-temperature heat pump drying process of shiitake mushrooms using response surface methodology //Renewable Energy. 2022. Т. 198.Рр. 1267–1278. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.08.094.

Дәйексөз келтіру сілтемелері

[1]2026. ИНВЕРТОРЛЫҚ КОМПРЕССОРЫ БАР ВАКУУМДЫҚ СУБЛИМАЦИЯЛЫҚ КЕПТІРУ ЖҮЙЕСІ. Izdenister natigeler. 28, 3 (111) (Jun. 2026), 231–247. DOI:https://doi.org/10.37884/3-2026/19.
(1)ИНВЕРТОРЛЫҚ КОМПРЕССОРЫ БАР ВАКУУМДЫҚ СУБЛИМАЦИЯЛЫҚ КЕПТІРУ ЖҮЙЕСІ. Izdenister natigeler 2026, 28 (3 (111), 231-247. https://doi.org/10.37884/3-2026/19.
ИНВЕРТОРЛЫҚ КОМПРЕССОРЫ БАР ВАКУУМДЫҚ СУБЛИМАЦИЯЛЫҚ КЕПТІРУ ЖҮЙЕСІ. (2026). Izdenister Natigeler, 28(3 (111), 231-247. https://doi.org/10.37884/3-2026/19
ИНВЕРТОРЛЫҚ КОМПРЕССОРЫ БАР ВАКУУМДЫҚ СУБЛИМАЦИЯЛЫҚ КЕПТІРУ ЖҮЙЕСІ. Izdenister natigeler, [S. l.], v. 28, n. 3 (111), p. 231–247, 2026. DOI: 10.37884/3-2026/19. Disponível em: https://agrosoil.kaznaru.edu.kz/index.php/research/article/view/1362. Acesso em: 15 sep. 2026.
“ИНВЕРТОРЛЫҚ КОМПРЕССОРЫ БАР ВАКУУМДЫҚ СУБЛИМАЦИЯЛЫҚ КЕПТІРУ ЖҮЙЕСІ”. 2026. Izdenister Natigeler 28 (3 (111): 231-47. https://doi.org/10.37884/3-2026/19.
“ИНВЕРТОРЛЫҚ КОМПРЕССОРЫ БАР ВАКУУМДЫҚ СУБЛИМАЦИЯЛЫҚ КЕПТІРУ ЖҮЙЕСІ” (2026) Izdenister natigeler, 28(3 (111), pp. 231–247. doi:10.37884/3-2026/19.
[1]“ИНВЕРТОРЛЫҚ КОМПРЕССОРЫ БАР ВАКУУМДЫҚ СУБЛИМАЦИЯЛЫҚ КЕПТІРУ ЖҮЙЕСІ”, Izdenister natigeler, vol. 28, no. 3 (111), pp. 231–247, Jun. 2026, doi: 10.37884/3-2026/19.
“ИНВЕРТОРЛЫҚ КОМПРЕССОРЫ БАР ВАКУУМДЫҚ СУБЛИМАЦИЯЛЫҚ КЕПТІРУ ЖҮЙЕСІ”. Izdenister Natigeler, vol. 28, no. 3 (111), June 2026, pp. 231-47, https://doi.org/10.37884/3-2026/19.
“ИНВЕРТОРЛЫҚ КОМПРЕССОРЫ БАР ВАКУУМДЫҚ СУБЛИМАЦИЯЛЫҚ КЕПТІРУ ЖҮЙЕСІ”. Izdenister natigeler 28, no. 3 (111) (June 30, 2026): 231–247. Accessed September 15, 2026. https://agrosoil.kaznaru.edu.kz/index.php/research/article/view/1362.
1.ИНВЕРТОРЛЫҚ КОМПРЕССОРЫ БАР ВАКУУМДЫҚ СУБЛИМАЦИЯЛЫҚ КЕПТІРУ ЖҮЙЕСІ. Izdenister natigeler [Internet]. 2026 Jun. 30 [cited 2026 Sep. 15];28(3 (111):231-47. Available from: https://agrosoil.kaznaru.edu.kz/index.php/research/article/view/1362
1.ИНВЕРТОРЛЫҚ КОМПРЕССОРЫ БАР ВАКУУМДЫҚ СУБЛИМАЦИЯЛЫҚ КЕПТІРУ ЖҮЙЕСІ. Izdenister natigeler. 2026;28(3 (111):231-247. doi:10.37884/3-2026/19