с 01.01.2005 по 01.01.2020
Донской государственный технический университет
Зерноград, Ростовская область, Россия
Аграрный научный центр «Донской» (Отдел переработки продукции растениеводства, старший научный сотрудник)
сотрудник с 01.01.2003 по 01.01.2025
Зерноград, Россия
аспирант с 01.01.2023 по настоящее время
Зерноград, Ростовская область, Россия
аспирант
УДК 664.8 Консервирование пищевых продуктов в целом. Консервирование продуктов растительного происхождения
Обзор посвящен исследованию процессов обезвоживания зеленой массы люцерны (Medicago sativa L.), обусловленных необходимостью снижения ее начальной влажности (70–80 %) до уровня 12–15 % для предотвращения потерь питательных веществ. Цель работы — обобщение и анализ закономерностей влагопереноса в тканях люцерны для разработки энергоэффективных технологий ее сушки. Методология обзора основана на систематическом анализе научной литературы (2015–2025 гг.) из баз eLIBRARY, Google Scholar, ScienceDirect по протоколу PRISMA-ScR. Рассмотрены формы содержания воды в тканях люцерны: свободная (85–90 %), физико-химически связанная (10–15 %) и химически связанная влага, определяющие энергетику процесса обезвоживания. Проанализированы механизмы влагопереноса на физиологической (до 40 % влажности) и биохимической (40–15 %) стадиях, включая межклеточную, внутриклеточную и трансмембранную диффузию. Выделены три кинетических периода сушки: период постоянной скорости (испарение свободной воды) и два периода падающей скорости (удаление связанной воды). Особое внимание уделено проблеме асинхронной сушки листьев и стеблей, приводящей к пересушиванию листьев и разрушению питательных веществ. Решение проблемы требует предварительного механического воздействия на стебли для выравнивания кинетических кривых, а также подбора адаптивных режимов сушки. Проанализировано развитие математического моделирования процесса сушки люцерны — от эмпирических моделей тонкого слоя к комплексным диффузионным моделям сопряженного тепло- и массопереноса, адаптированным для конкретных сушильных аппаратов. Отмечена перспектива интеграции искусственного интеллекта и CFD-моделирования для оптимизации режимов сушки с учетом сохранения качества листовой фракции.
люцерна (Medicago sativa L.), зеленая масса, сушка, обезвоживание, влагоперенос, свободная влага, связанная влага, моделирование, кормопроизводство
1. Antoniv S., Kolisnyk S., Zapruta O. Люцерна: iсторiя походження назви, агроекологiчне значення, основа високобiлкових кормiв // Корми и кормовиробництво. – 2023. – Т. 96. – С. 208–214. – EDN DSMZYI. – DOIhttps://doi.org/10.31073/kormovyrobnytsvo202396-19.
2. Srisaikham S. A comparison of nutritional values, bioactive compounds, amino acids, and antioxidant activities of alfalfa (Medicago sativa L.) plant and pellet for use as beneficial material ruminant feed // Walailak Journal of Science and Technology (WJST). – 2021. – Vol. 18. – № 5. –EDN JSYPIG. – DOIhttps://doi.org/10.48048/wjst.2021.10312.
3. Sustainable biorefinery of alfalfa (Medicago sativa L.) / H. El-Ramady, N. Abdalla, S. Kovacs, et al. // Egyptian Journal of Botany. – 2020. – Vol. 60. – № 3. – Pp. 611–629. – DOIhttps://doi.org/10.21608/ejbo.2020.37749.1532.
4. Comparison of drying methods for biochemical composition, energy aspects, and color properties of alfalfa hay / M. Kaplan, N. Çetin, B. Çiftci, S. Karpuzcu // Biomass Conversion and Biorefinery. – 2025. – Vol. 15. – Pp. 10331–10346. – DOIhttps://doi.org/10.1007/s13399-024-05920-8.
5. Production of alfalfa hay under different drying methods / M. A. Neres, D. D. Castagnara, E. E. Mesquita , M. A. Zambom // Revista Brasileira de Zootecnia. – 2010. – Vol. 39. – № 8. – Pp. 1676–1683. – DOIhttps://doi.org/10.1590/S1516-35982010000800008.
6. A dynamic drying process: Mathematical modeling and energy consumption optimization of alfalfa bales using hot air drying / X. Gao, Ch. Xuan, Zh. Tang, et al. // Renewable Energy. – 2025. – Vol. 246. – EDN JNAHQU. – DOIhttps://doi.org/10.1016/j.renene.2025.122961.
7. Design and analysis of new solar-powered sustainable dryers: Alfalfa crop / M. Koşan, G. Karaca Dolgun, B. Aktekeli, et al. // Journal of Food Process Engineering. – 2023. – Vol. 46. – № 3. – EDN JMCEOB. – DOIhttps://doi.org/10.1111/jfpe.14253.
8. Kinetics of alfalfa drying: simultaneous modelling of moisture content and temperature / J. A Siles., P. González-Tello, M. A. Martín, A. Martín // Biosystems Engineering. – 2015. – Vol. 129. – Pp. 185–196. – DOIhttps://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2014.10.007.
9. A Review of alfalfa drying technology and equipment throughout the whole process / W. Zhang, H. Cen, W. Guo, P. She // Applied Sciences. – 2025. – Vol. 15. – № 22. – EDN VIKRAW. – DOIhttps://doi.org/10.3390/app152212268.
10. Du J., Sun Z., Chen Z. Design and experiment of drying equipment for alfalfa bales // Agriculture. – 2025. – Vol. 15. – № 19. – EDN HEMWXY. – DOIhttps://doi.org/10.3390/agriculture15192000.
11. Hot air drying, impact of infrared drying, and combined hot air-infrared drying on alfalfa drying quality and performance / X. Sun, Z. Guo, G. Wang, et al. // INMATEH-Agricultural Engineering. – 2023. – Vol. 71. – № 3. – Pp. 441–450. – DOIhttps://doi.org/10.35633/inmateh-71-38.
12. Du J., Liu Ch. Experimental study on drying characteristics of alfalfa hay bales using hot air convection // Applied Sciences. – 2025. – Vol. 15. – № 7. – EDN UZXVDX. – DOIhttps://doi.org/10.3390/app15073921.
13. Effects of corn hardness and drying temperature on digestibility of energy and nutrients in diets fed to growing pigs / C. D. Espinosa, J. Cabañas-Ojeda, E. O. Oviedo-Rondón, H. H. Stein // Journal of Animal Science. – 2023. – Vol. 101. – EDN PUNZYN. – DOIhttps://doi.org/10.1093/jas/skad124.
14. Alfalfa quality improvement and loss reduction technology advances / Si. Yi. Wang, G. L. Yang, Yu. Yu. Jing, et al. // Frontiers in Animal Science. – 2025. – Vol. 6. – EDN AAUAOI. – DOIhttps://doi.org/10.3389/fanim.2025.1550492.
15. Characterization of forage quality, phenolic profiles, and antioxidant activity in alfalfa (Medicago sativa L.) / D. Horvat, M. Viljevac Vuletić, L. Andrić, et al. // Plants. – 2022. – Vol. 11. – № 20. – EDN QOPOTE. – DOIhttps://doi.org/10.3390/plants11202735.
16. Dynamic drying characteristics of alfalfa under solar energy – heat pump combined drying conditions / W. B. Guo, Sh. Cheng, Z. K. Cui, et al. // INMATEH-Agricultural Engineering. – 2024. – Vol. 73. – № 2. – Pp. 569–580. – DOIhttps://doi.org/10.35633/inmateh-73-48.
17. Энергетика и кинетика процессов дегидратации растительного сырья / О. Г. Бурдо, С. Г Терзиев., А. К. Бурдо, и др. // Проблемы региональной энергетики. – 2022. – № 3 (55). – С. 111–129. – EDN MSHZJJ. – DOIhttps://doi.org/10.52254/1857-0070.2022.3-55.09.
18. Ertekin C., Firat M. Z. A comprehensive review of thin-layer drying models used in agricultural products // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. – 2017. – Vol. 57. – № 4. – Pp. 701–717. – DOIhttps://doi.org/10.1080/10408398.2014.910493.
19. Review of leaf drying: Mechanism and influencing parameters, drying methods, nutrient preservation, and mathematical models / A. K. Babu, G. Kumaresan, V. A. Aroul, R. Velraj // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2018. – Vol. 90. – Pp. 536–556. – DOIhttps://doi.org/10.1016/j.rser.2018.04.002.
20. Scoping reviews: reinforcing and advancing the methodology and application / M. D. J. Peters, C. Marnie, H. Colquhoun, et al. // Systematic Reviews. – 2021. – Vol. 10. – № 1. – Pp. 1–6. – EDN LKIVHU. – DOIhttps://doi.org/10.1186/s13643-021-01821-3.
21. Siddaway A. P., Wood A. M., Hedges L. V. How to do a systematic review: a best practice guide for conducting and reporting narrative reviews, meta-analyses, and meta-syntheses // Annual Review of Psychology. – 2019. – Vol. 70. – Pp. 747–770. – DOIhttps://doi.org/10.1146/annurev-psych-010418-102803.
22. Mattos S. M., Cestari V. R. F., Moreira T. M. M. Scoping protocol review: PRISMA-ScR guide refinement // Revista de Enfermagem da UFPI. – 2023. – Vol. 12. – № 1. – EDN KCSPWW. – DOIhttps://doi.org/10.26694/reufpi.v12i1.3062.
23. Mengist W., Soromessa T., Legese G. Method for conducting systematic literature review and meta-analysis for environmental science research // MethodsX. – 2020. – Vol. 7. – EDN HGCMGR. – DOIhttps://doi.org/10.1016/j.mex.2019.100777.
24. Mujumdar A. S. Handbook of industrial drying. 4th ed. – New York : CRC Press, 2015. – P. 1348 – EDN WULFVD. – DOIhttps://doi.org/10.1201/b17208.
25. Gao D. M., Huang Z. G., Li J., Wang D. C. Water desorption isotherm models and parameters optimization of Alfalfa (Medicago sativa L) stems and leaves // Acta Agrestia Sinica. – 2017. – Vol. 25. – № 4. – Pp. 851–856. – DOIhttps://doi.org/10.11733/j.issn.1007-0435.2017.04.024.
26. Arabhosseini A., Huisman W., Müller J. Modeling of desorption of Alfalfa (Medicago sativa L.) stems and leaves // Industrial Crops and Products. – 2011. – Vol. 34. – Pp. 1550–1555. – DOIhttps://doi.org/10.1016/j.indcrop.2011.05.018.
27. Yeşilata B., Aktacir M. A. A simple moisture transfer model for drying of sliced foods // Applied Thermal Engineering. – 2009. – Vol. 29. – № 4. – Pp. 748–759. – EDN MTNTWT. – DOIhttps://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2008.03.048.
28. Darvishi H. Mathematical modeling, moisture diffusion and energy consumption in thin layer drying of alfalfa // Middle-East Journal of Scientific Research. – 2012. – Vol. 12. – № 4. – Pp. 511–516. – DOIhttps://doi.org/10.5829/idosi.mejsr.2012.12.4.1700.
29. Drying procedures affect non-structural carbohydrates and other nutritive value attributes in forage samples / S. Pelletier, G. F. Tremblay, A. Bertrand, et al. // Animal Feed Science and Technology. – 2010. – Vol. 157. – № 3–4. – Pp. 139–150. – DOIhttps://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2010.02.010.
30. Andueza D., Delgado I., Muñoz F. Effect of lucerne preservation method on the feed value of forage // Journal of the Science of Food and Agriculture. – 2009. – Vol. 89. – № 12. – Pp. 1991–1996. – DOIhttps://doi.org/10.1002/jsfa.3676.
31. Ghorbani Z., Hemmat A., Masoumi A. A. Physical and mechanical properties of alfalfa grind as affected by particle size and moisture content // Journal of Agricultural Science and Technology. – 2012. – Vol. 14. – № 1. – Pp. 65–76. URL https://www.researchgate.net/publication/ 265877094_Physical_and_Mechanical_Properties_of_Alfalfa_Grind_as_Affected_by_Particle_Size_and_Moisture_Content.
32. Khan Md. I. H., Batuwatta-Gamage C. P., Karim M. A., Gu Y. Fundamental understanding of heat and mass transfer processes for physics-informed machine learning-based drying modelling // Energies. – 2022. – Vol. 15. – № 24. – EDN SQFVRM. – DOIhttps://doi.org/10.3390/en15249347.
33. Effects of drying procedures on chemical composition and nutritive value of alfalfa forage / F. Jančík, P. Kubelková, V. Kubát, et al. // South African Journal of Animal Science. – 2017. – Vol. 47. – № 1. – Pp. 96–101. – DOIhttps://doi.org/10.4314/sajas.v47i1.14.
34. Adapa P. K., Schoenau G. J., Arinze E. A. Fractionation of alfalfa into leaves and stems using a three pass rotary drum dryer // Biosystems Engineering. – 2005. – Vol. 91. – № 4. – Pp. 455–463. – DOIhttps://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2004.12.003.
35. Aerodynamic separation and fractional drying of alfalfa leaves and stems — a review and new concept / E. A. Arinze, G. J. Schoenau, S. Sokhansanj, P. Adapa // Drying Technology. – 2003. – Vol. 21. – № 9. – Pp. 1669–1698. – DOIhttps://doi.org/10.1081/DRT-120025503.
36. Iji S. I., Inyang U. E., Etuk B. R. Models for the development of sortpion isothems: A review // American Journal of Food Science and Technology. – 2025. – Vol. 13. – № 2 – Pp. 27–37. – EDN NIUNKL. – DOIhttps://doi.org/10.12691/ajfst-13-2-2.
37. Mahmoud A., Arlabosse P., Fernandez A. Application of a thermally assisted mechanical dewatering process to biomass // Biomass and Bioenergy. – 2011. – Vol. 35. – № 1. – Pp. 288–297. – EDN YCAINH. – DOIhttps://doi.org/10.1016/j.biombioe.2010.08.037.
38. Taşova M., Polatcı H., Özkurt M. Mathematical modelling of thin layer drying of alfalfa (Medicago sativa L.) varieties at different temperatures // Turkish Journal of Agriculture — Food Science and Technology. – 2020. – Vol. 8. – Special issue № 1. – Pp. 139–144. – DOIhttps://doi.org/10.24925/turjaf.v8isp1.139-144.4059.
39. Process analysis for an alfalfa rotary dryer using an improved dimensional analysis method / X. Zheng , Y. Lan, J. Wang, H. Dong // International Journal of Agricultural and Biological Engineering. – 2009. – Vol. 2. – № 3. – Pp. 76–82. – DOIhttps://doi.org/10.3965/j.issn.1934-6344.2009.03.076-082.
40. A numerical modelling approach for biomass field drying / T. Bartzanas, D. D. Bochtis, C. G. Sørensen, et al. // Biosystems Engineering. – 2010. – Vol. 106. – № 4. – Pp. 458–469. – EDN NXBYLR. – DOIhttps://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2010.05.010.
41. Friso D. Mathematical modelling of rotary drum dryers for alfalfa drying process control // Inventions. – 2023. – Vol. 8. – № 1. – EDN PURCFN. – DOIhttps://doi.org/10.3390/inventions8010011.
42. Onwude D. I., Hashim N., Chen G. Recent advances of novel thermal combined hot air drying of agricultural crops // Trends in Food Science & Technology. – 2016. – Vol. 57. – Pp. 132–145. – DOIhttps://doi.org/10.1016/j.tifs.2016.09.012.
43. Defraeye T. Advanced computational modelling for drying processes – A review // Applied Energy. – 2014. – Vol. 131. – Pp. 323–344. – EDN UUJAQT. – DOIhttps://doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.06.027.
