响应面法优化鲜黄酒瓶内发酵工艺

为增加鲜黄酒的感官分数,以国家评委和青年学生的感官评价为指标,考察初始糖度、水浴灭菌时间、装液量、发酵温度、发酵时间、接种量因素对鲜黄酒感官评价的影响。采用Plackett-Burman试验筛选影响鲜黄酒感官指标的显著因素,通过最陡爬坡试验、中心组合设计试验和响应面方差分析优化最佳工艺。结果表明,Plackett-Burman试验显示初始糖度、发酵温度和发酵时间是影响感官评价的显著因素。通过中心组合设计和响应面分析得到,鲜黄酒的最佳发酵工艺参数为糖度为126 g/L,发酵温度为20.5℃,发酵时间为69.2 h,装液量为195 mL,95℃水浴灭菌时间为2.5 h,接种量为10 mL,在此条件下所制得的低度鲜黄酒感官评价可达96.6分,感官评价高于此前历次优化。

大型航天器热管理系统分析技术研究

大型航天器热管理的一个重要内容就是从总体角度实现系统级的分析。本文以假想的空间实验室为例,数值模拟了该航天器热管理系统的温度分布。在此基础上,使用最速下降法,通过分析计算给出了冷凝干燥换热器温度控制在一定范围内,热管理系统的内外回路最小流量要求及低温内回路三个支路流量分配。后者寻找设计参数的分析过程和分析方法同样可以应用于敏感性分析、优化设计、实验参数修正等系统分析。总之,本文初步实现了热管理系统分析。

温度作用对于纤维混凝土抗渗性能影响

为确保核废料贮存的长期耐久性,对受热150℃后的混杂纤维混凝土进行抗压强度、坍落度及抗渗试验,通过极差分析量化了钢纤维(材料A,材料B)、聚丙烯纤维(材料C)和粉煤灰(材料D)对各项性能影响效果;延长受热时间,对最陡坡法调优峰值试件与高强混凝土试件进行抗渗试验。结果表明:对于受热后混杂纤维混凝土的抗渗性能,各因素影响顺序为:材料A>材料C>材料D>材料B;随受热时间的增长,纤维混凝土与高强混凝土的抗渗性能均明显劣化;受热17 d后,钢纤维混凝土SP-10的抗渗性能优于高强混凝土SP-13;混杂钢纤维(材料A,材料B)混凝土适宜用作核废料贮存容器。

序贯试验设计改进高效硝化菌发酵培养基

为了开发商品化的硝化菌产品,以去除养殖水体中的亚硝酸盐,利用序贯试验设计(包括Plackett-Burman设计、部分析因设计、最速上升法和中心组合设计等)对从虾塘中筛选得到的硝化菌的发酵培养基进行优化,得到最佳培养基组成为:NaHCO31.86g/L、NaNO22.04g/L、Na2CO30.2g/L、NaCl 0.2 g/L、KH2PO40.1 g/L、MgSO4.7H2O 0.1 g/L和FeSO4.7H2O0.01g/L.由该优化培养基培养的硝化菌使亚硝酸盐的氧化速率由初始的580.7mg/(g.d)提高至859.5mg/(g.d),且其在模拟和真实养殖水体中对亚硝酸盐的降解效果良好.

基于梯度模分布的视点选择

在三维体数据的可视化中,信息的获取不仅与传输函数的设置有关,而且与用户观察的视点有关。提出一种新的应用直接体绘制来可视化体数据时最佳视点的选择算法,通过计算梯度模在图像上的分布,寻找梯度模分布最为均匀且投影面积最大的视点方向,同时,在视域球上离散采样得到初始视点墒分布后,使用自适应步长的梯度下降法来优化全局最佳视点方向。实验结果证实了所提出方法能够有效地找到最佳视点。

梯度法在导弹最优制导律仿真中的应用

建立了空空导弹攻击目标的最优制导模型 ,并推导出梯度投影法求解终时不定、有约束的导弹最优制导规律 .对三种不同的拦截情况 ,进行了仿真 。

运用统计学方法构建高效复合菌群处理制浆造纸废水

采用Plackett-Burman设计、最陡爬坡实验、中心组合设计和响应面法分析等对实验室9种菌株处理制浆造纸废水进行最佳复合菌群构建。首先,采用Plackett-Burman设计出对制浆造纸废水降解有显著影响的4株菌种:Bacillus sp.、PE-9、Pseudomonas putida、Xz6-1。在此基础上,由最陡爬坡实验确定最大响应区域,然后通过中心组合设计和响应面法分析对显著菌株细胞浓度进行优化。优化后构建的最佳复合菌群组成及其浓度(以OD600表示)为:Bacillus sp.(0.35)、Enterobacter Cloacae(0.2)、Gordonia sp.(0.3)、Pseudomonas putida(0.38)、PB-3(0.3)、PE-9(0.41)、PG-1(0.2)、Ppp-3(0.3)、Xz6-1(0.35)。采用构建的最佳复合菌群处理制浆造纸废水,COD Cr去除率为86.9%,与预测值(85.7±0.5)%接近,说明运用统计学方法构建复合菌群具有可行性。

Lactobacillus paracaseiW2合成苯乳酸培养条件的优化

对苯乳酸(PLA)高产菌株副干酪乳杆菌Lactobacillus paracaseiW2的培养条件进行优化,以提高PLA合成能力。采用Plackett-Burman(PB)试验设计法,筛选出3个主要影响因子:葡萄糖、吐温-80、苯基丙酮酸(PPA)。通过最陡爬坡法和响应面分析方法(RSM)确定葡萄糖质量浓度19.5g/L、吐温-804mL/L、苯基丙酮酸质量浓度3g/L。在此优化条件下,Lactobacillus paracaseiW2发酵合成苯乳酸的产量达到801mg/L,比优化前提高1.4倍。

响应面法优化产丙酸杆菌素菌株的培养条件

响应面法已成功运用于发酵过程的优化,可以对发酵培养基及培养条件等诸多因素进行考察和评价,从而有效地确定重要因子的最优水平,取得更好的发酵效果,因此本文主要采用响应面法对丙酸杆菌素产生菌株的发酵培养基进行优化,以提高丙酸杆菌素抑菌能力。首先采用Plackett-Burman(PB)试验设计法筛选出3个主要因素为葡萄糖、Tween80和pH值,然后通过最陡爬坡法和响应面分析方法确定主要因素的最佳质量浓度分别为:葡萄糖2.32 g/L,Tween80 0.1 g/L,pH值为7.0。在优化条件下丙酸杆菌素抑菌能力增强,形成的抑菌圈直径是24.76 mm,是优化前的1.25倍。

响应面法优化制备新型除铜螯合絮凝剂

以聚丙烯酰胺、甲醛、亚硫酸氢钠、二硫化碳、氢氧化钠为原料,采用化学合成方法制备新型螯合絮凝剂二硫代羧基化磺甲基聚丙烯酰胺(DTSPAM)。以水样中Cu(Ⅱ)的去除率为考察对象,利用Plackett-Burman实验筛选出DTSPAM制备条件中的主要影响因素,再通过最陡爬坡实验确定出各主要影响因素水平值的中心点,并以响应面法(RSM)中的中心复合设计(CCD)对DTSPAM的制备条件进行优化。结果表明,CCD法建立的二次多项式模型回归性显著,且失拟项不显著,决定系数R2为0.995 1,模型拟合性良好。

基于离散元的包膜肥料Bonding模型参数标定

包膜肥料是在粒状水溶性肥料表面涂覆半透水性或不透水性物质,养分通过包膜的微孔、缝隙慢慢释放出来,节肥增效作用显著。包膜肥料的养分释放特性与包膜层材料、结构紧密相关,目前常用的排肥器在排施肥料过程中会对肥料颗粒造成不同程度的机械损伤,导致包膜层破坏。为设计适用于包膜肥料无损排施的排肥器,同时缩短研发周期,采用离散元软件中的Bonding模型建立肥料颗粒仿真模型。为提高仿真精度,需对Bonding模型进行参数标定。首先通过单轴压缩试验得到包膜肥料颗粒的实际极限破碎位移和极限破碎载荷,在离散元软件中以此为目标依次通过PlacketBurman试验、Steepest ascent试验和BoxBehnken试验确定最优的Bonding模型参数组合。最优条件下单轴压缩试验表明,极限破碎位移和极限破碎载荷与实际值的相对误差分别为0.222%、0.554%。借助外槽轮排肥器验证所得标定参数组合的可靠性,以肥料颗粒破碎率为指标,得到实际与仿真中肥料颗粒破碎率相对误差不大于11.40%,满足施肥机械设计参数优化需求,可为研究包膜肥料颗粒机械破碎机理、优化设计无损排施的新型排肥器提供参考。

响应面法优化乳双歧杆菌Z-1冷冻干燥保护剂配方

采用响应面法对乳双歧杆菌Z-1冷冻干燥保护剂配方进行优化。通过Plackett-Burman试验与最陡爬坡试验确定影响乳双歧杆菌Z-1冷冻干燥后活菌数的显著因素及最优响应值区间,再通过Box-Benhnken试验优化得到乳双歧杆菌Z-1冷冻干燥保护剂最佳配方。结果表明:海藻糖、蔗糖、L-半胱氨酸盐酸盐添加量是影响乳双歧杆菌Z-1冷冻干燥后活菌数的显著因素;经响应面试验设计建立活菌数和海藻糖、蔗糖、L-半胱氨酸盐酸盐添加量的回归模型,得到乳双歧杆菌Z-1冷冻干燥保护剂最佳配方为海藻糖添加量200.51 g/L、蔗糖添加量46.16 g/L、L-半胱氨酸盐酸盐添加量2.31 g/L,其他成分不变(脱脂乳粉添加量100 g/L、乳清蛋白粉20 g/L、甘油4 g/L、异抗坏血酸钠10 g/L、谷氨酸钠8 g/L)。

基于约束连接方向的最速上升法提取山脊线

对基于格网DEM提取山脊线的方法进行了研究,针对基于格网DEM的流水物理模拟法和最速上升法提取山脊线所存在的问题,提出了基于约束连接方向最速上升法.该方法将山顶点和鞍部点作为控制点、以约束山脊线的连接方向来达到改善山脊线提取效果的目的.减少了山脊线断裂、交叉和回转等错误现象,同时提取的山脊线主次分明层次性良好,与实际地形相符合.

最优化分析使网络电路输出功率最大

用最速上升法分析具有多负载的有源线性网络电路,使其输出功率最大,它可以为电子器件端口的合理布置提供最优数据。

最陡坡法与最佳工艺操作参数的确定

用最陡坡法确定了横流皮带溜槽的最佳工艺操作参数，揭示了横流皮带溜槽操作参数与选别指标之间的规律．

响应面法优化产H因子结合蛋白的重组大肠埃希菌发酵条件

目的 使用响应面法(response surface methodology, RSM)对重组大肠埃希菌fHBP-B-1/BL21(DE3)的发酵条件进行优化,以提高目的蛋白表达量。方法 在单因素试验的基础上,利用Plackett-Burman试验筛选出对目的蛋白表达有显著影响的因素;再用最陡爬坡试验及Box-Behnken设计进一步优化试验条件并进行验证。结果 单因素试验结果显示,在酵母抽提物质量浓度为12.500 g/L、硫酸镁质量浓度为0.250 g/L、初始pH为6.00、诱导培养时间为8 h、诱导温度为35.00℃时,目的蛋白表达量最高,为363.04μg/mL。酵母抽提物质量浓度、硫酸镁质量浓度及诱导培养温度是影响目的蛋白表达量的显著因素。发酵条件优化后,酵母抽提物质量浓度为10.500 g/L、硫酸镁质量浓度为0.220 g/L、初始pH为6.00、诱导培养时间为4 h、诱导培养温度为37.50℃时,可以获得425.62μg/mL的目的蛋白,较单因素试验结果提高了17.25%。结论 重组大肠埃希菌fHBP-B-1/BL21(DE3)的发酵条件优化后,目的蛋白的表达量明显提升,为重组B群脑膜炎球菌疫苗后续工艺的开发奠定基础。

纤维高性能混凝土受热后抗渗性能的研究

通过对正交化试验设计的纤维高性能混凝土坍落度及受热150℃后抗渗性能、抗压强度的极差分析,明确短钢纤维、超短钢纤维、聚丙烯纤维、粉煤灰的影响作用,以此利用最陡坡法调整影响因素掺量,与钢纤维混凝土、高强混凝土进行受热150℃后抗压强度、抗渗性能试验。经过比较,延长调优峰值试件与高强混凝土的受热时间,对二者的相对渗透系数做出了回归分析。结果表明:受热后,混凝土的抗渗性能下降;受热时间较长后,钢纤维高性能混凝土与高强混凝土的抗渗性能相当。

应用响应面法优化发酵培养基提高达托霉素产量

【背景】达托霉素来自玫瑰孢链霉菌NRRL 11379的发酵产物,是重要的临床用抗生素。其原始产生菌发酵周期长,影响达托霉素的生产效率。本实验室前期在天蓝色链霉菌中重构了达托霉素的生物合成途径,有效地缩短了发酵周期,但重组菌株K10中达托霉素发酵产量很低,制约了后续的研究和开发。【目的】利用响应面法优化产达托霉素的重组菌天蓝色链霉菌K10的发酵培养基组分,获得达托霉素高产的发酵培养基配方。【方法】采用单因素实验、Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和响应面法设计优化达托霉素发酵培养基,使用Design Expert 8.0对实验数据进行分析。【结果】培养基各成分中影响达托霉素产量的3个主要因素是糊精、酵母提取物和酪蛋白,其最佳浓度分别为25.11、2.20和2.00 g/L。在此条件下,达托霉素产量达到15.30 mg/L,较原始培养基产量提高了2.17倍。【结论】实验获得了达托霉素产量明显提高的天蓝色链霉菌K10发酵培养基配方,为达托霉素的后续研究提供可靠支撑。

一株地衣芽胞杆菌产碱性蛋白酶条件优化

【背景】碱性蛋白酶是众多芽胞杆菌的发酵产物,是工业上极其重要的一类酶。【目的】利用酪素培养基从环境样品中筛选出一株产碱性蛋白酶的菌株,对传代次数、发酵的碳源、氮源、金属离子、磷酸盐、初始pH、接种量和温度进行优化,提高其产碱性蛋白酶的能力并降低发酵成本。【方法】采用革兰氏染色法、扫描电镜、生理生化试验、16S rRNA基因序列对分离的菌株进行鉴定;采用单因素、Plackett-Burman、最陡爬坡和响应面试验优化碱性蛋白酶的发酵条件,使用Minitab对试验数据进行分析。【结果】经鉴定分离菌株为地衣芽胞杆菌,命名为Bacillus licheniformis NWMCC0046。优化后的发酵培养基组成为(g/L):豆粕50.00,葡萄糖10.00,酵母浸膏13.46,CaCl_(2)0.50,Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O 4.00,KH_(2)PO_(4)0.30;优化后的培养条件为:pH 7.5,34.81℃,接种量4.13%。在此条件下,摇瓶发酵48 h时碱性蛋白酶活性达到165.41 U/mL,较优化前提高了8.04倍。【结论】通过发酵培养基组成和条件优化有效提高了地衣芽胞杆菌产碱性蛋白酶的能力,为碱性蛋白酶的后续研究提供了参考。

基于多级响应面法的翼梢小翼气动优化设计

为了提高数值计算效率和准确性,提出了基于多级响应面法的确定翼梢小翼气动外形参数的一种优化方法。建立某水陆两用飞机带融合式翼梢小翼的机翼参数化模型后,先用Plackett-Burman试验设计筛选设计参数,并根据设计参数对目标函数的影响将其划分为3个等级:显著因素、次显著因素和不显著因素。为了逼近存在最大响应值的区域,用最速上升法确定95%概率水平上显著因素的设计中心点。最后用多级响应面法确定各级设计参数的最优设计点。该方法以采用计算流体力学(CFD)的计算结果为基础,选择了8个设计变量,共进行了68次试验。优化设计得到的最大升阻比为20.68056,数值计算直接算得的最大升阻比为20.68031,相对误差0.001%,证实了优化模型的有效性。加装小翼后,最大升阻比增加了5.62%,总阻力减少了4.13%,翼根弯矩增加了2.88%。