模糊数学综合评价结合响应面法优化竹笋汁饮品发酵工艺

该研究以清水竹笋罐头生产过程中产生的清水为原料,以发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentium)与红茶菌为菌种复合发酵制备竹笋汁饮品。利用单因素试验、模糊数学综合评价结合响应面法对其发酵工艺进行优化,并对其理化指标、微生物指标及抗氧化性进行检测分析。结果表明,竹笋汁饮品的最佳发酵工艺为:红茶菌添加量6%、发酵温度25℃、发酵时间2.5 d。在此优化条件下,竹笋汁饮品的色泽均匀,呈浅黄色的基底液,其感官评分为85.24分,固形物含量为6.13 g/L,pH为3.38,总糖含量为0.16 g/L,总酸含量为41.33 g/L,总酚含量为7.74 mg/L,总黄酮含量为0.066 mg/m L;益生菌活菌数为3.5×107CFU/g,大肠菌群、沙门氏菌及霉菌未检出,说明其理化指标及微生物指标均符合T/CASME 435—2023《益生菌发酵植物饮料》。竹笋汁饮品对1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH)自由基清除率为64.03%,羟自由基(·OH)清除率为46.62%,说明其具有一定的抗氧化能力。

响应面法优化澳洲坚果真空油炸工艺及品质分析

以澳洲坚果果仁为原料,制备真空油炸产品。采用单因素实验和响应面Box-Behnken试验进行真空油炸工艺优化;以原料果仁为对照,测定真空油炸果仁含油率、酸价、过氧化值、色差与感官品质指标。结果表明:冷冻温度、真空油炸温度、真空油炸时间和真空度对澳洲坚果果仁的口感和风味品质影响差异极显著(P<0.01),澳洲坚果果仁真空油炸最佳工艺条件:冷冻温度−24℃、真空油炸温度113℃、真空油炸时间58 min、真空度−0.095 MPa,在该工艺条件下制得的澳洲坚果果仁香味浓郁、口感酥松,感官评分为95.90分,酸价、过氧化值分别为0.23 mg/g、0.14 g/100 g,在低水平范围内,符合LY/T 1963-2018的标准要求。因此,真空油炸工艺极显著提高了澳洲坚果果仁的品质。

响应面法优化南瓜风味发酵乳酸菌饮料的研制

为了研制出一款风味独特兼具营养的南瓜风味发酵酸乳饮料,本研究以自制南瓜发酵酸乳为原料,通过单因素实验和响应面试验设计,以感官评分为评价指标,确定了南瓜风味发酵乳酸菌饮料的最佳配方为:水料和酸奶体积比为4,柠檬酸添加量0.12%,糖添加量为8%。以《食品安全国家标准食品酸度的测定》(GB5009.239—2016)以及《含乳饮料》(GB/T21732—2008)为标准,测定南瓜风味发酵乳酸菌饮料的酸度为45°T,乳蛋白含量为0.71g/100g,乳酸菌活菌数为2.8×10^(6)CFU/g。以上所述,均符合国家标准。该南瓜风味发酵乳酸菌饮料口感较好,味道醇厚,有较多的乳酸菌含量,具有较好的市场开发前景。

基于响应面法的Ni60/WC涂层表面织构皮秒分束工艺参数预测研究

目的实现六分束激光在Ni60/WC涂层表面烧蚀目标织构激光加工工艺参数的精确选择。方法基于CCD响应面法,设计在不同的激光工艺参数下对Ni60/WC涂层表面进行织构烧蚀试验,以激光频率、扫描次数、扫描速度为影响因素,以圆凹坑织构直径、深度及由其直径和深度综合加权所得的综合目标为响应目标,建立目标织构所需激光工艺参数的预测模型,以织构直径、深度及综合目标作为优化条件,对预测模型进行实验验证。结果扫描次数对织构直径的影响最显著,单个脉冲光斑上所聚集的能量大小是影响织构直径误差的关键因素。对织构深度影响最显著为扫描次数和频率,织构深度与扫描次数、频率呈正相关,不同因素间的交互作用是影响织构加工结果的关键。通过对预测模型所优选的参数进行实验验证发现,以织构直径和深度、综合目标建立的预测模型优选工艺参数所加工圆凹坑织构的质量评价指标与其预测指标的误差率分别为19.37%、3.57%。功率为6 W时,六分束激光加工最优工艺参数为速度5500 mm/s、频率400 kHz、扫描2次。结论通过综合目标建立的Ni60/WC涂层表面圆凹坑织构六分束激光加工参数优选预测模型精确程度较高,能够实现Ni60/WC涂层表面加工所需织构激光参数的准确预测,为涂层表面织构加工激光参数精确选择提供了理论依据。

响应面法优化两面针中三种生物碱的回流提取工艺

以两面针为试材,采用响应面法,研究了回流提取时间、提取溶剂浓度和料液比对氯化两面针碱、白屈菜红碱和血根碱提取得率的影响,以期获得两面针中3种生物碱的最佳回流提取工艺,为深入开发利用两面针中的生物碱提供参考依据。结果表明:3种生物碱的最优回流提取条件为提取时间2.4 h·次^(-1)(重复提取2次)、提取溶剂67%乙醇、料液比1∶20 g·mL^(-1),此时氯化两面针碱、白屈菜红碱和血根碱的得率分别为0.381%、0.560%、0.058%。该结果与响应面法预测值接近,说明该研究拟合的3种生物碱响应面回归模型可靠。优化后氯化两面针碱、白屈菜红碱和血根碱的得率分别提高了14%、95%、23%,优化工艺提取效率高,可用于两面针中3种生物碱的制备。

基于响应面法的埋地管道外腐蚀速率预测模型研究

埋地输油管道外腐蚀速率的影响因素非常复杂,且各影响因素之间相互影响,很难对管道的腐蚀速率进行准确预测。而响应面分析法能够对各影响因素之间的交互作用进行分析,为此,考虑埋地输油管道外围土壤中pH值、Cl^(-)浓度、NO_(3)^(-)浓度和SO_(4)^(2-)浓度4种影响因素,利用响应面法设计试验并建立土壤环境下的管道腐蚀速率预测模型,并对模型进行回归和方差分析,评估其有效性和准确性。将建立好的响应面法预测模型与线性回归、PSO-BP预测模型进行对比,结果表明:基于响应面法的预测模型失拟项差异不显著,而模型本身通过了显著性检验,说明模型可信;与其他2种模型相比,响应面法的决定系数R^(2)为0.9418,决定系数最大,其平均绝对误差、平均相对误差和均方根误差最小,分别为0.0205、4.53%和0.0277,验证了响应面法预测模型预测的准确性,可以较为准确地评估管道外腐蚀速率,为管道的保护措施和维护计划的制定提供可靠的依据。

基于响应面法的过轴式旋流器分离性能优化

为解决旋流器在井下狭小空间内的适用性问题,提出一种新型过轴式旋流器,通过响应面法对构建的旋流器结构参数与分离效率间的数学关系模型进行结构优化。采用数值模拟方法,对优化前后旋流器在不同处理量与含水率条件下旋流器内流场特性及分离效率的对比情况开展研究。结果表明:优化后模型效率均优于优化前,优化后模型处理量在2—6.5 m^(3)/h变化,处理量为6.5 m^(3)/h时分离性能最佳,分离效率由60.30%增至97.10%;含水率在92%—99%变化,含水率99%时分离性能最佳,分离效率由93.15%增至99.72%。采用数值模拟与实验相结合的方法,对优化后旋流器在不同分流比条件下分离效率开展研究,数值模拟与实验结果呈现出较好的一致性,验证结构优化的可行性及数值模拟结果的准确性。

响应面法优化侧柏叶精油的超声辅助水蒸气蒸馏提取工艺

以侧柏叶精油提取率为评价指标,选取超声功率、超声时间、液料比和提取时间为考察因素,通过单因素实验及响应面法优化了侧柏叶精油的超声辅助水蒸气蒸馏提取工艺。结果表明,各因素对侧柏叶精油提取率影响的大小顺序为:提取时间>超声功率>超声时间>液料比;确定最佳提取工艺为:超声功率80 W、超声时间32 min、液料比14∶1 (mL∶g)、提取时间6 h,在此条件下,侧柏叶精油提取率为0.821%,与预测值(0.817%)接近。该方法操作简单、稳定可靠,为侧柏叶精油的进一步开发利用提供了理论依据。

桑葚葡萄复合果酒发酵工艺响应面法优化

以桑葚为主要原料,复配葡萄发酵制备桑葚葡萄复合果酒,以感官评分和酒精度为评价指标,通过单因素试验及响应面试验优化其发酵工艺,并对其发酵前后的理化指标及抗氧化活性进行测定。结果表明,与桑葚混合发酵的最适葡萄品种为玫瑰香葡萄,最佳发酵工艺条件为:桑葚汁与玫瑰香葡萄质量比9:1,发酵温度20℃,初始pH为4.4,初始糖度22°Bx。在此优化条件下,桑葚葡萄复合果酒的酒精度为7.86%vol,感官评分为87.3分。发酵60 h后,总糖、pH分别从219.60 g/L、4.40下降至60.70 g/L、4.26,DPPH和羟基自由基清除率分别提升了12.32%和24.03%,总酸、总酚和总黄酮含量分别上升了1.77 g/L、159.67 mg/L和34.46 mg/L。

基于响应面法的基质固相分散萃取土壤中有机磷阻燃剂

有机磷阻燃剂(OPFRs)被广泛添加于商业品和日用品中,由于具有环境持久性、生物富集性和潜在毒性,已成为一种新兴的持久性有机污染物。因此需要建立能准确定量环境中OPFRs的检测方法。该文基于基质固相分散萃取(MSPD),结合气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)法测定土壤中10种有机磷阻燃剂,筛选对OPFRs具有高选择性的吸附剂,最终确定MSPD最佳萃取条件。该文基于单因素分析法考察了常见吸附剂(C18、PSA、Florisil、石墨化炭黑(GCB)和多壁碳纳米管(MWCNT))及其用量、洗脱溶剂及其体积、研磨时间对OPFRs萃取效率的影响。在此结果基础上,进一步利用响应面法(RSM)考察了3个关键因素(吸附剂用量、洗脱剂用量和研磨时间)以及交互作用对OPFRs萃取效率的影响。最终确定最优条件:吸附剂GCB,用量0.3 g;洗脱溶剂乙酸乙酯,用量10 mL;研磨时间5 min,此时10种OPFR的萃取效率为87.5%。在GC-MS/MS的多反应监测模式(MRM)下,以13C-PCB208为内标物进行定量。10种OPFRs在6个浓度梯度下,获得较好的线性,相关系数大于0.998。该方法的LOD和LOQ分别为0.006~0.161 ng/g和0.020~0.531 ng/g。在最佳条件下,加标土壤中OPFRs的加标回收率为70.4%~115.4%,相对标准偏差(RSD)为0.7%~6.7%。将该方法用于苏州不同功能土壤中OPFRs的含量测定,结果表明电子厂和汽修厂土壤中OPFRs总含量显著高于稻田土和校园土,电子厂和汽修厂土壤中主要污染物为磷酸三(2-氯异丙基)酯(TCIPP)、三苯基氧化膦(TPPO)、磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)和磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯(TDCPP),它们在电子厂土壤中含量分别为5.30、4.44、4.54、4.20 ng/g,在汽修厂土壤中的含量分别2.70、3.93、7.60、5.04 ng/g。目前关于TPPO的土壤污染报道较少,该研究在苏州工业区土壤中检出了高浓度TPPO污染。该方法成功用于土壤中10种OPFRs的检测。

基于响应面法的碱硫酸盐激发固废型固化剂组成优化设计

论文采用响应面法对碱-硫酸盐激发固废型固化剂体系进行优化,以赤泥、矿渣、生石灰和脱硫石膏为变量因素,以流态固化土的7 d、28 d无侧限抗压强度和流动扩展度为评价指标,建立预测模型。结果表明:当赤泥掺量为26.6%、矿渣掺量为53.2%、石灰掺量为11.7%、脱硫石膏掺量为8.5%时,流态固化土的工作性能和力学性能均达到最优,响应值的实测值和预测值误差范围控制在5%内,表明该响应面法预测模型预测精度高。

响应面法优化提取瓜蒌皮中总三萜的研究

目的 探讨用醇提法提取瓜蒌皮中总三萜化合物。方法 以瓜蒌皮为研究对象,以乙醇为溶剂,采用紫外分光光度法对瓜蒌皮中总三萜化合物的含量进行测定。通过单因素实验研究液固比、提取温度、提取时间、乙醇浓度对总三萜提取率的影响,在单因素实验的基础上,采用Box-Behnken Design响应面分析法研究乙醇提取的最佳工艺条件。结果 冷凝回流提取的最佳条件为液固比51 mL/g,乙醇浓度83%、提取时间70 min、提取温度90℃;在此工艺条件下,总三萜的最佳提取率为2.324%。结论 研究结果与预测值基本一致,因此该模型可靠。

响应面法优化云南华坪仙人掌多糖提取工艺及抗癌活性研究

(目的)探讨仙人掌中多糖的提取工艺和抗癌活性。(方法)利用单因素实验和响应面法优化了仙人掌粗多糖的提取工艺,并利用MTT法评价该多糖的抗癌活性。(结果)经响应面法优化得到的仙人掌粗多糖的最佳提取工艺为:提取时间5 h、提取次数5次、料液比1∶60 g/mL、乙醇体积分数70%,仙人掌粗多糖提取率为87.02%。经响应面预测得到的最佳工艺与实验条件最佳条件相同,经进一步验证提取率为(82.38±3.19)%。MTT法测定仙人掌粗多糖抑制肿瘤细胞生长活性的结果表明,仙人掌粗多糖对结肠癌细胞(RKO)和乳腺癌细胞(4T1)有一定的抑制活性,IC_(50)值分别为143.5和167.9 mg/L。(结论)本研究获得的工艺条件能有效的提取仙人掌胶中的多糖,且得率高;活性实验表明仙人掌胶多糖对结肠癌细胞(RKO)和乳腺癌细胞(4T1)有一定的抑制活性。

基于响应面法的汽车翼子板冲压成形工艺多目标优化

为解决汽车翼子板冲压成形时出现的破裂、表面凹陷及滑移线等质量问题,利用Autoform软件对拉延成形过程进行数值模拟,基于响应面法的中心复合设计,选取压边力、摩擦因数、拉延筋阻力系数为优化变量,以最大减薄率、主次应变、表面滑移线最大滑移距离为优化目标,建立优化变量对优化目标影响的响应面模型,确定最优工艺参数组合为:压边力700 kN,摩擦因数0.15,拉延筋1、拉延筋2、拉延筋3和拉延筋4的阻力系数分别为0.45、0.45、0.35和0.45 N·mm^(-1)。基于最优工艺参数的模拟结果,通过设计加强拉延筋将表面滑移线最大滑移距离降为4.94 mm。对比模拟结果和实际试模样件的检测结果发现,两者基本一致,制件的最大减薄率、主次应变、表面滑移线最大滑移距离均满足技术要求,从而验证了响应面法优化冲压工艺的可行性和有效性。

气体辅助注射成型时间参数的CCD响应面法多目标优化

相比于传统塑料注射成型,延迟时长和注气时长是气体辅助注射成型(简称气辅成型)特有的工艺参数,增加了气辅成型的复杂性。为了精确设计延迟时长和注气时长的取值,获得理想的气体穿透效果和气指幅度,以具有典型气辅结构的塑件为研究对象,首先采用气辅成型全三维CAE研究了延迟时长和注气时长对气辅成型质量的影响。结果表明,适当增加延迟时长,可以减小或消除气指缺陷,提高气体穿透深度行程,但过长的延迟时长会导致“短射”,过短的延迟时长则会导致严重的气指缺陷;增加注气时长可以提高气体穿透效果,减少表面缺陷,降低内应力和翘曲变形,但注气时长过长时,气指内部的高压氮气会导致其撕裂而形成严重的气指缺陷,更甚者会使气辅塑件膨胀而报废。采用CCD响应面法进行多目标优化,精确设计了延迟时长和注气时长的取值,延迟时长为4 s、注气时长为10.37 s。通过CAE分析和成型试验验证,精确取值下成型的气辅塑件的气体穿透效果和气辅成型质量良好,提高了气辅成型质量和效率,可用于气辅成型实际生产。

基于响应面法的血管支架拉伸、扭转性能优化及考虑加工精度影响的强度可靠性分析

为分析设计变量对血管支架拉伸性能、扭转性能的精准影响,进行血管支架拉伸性能、扭转性能优化,考虑加工精度的影响,进行血管支架的强度可靠性分析。方法:取血管支架支撑筋宽度、支撑筋长度、连接筋宽度和支架厚度为设计变量,应用斯皮尔曼等级相关系数法分析设计变量对血管支架拉伸刚度、扭转刚度等响应变量的精准影响;采用响应面方法进行以拉伸刚度、扭转刚度为目标进行血管支架的优化设计;对优化后的血管支架,考虑加工精度所致设计变量的随机性,利用六西格玛工具分析应力的概率分布。结果:对于血管支架拉伸刚度,支撑筋宽度和连接筋宽度灵敏度系数大,且均为正值;对于血管支架扭转刚度,支撑筋宽度灵敏度系数较大,且为负值;优化后的血管支架相比原始血管支架,拉伸刚度降低了11.5%;扭转刚度减小了50.6%;考虑加工精度所致设计变量的随机性进行可靠性分析,在可靠度为99.8%时,虽然血管支架的拉伸刚度和扭转刚度最大值高于优化值,但血管支架的最大应力满足强度条件。结论:支撑筋宽度对血管支架的拉伸性能影响最大,连接筋宽度次之,支撑筋长度和支架厚度影响较小;支撑筋宽度对血管支架的扭转性能影响最大,连接筋宽度、支撑筋长度和支架厚度影响较小;随机因素加工精度对血管支架优化目标有一定的影响,但优化结果仍是可靠的。本文提供了一种血管支架优化的思路:首先是进行基于目标的优化,然后考虑随机因素的影响进行基于概率的强度可靠性分析。

基于Box-Behnken设计-响应面法优化酒黄精炮制工艺

目的采用Box-Behnken设计-响应面法(Box-Behnken design-response surface method,BBD-RSM)对黄精炮制工艺进行优化,筛选最佳工艺参数。方法研究于2023年1—5月开展。以黄精外观性状、醇浸出物、多糖含量等为评价指标,基于单因素试验进行响应面综合实验,运用BBD-RSM,探索黄精饮片润制时间、蒸制时间、焖制时间等对其品质的影响,优选炮制工艺参数及炮制设备。结果通过拟合模型,外观性状评分、醇浸出物含量、黄精多糖含量预测值分别为72.31分、64.86%、12.96%,优选黄精最佳酒制工艺为润制时间1.5 h、蒸制时间5.5 h、焖制时间1.0 h;蒸制设备拟选用回转式蒸药机,干燥设备拟选用敞开式烘干箱。结论所优选酒黄精炮制工艺合理、可行,为酒黄精炮制生产工艺及设备选型提供了依据。

响应面法优化药对荆芥-防风中挥发油的提取工艺

目的 优化药对荆芥-防风挥发油的提取工艺。方法 采用水蒸气蒸馏法提取挥发油。采用单因素试验分别考察液料比、浸泡时间和提取时间对挥发油提取量的影响,在此基础上,采用3因素3水平的Box-Behnken响应面法优化挥发油的提取工艺,并进行验证试验。结果 优选的挥发油提取工艺为液料比11∶1,浸泡1 h,提取7.5 h,在该条件下挥发油的提取量为0.63 mL,与预测值的偏差较小。结论 优选的荆芥-防风挥发油的提取工艺稳定可行。

响应面法优化柴胡总皂苷提取工艺

目的优化柴胡皂苷最佳提取工艺。方法选取加热回流法提取柴胡皂苷,以总皂苷平均提取率为评价指标,采用紫外分光光度法,计算总皂苷含量。进一步对其做单因素考察,用响应面法对影响因素及其交互作用进行评估。结果加热回流法最佳提取工艺为:料液比1∶17(g∶m L),提取时间2.3h,乙醇浓度70%。验证实验表明,柴胡皂苷的平均得率为5.08%,与预测值5.33%接近,RSD<2%。结论加热回流提取柴胡总皂苷的工艺稳定可行,柴胡总皂苷的提取率较高,预测性良好。

响应面法优化有机溶剂提取虾青素的工艺研究

为确定有机溶剂提取虾青素的最佳条件,本研究选用破壁后的雨生红球藻,提取选用有机溶剂,以物料比、皂化液浓度、皂化时间、虾青素提取时间为指标,采用单因素和响应面法优化实验条件。结果表明,最佳工艺参数为:提取溶剂为乙酸乙酯-乙醇(1∶1)、料液比为1∶288(g∶mL)、皂化液浓度为0.05mol·L^(-1)、皂化时间为12h,虾青素平均提取率为3.32%。采用响应面法优化有机溶剂提取虾青素的工艺具有可行性,且提取的虾青素纯度较高,杂质少,可用于虾青素的提取。