主成分分析结合Box-Behnken响应面法优选旋覆代赭汤中酚酸类及黄酮类成分纯化工艺

目的优选旋覆代赭汤中酚酸类及黄酮类成分分离纯化工艺。方法以洗脱流速、醇洗体积分数和醇洗体积为考察因素,采用Box-Behnken响应面法设计试验,HPD400型大孔树脂分离纯化旋覆代赭汤中酚酸类(6个)、黄酮类(3个)成分,超高效液相色谱(UPLC)法测定洗脱液中各成分的含量,紫外-可见分光光度(UV-Vis)法测定洗脱液中总黄酮质量分数。通过主成分分析结合Box-Behnken响应面法,评价模型,预测最佳纯化工艺并验证。结果最佳纯化工艺为,流速2.6 mL/min,醇洗体积分数53%,醇洗体积为2.4 BV。经验证,最佳纯化工艺下总黄酮质量分数为(69.33±1.66)%,绿原酸、咖啡酸、异槲皮苷、异绿原酸B、异绿原酸A、1,5-二咖啡奎宁酸、异鼠李苷、异绿原酸C、槲皮素含量分别为(2.67±0.04)μg/mg、(15.34±0.27)μg/mg、(12.36±0.17)μg/mg、(16.01±0.22)μg/mg、(18.25±0.22)μg/mg、(96.24±1.44)μg/mg、(6.85±0.07)μg/mg、(22.55±0.35)μg/mg、(5.78±0.07)μg/mg。结论优选的大孔吸附树脂纯化旋覆代赭汤中酚酸、黄酮类成分工艺稳定可行,可为进一步药效学研究提供参考。

CRITIC-AHP复合赋权法结合Box-Behnken响应面法优选蜜桑叶炒制工艺

目的优选蜜桑叶的炒制工艺。方法以炒制温度、炒制时间、辅料用量为考察因素,以绿原酸、芦丁、异槲皮苷、紫云英苷、醇溶性浸出物、总黄酮、水分为指标成分,采用CRITIC熵权法及层次分析法(AHP)确定各指标成分的权重,以上述指标成分的综合评分为评价指标,采用Box-Behnken响应面法优选蜜桑叶炒制工艺并验证。结果优选的炒制工艺为加25%辅料,170℃炒制10 min。绿原酸、芦丁、异槲皮苷、紫云英苷、醇溶性浸出物、总黄酮平均含量分别为1.412,1.038,2.207,1.231,31.816,106.702 mg/g,水分平均含量为10.99%。综合评分的理论值为98.019分,实测值(97.585分)与之接近(RSD为0.843%)。结论优选出的蜜桑叶炒制工艺稳定、合理、可行,可为蜜桑叶的工业化生产提供依据。

基于Box-Behnken响应面法与BP神经网络优化雪莲药渣化学成分提取工艺

目的 优化雪莲药渣提取工艺。方法 在测得提取液中绿原酸、芦丁和多糖含量的基础上采用层次分析法(AHP)赋权得到综合评分。以料液比、提取时间和提取次数为考察因素,以综合评分为优选指标,运用Box-Behnken响应面设计和BP神经网络优化雪莲药渣化学成分的提取工艺。结果 Box-Behnken响应面法优化的提取工艺为加9倍量水回流提取3次,每次提取42 min。选择响应面试验中的17组数据作为训练数据和验证数据,BP神经网络预测的优选的提取工艺为加6倍量水回流提取3次,每次煎煮30 min。验证试验结果表明,BP神经网络优化工艺实际综合评分高于响应面法实际综合评分,提示BP神经网络预测的优选的提取工艺更为合理。结论 BP神经网络预测的优选的提取工艺合理、稳定、可行,可为雪莲药渣的二次开发利用提供参考。

基于AHP-EWM结合Box-Behnken响应面法优化黄芩多指标成分的微波提取工艺

结合层次分析法(AHP)-熵权法(EWM),通过单因素实验考察功率、液固比、提取时间、提取次数和粒度对黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素和汉黄芩素得率及出膏率的影响。以综合评分为响应值,利用四因素三水平Box-Behnken(BBD)响应面法优化黄芩的微波提取工艺,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察提取前后药材粉末的微观形态变化。BBD响应面法得到的最优提取工艺条件为:微波功率390 W、液固比56 mL/g、提取时间472 s、粒度80目(180μm),此时黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素得率分别为16.82%、3.46%、0.30%、0.31%,出膏率73.73%,综合评分10.75。该工艺提取效果优于常见的回流提取方法,实现评价结果主客观的内在统一。

Box-Behnken响应面法优选改良型正骨灵活血止痛膏成型工艺

目的:优选改良型正骨灵活血止痛膏成型工艺。方法:基于Box–Behnken响应面法,以蜂蜡用量、混合温度、料液比为影响因素,以传统经验鉴别法与客观物理参数法的综合评分为评价指标,在单因素试验基础上,考察各因素对综合评分的影响,优选最佳的成型工艺条件。结果:蜂蜡用量为1.9%,混合温度为81℃,料液比为2.5∶1 g/mL。验证试验结果综合评分RSD为0.86%。结论:优选得到的改良型正骨灵活血止痛膏成型工艺稳定可行。

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。

基于层次分析法结合 Box-Behnken 设计响应面法优选咽痒咳合剂提取工艺

目的:优选咽痒咳合剂中细辛、厚朴、生姜、紫苏叶挥发油提取工艺和咽痒咳合剂水提工艺。方法:采用Box-Behnken响应面法优化咽痒咳合剂中挥发油的提取工艺。采用HPLC法同时测定咽痒咳合剂中甘草苷、射干苷、迷迭香酸、次野鸢尾黄素、和厚朴酚、厚朴酚的含量,并对6种成分的提取效果进行综合评分,采用层次分析法结合Box-Behnken响应面法优化咽痒咳合剂的水提工艺。结果:咽痒咳合剂最优提取工艺为:按处方比例称取含挥发油药材细辛、厚朴、生姜、紫苏叶,加10倍量水,浸泡1 h,提取7 h,提取完挥发油后,水提液另器保存;滤渣与桑叶、制半夏、射干、麻黄、茯苓、桔梗、甘草、蝉蜕8味药材共水提取,加14倍量水,提取2.5 h,提取3次,趁热过滤,滤液与上述水提液、挥发油蒸馏液合并,弃滤渣,滤液浓缩定容至500 mL,即得。结论:采用响应面法建立的模型相对准确,优选的咽痒咳合剂提取工艺方法可行,为咽痒咳合剂的质量控制提供参考。

熵权法-层次分析法结合Box-Behnken响应面法优化雪莲益肾方的提取工艺

目的 优选雪莲益肾方的提取工艺。方法 以雪莲益肾方中总黄酮、松果菊苷、毛蕊花糖苷含量及出膏率为考察指标,采用熵权法-层次分析法确定各指标的综合权重系数;以提取时间、料液比和提取次数为考察因素,上述各指标的综合评分为评价指标,基于Box-Behnken响应面法设计实验,优化雪莲益肾方的提取工艺。结果 雪莲益肾方的最优提取工艺为提取时间2 h、料液比1∶12、提取次数3次。3次验证实验的平均综合评分为96.40分(RSD为0.28%),与模型预测值的偏差为0.98%。结论 本研究优化后的工艺稳定可行、重复性好,可为雪莲益肾方的提取工艺提供参考。

层次分析法结合Box-Behnken响应面法优化炙黄芪炒制工艺

目的 优选传统炒制黄芪的炮制工艺。方法 以炙黄芪中毛蕊异黄酮葡萄糖苷、芒柄花苷、黄芪皂苷Ⅰ、水溶性浸出物的含量及外观性状评分为考察指标,以炒制温度、炒制时间、蜜水比3个因素为考察因素,采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)结合设计-响应面法(Box-Behnken)考察对炙黄芪炮制工艺的影响,找出最佳炮制工艺,并进行验证实验。结果 炙黄芪的最佳炮制工艺是炒制温度139.41℃、炒制时间6.040 min、炼蜜与水的比例为1∶0.680 2。结论 该炮制工艺参数稳定可行,可为炙黄芪规范化生产提供依据。

层次分析-熵权法联合星点设计-响应面法优选胆汁制陈皮炮制工艺及饮片色度与成分相关性分析

目的研究胆汁制陈皮炮制的最佳工艺参数,明确饮片色度与主要成分之间的关系。方法采用星点设计-响应面法,以辅料用量、蒸制时间、干燥时间、干燥温度为考察因素,以橙皮苷、川陈皮素、橘皮素、牛磺胆酸钠含量及外观性状、醇浸出物含量为评价指标,采用层次分析-熵权法对各评价指标赋予相应权重,计算总评归一值,优选最佳炮制工艺;采用相关性分析和回归分析研究饮片色度与主要有效成分含量的相关性,构建色度-成分的回归方程。结果胆汁制陈皮最佳炮制工艺为每100g陈皮用20g蛇胆汁浸渍完全后,蒸制15min,45℃干燥162min。饮片色度值L^(*)、b^(*)值与橙皮苷、川陈皮素、橘皮素、牛磺胆酸钠4种成分含量均具有显著相关性,a^(*)值仅与牛磺胆酸钠含量具有相关性;构建了L^(*)、b^(*)值与4种成分含量及a^(*)值与牛磺胆酸钠含量的线性回归方程。结论采用星点设计-响应面法优化的胆汁制陈皮炮制工艺具有合理性、可行性,饮片色度与成分含量具有显著相关性。

响应面分析法优化减压热脱附技术处理油基钻屑

采用减压热脱附技术处理油基钻屑,考察了热脱附温度、热脱附时间和系统真空压力对脱油率的影响,在此基础上,采用响应面分析法建立了各因素与脱油率之间关系的数学模型,优化了工艺参数。实验结果表明,在热脱附温度350~450℃、系统真空压力-0.07~-0.09 MPa、热脱附时间60~90 min的条件下,脱油率可达98%以上。各因素对脱油率的影响依次为热脱附温度>系统真空压力>热脱附时间;在热脱附温度420℃、系统真空压力-0.08 MPa、热脱附时间80 min的最佳工艺条件下,平均脱油率为98.67%,与模型计算值(100%)仅相差1.33%,剩余固体的平均含油率为0.37%。回收油的组分与0号柴油基本一致,可用于配制钻井液。剩余固体中未发现重金属元素和放射性元素,能够满足《页岩气勘探开发油基岩屑处理方法及控制指标》(GB/T 41518—2022)中“可用于油气田建设基础材料”的要求。

基于层次分析联合Box-Behnken响应面法优选升陷汤提取工艺的关键技术参数

目的基于层次分析联合Box-Behnken响应面法,优选升陷汤现代提取工艺的关键技术参数,并予以验证。方法以黄芪甲苷、知母皂苷BⅡ、桔梗皂苷D、干膏得率的综合评分为评价指标,采用层次分析法确定这四个指标的权重系数,通过单因素实验设计,考察加水倍数、提取时间、提取次数三个因素对提取工艺的影响趋势,采用Box-Behnken响应面法进一步研究与探讨关键技术参数,并进行验证实验。结果基于层次分析联合Box-Behnken响应面法筛选出的升陷汤现代提取工艺的关键技术参数:全方药材加水倍数为11.18倍,提取时间为3.00小时,煎煮次数为2次。三批验证实验综合评分为99.64%。结论基于层次分析联合Box-Behnken响应面法优选的升陷汤提取工艺关键技术参数稳定可靠。

基于相关性分析和响应面法的复合旋流器结构参数优化

为了提高旋流器优化参数的准确性,得到其在结构优化中的最优解,以一种新型复合旋流器为研究对象,基于相关性的单因素分析寻优法,以相关性分析的结果来指导优化范围的选取,提高其结构参数优化范围的准确性。结合响应面优化方法,以分离效率为优化目标,确定旋流器的最优结构参数,建立了分离效率和结构参数之间的回归模型。结果表明:不同的结构参数和各性能指标之间的显著关系并不相同,根据相关性分析的结果确定各结构的优化范围为:上锥角为0°~4°,下锥角为8°~12°,底流口直径为12~16 mm;响应面优化得到旋流器最优结构为:上锥角为2.565°,下锥角为11.719°,底流口直径为12.889 mm,在本组参数下旋流器固体分离效率达到了99.945%,气体分离效率达到了93.807%。为旋流器的结构优化提供了一种新方法。

响应面法优化糖精生产新工艺及产物分析

研究以传统的苯酐法生产糖精过程为基础,对糖精生产工艺中的氨化反应,采用去甲苯的工艺条件,用环保溶剂水替代有机溶剂。在单因素优化的基础上,通过响应面优化法,建立相关的实验模型,分析了对反应影响较大的温度、配比和反应时间等参数之间的交互作用的影响以及对产品收率的影响。经优化后的最佳的工艺条件为n(氨水)∶n(2-甲氧羰基苯磺酰氯)=4∶1,反应温度为73.94℃,反应时间为31.80 min,此条件下糖精收率为88.85%。优化后的工艺条件不仅减少了甲苯等有机溶剂在生产过程中的风险,而且新生产工艺的反应条件温和相比与甲苯溶剂下的生产条件收率也有所提高。

基于主成分分析和响应曲面法的植物基肉丸配方优化

为解决现有植物基肉丸存在的质地松散和蒸煮时损失率较高等问题,以豌豆组织蛋白为主要原料,探究亚麻籽胶、琼脂、魔芋胶等天然食品胶体对植物基肉丸质地和口感的影响,以提升植物基肉丸的最终品质。本研究通过单因素实验及相关性分析,以质构特性(硬度、弹性、咀嚼性)、蒸煮特性(蒸煮损失率、组织吸水率)、感官评分为考察指标评价植物基肉丸的品质特性,并采用响应面-主成分分析方法优化植物基肉丸的添加剂配方。结果表明:复配添加剂配方为亚麻籽胶质量分数为0.990%、琼脂质量分数为0.595%、魔芋胶质量分数为0.952%时,所制备的植物基肉丸具有较高的硬度、弹性及咀嚼性,且蒸煮损失率较低,产品综合得分最高为1.99。验证实验也表明该最佳添加剂配方具有很好的重现性,模型预测性较好。

基于响应面分析法的微型旋流器结构参数优化

针对常规双锥旋流器对小粒径油滴难以分离的问题,设计了一种主直径为20 mm的微型旋流器。为进一步增强微型旋流器的分离性能,利用PB试验和响应面分析法的CCD (中心组合设计)试验对影响微型旋流器分离性能的结构参数进行优化。PB试验对影响微型旋流器分离性能的6个因素进行了评价,筛选出具有显著效应的大锥角和溢流管直径两个因素;采用RSM试验设计确定了主要影响因素的最优结构参数值:大锥角为15.28°和溢流管直径为7.25 mm;明确了大锥角与溢流管直径对分离效率的交互影响关系,分别构建了分离性能与待优化参数的数学模型。通过数值模拟,对完成结构优化的微型旋流器进行分离性能验证,结果表明,分离效率较优化前的91.15%提升至优化后的93.77%,分离效率可提升2.62个百分点,该研究为微型旋流器分离性能的进一步提升提供了优化思路。

基于响应面法的PC 箱梁桥病害成因敏感性分析

基于响应面法通过抽样计算有限元模拟结果,建立了预应力混凝土(Prestressed Concrete,PC)连续箱梁桥典型病害的函数关系,研究PC连续箱梁桥开裂和下挠的病害成因以及影响因素权重。响应面方程包含7个结构参数和4个结构响应,从敏感因子和敏感百分比分析病害成因和影响因素的关联性。结果表明:悬臂顶板束、中跨合龙束和腹板束预应力损失是造成箱梁挠度过大的主要原因,三者的敏感百分比分别为35.0%、21.7%和19.9%。中跨合龙束和悬臂顶板束预应力损失是造成跨中箱梁底板横向裂缝的主要原因,二者敏感百分比分别为46.1%和36.1%。悬臂顶板束预应力损失是造成墩顶箱梁顶板横向裂缝的主要原因,敏感百分比达到67.8%。腹板束、悬臂顶板束、中跨合龙束和竖向预应力束的预应力损失是造成腹板斜裂缝的主要原因。

基于响应面分析法的碱矿渣砂浆强度和收缩性能影响因素分析

研究了不同影响因素以及因素交互作用对碱矿渣砂浆的抗压强度和收缩性能的影响,通过设定膨胀剂掺量、减缩剂掺量、玄武岩纤维体积掺量等3个因素的不同水平,采用响应面分析法设计试验并建立抗压强度和干燥收缩的预测模型,并对优化结果进行试验验证。结果表明:模型失拟项不显著,试验数据与模型不相关程度不显著,模型可信,且试验的精确度和可信度高;3个因素对抗压强度的影响敏感程度为:膨胀剂>玄武岩纤维>减缩剂;3个因素对碱干燥收缩率的影响敏感程度为:减缩剂>膨胀剂>玄武岩纤维。对比模型最优化预测结果与验证试验结果发现,二者的抗压强度和干燥收缩率相对误差分别为2.2%和2.5%,说明使用响应面分析法进行理论分析获得的预测结果与碱矿渣砂浆的抗压强度和干燥收缩率实测结果相匹配。

基于响应面法的桥梁抗船撞可靠度分析

为解决桥梁抗船撞可靠度分析中影响因素选取的问题,基于响应面法建立包含船舶因素和桥梁因素的响应面函数来计算在不同响应面函数下的桥梁抗船撞可靠度,并对桥梁的墩顶位移和失效年限进行可靠度分析。研究结果表明:1)影响因素的灵敏度与桥梁抗船撞的安全性正相关,高灵敏度因素对可靠度的影响较大;2)多种影响因素的选取会导致试验繁琐,且低灵敏度的因素可能在分析中失效,而“中性”因素则显示出较好的适用性;3)选取15 mm的墩顶位移允许值来分析桥梁抗船撞可靠度和失效年限可靠度比较符合实际情况。

基于响应面法的应变测量精度因子的分析与优化

应变计是诊断结构杆件健康状态的重要传感器,不同应变计其测量精度不同,为研究应变计达到更高测量精度所要求的条件,对应变计敏感栅结构参数及所处的环境温度进行了优化分析。首先,采用有限元计算方法分析了敏感栅栅丝长度、栅丝长宽比以及温度对测量精度的影响;然后,利用design-expert建立了测量精度的响应面模型,并利用评价函数法对响应面模型进行了优化,得到了最优的参数组合;最后,通过格构式杆件的拉压试验进行了优化验证。研究结果表明:敏感栅长宽比存在中间最优值;测量精度不随敏感栅长度的增加而提高;25℃是较佳的测量环境温度;利用评价函数法对响应面模型优化得到了最优参数组合,即L=4 mm,H=2 mm,T=25℃,通过试验验证了优化后的参数组合较优化前使应变计的测量精度有了明显的提高,较优化前提高了3.760%。对建立的应变计测量精度响应面进行优化,可明显降低所研究因子的叠加效应对应变计造成的测量误差,该研究方法为应变计的设计与选择提供了有效依据。