Box-Behnken Design-响应面法优化碱水解人参茎叶三醇皂苷制备人参皂苷Rg_(2)工艺研究

目的:利用Box-Behnken Design-响应面法优选制备人参皂苷Rg_(2)的最佳工艺参数。方法:以碱解反应的碱度、温度、时间作为考察因素,人参茎叶三醇皂苷中人参皂苷Rg_(2)含量作为评价指标,运用Design-Expert 8.0.5b软件对工艺参数进行优化并获得最佳工艺参数。结果:经优化得到碱水解人参茎叶三醇皂苷制备人参皂苷Rg_(2)的最佳工艺参数:反应碱度7.4%、反应温度187℃、反应时间5 h。验证试验表明,在此工艺参数下可将人参皂苷Rg_(2)含量提高至9.84%,且工艺稳定。结论:经过优化的工艺可有效提高人参茎叶三醇皂苷中人参皂苷Rg_(2)含量。

Box-Behnken Design-响应面法结合遗传算法和直接搜索算法优化北沙参糖类化合物的提取工艺研究

目的:明确Box-Behnken Design-响应面法、遗传算法与直接搜索算法三种方法在中药提取工艺优化方面的应用,确定北沙参糖类化合物的最佳提取条件。方法:采用水加热回流法提取北沙参糖类化合物,以药材粒度、提取时间和液料比为考察因素,以北沙参糖类化合物的提取率为评价指标,采用Box-Behnken Design-响应面优化法(BBD)进行试验设计,建立数学模型并获得目标函数;使用遗传算法和直接搜索算法搜索确定各因素的最佳取值。结果:北沙参糖类化合物的最佳提取工艺条件为:药材粒度为150目,提取时间为3.2 h,液料比为49 mL/g。提取率可达38.783%。结论:该工艺可用于北沙参糖类化合物的提取,且BBD结合遗传算法与直接搜索算法在中药提取工艺优化方面具有一定优越性。

Box-Behnken Design-响应面法优化绿原酸转化为新绿原酸的工艺研究

利用Box-Behnken-响应面法优化绿原酸转化为新绿原酸的工艺条件。在单因素实验基础上,采用Box-Behnken Design实验设计,考察反应温度、反应时间及p H值对新绿原酸产率的影响,优化绿原酸转化为新绿原酸的工艺参数,得到模型预测公式。优化条件为:反应温度107℃,反应时间60 min,p H值为4.72时新绿原酸产率为64.20%,与模型预测值接近,方程拟合良好。采用优选工艺制备新绿原酸并精制纯化,分别运用HPLC、1H-NMR、13C-NMR、ESI-MS等方法对其进行含量测定和结构表征,结果表明纯化后纯度达98.78%,收率为87.37%。

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。

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。

响应面法优化黑桑椹黄酮超声波提取工艺

为优化黑桑椹总黄酮超声波提取工艺,以库尔勒市阿瓦提乡采摘园种植的黑桑椹果实为原料,在单因素试验结果的基础上,分别选取乙醇体积分数、提取温度、提取时间、液料比4个因素开展Box-Behnken中心组合试验,利用Design-Expert 8.06软件对结果进行分析和优化。结果表明,黑桑椹中黄酮类物质的最佳提取工艺条件为:乙醇体积分数60%,提取温度70℃,超声时间40 min,液料比30∶1(mL/g)。在此工艺条件下,黑桑椹黄酮类物质提取量为9.565 mg/g。说明应用响应面法所得到的提取工艺参数可行性强、可靠性高。

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。

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。

响应面结合模糊数学感官评价法优化油橄榄果渣曲奇饼干的配方及其品质测定

【目的】开发油橄榄果渣曲奇饼干。【方法】以低筋面粉、黄油和鲜鸡蛋为材料复配陇南油橄榄果渣、麦芽糖醇、金耳和纹党多糖,添加碳酸氢钠和氯化钠等食品添加剂研制油橄榄果渣低糖复合曲奇饼干,采用响应面结合模糊数学感官评价法优化了配方,对其抗氧化性、理化指标和微生物指标进行了检验。【结果】油橄榄果渣添加量为15%、麦芽糖醇添加量为30%、金耳添加量为10%和纹党多糖添加量为0.35%,曲奇饼干形态完整,断面结构细密、无粉末,硬度适中,薄厚均匀、口感细腻、咀嚼性好,酥脆、无颗粒感,油橄榄风味突出,气味协调、颜色均一卫生指标符合国家标准,具有很好的营养价值和抗氧化功能。【结论】为油橄榄果渣的进一步利用提供了参考。

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。

响应面优化法制备“腾药”乳膏及其镇痛作用研究

目的:将“腾药”熥剂制备为“腾药”乳膏,并对比研究“腾药”熥剂和“腾药”乳膏的镇痛作用,为“腾药”熥剂的开发利用提供参考。方法:通过单因素筛选和Box-Behnken响应面法,筛选出“腾药”乳膏基质的最佳处方工艺,以乳膏的外观均匀性、离心稳定性、涂布延展性、耐寒稳定性、耐热稳定性5个方面作为评价指标对制备的“腾药”乳膏进行综合评价;运用醋酸扭体法、甲醛致痛模型、热板法对比研究“腾药”熥剂和“腾药”乳膏的镇痛作用。结果:最佳“腾药”乳膏处方为载药量0.29 g,硬脂酸用量0.91 g,单硬脂酸甘油酯用量0.50 g。“腾药”乳膏与“腾药”熥剂在醋酸扭体法中疼痛抑制率分别为28.77%、28.74%;甲醛致痛模型实验中“腾药”乳膏第I相、第Ⅱ相小鼠平均累计舔足时间分别为28.83 s、36.00 s;“腾药”熥剂第I相、第Ⅱ相小鼠平均累计舔足时间分别为30.17 s、38.25 s;热板法实验中“腾药”乳膏痛阈提高百分率为90.54%,“腾药”熥剂痛阈提高百分率为69.87%。结论:“腾药”乳膏制备工艺可行,其镇痛效果与“腾药”熥剂相当。

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。

响应面法优化草本风味核桃加工工艺

为研制草本风味即食手剥核桃,以新疆纸皮核桃为原料,着重对杀青条件、浸泡和烘烤条件进行研究。以单因素试验为基础,选择浸泡时间、烘烤温度和烘烤时间3个影响因素的水平,根据BoxBenhnken试验设计,以感官评分为响应值,运用响应面法确定草本风味手剥核桃最优工艺条件。结果表明,核桃的最佳杀青条件为80℃杀青8 h。通过响应面分析建立的回归模型显著,各因素对核桃感官评分的影响顺序为烘烤温度>烘烤时间>浸泡时间。确定草本手剥核桃最佳工艺条件为:烘烤温度80℃,烘烤时间7 h,浸泡时间2.5 min。按照优化的工艺条件加工的草本风味核桃感官品质最佳,核桃色泽美观,核桃仁金黄,草本风味佳,无苦涩味,口感酥脆。研究结果为核桃制品的开发及其产业化利用提供了技术支撑。

响应面法优化皇帝柑精油提取工艺

利用响应面法优化水蒸气蒸馏提取皇帝柑精油的提取工艺条件.探究提取时间、液料比、NaCl添加量、超声波功率对皇帝柑精油得率的影响,确定最佳工艺条件.结果表明,一种皇帝柑精油的最佳提取工艺为提取时间1.6 h、液料比32 mL·g^(-1)、NaCl添加量1.8%,在此条件下皇帝柑精油得率为3.16%,与模型预测最大值3.19%相差无几,说明该提取工艺切实可行.

基于响应面法的铝合金角接激光焊工艺优化

文章选用板材厚度为2 mm的5754铝合金,采用角接的搭接形式,开展激光熔焊焊接试验。以激光功率P、焊接速度v、离焦量Z为试验参数,以焊接接头的最大拉力F为响应指标,建立响应面分析的数学模型。研究结果表明:激光功率、焊接速度、离焦量对最大拉力均有明显影响。激光功率越大、焊接速度和离焦量越小,最大拉力越大。分析所建立的数学模型,确定较优工艺区间,结合焊缝成形的宏观形貌,获取最优工艺参数组合。最大拉力相比于试验组中的最优组提升5.55%。

模糊数学结合响应面法优化酸浆多糖酸奶工艺

以酸浆多糖、纯牛奶为主要原料,加入发酵菌粉进行发酵,研制一款具有独特酸浆香气且营养丰富的酸奶。以感官评分为指标,在单因素试验基础上采用模糊数学评价法与响应面法相结合的方法,优选出酸奶生产工艺。结果表明,当酸浆多糖添加量为2.2%,木糖醇添加量为4.9%,菌粉添加量为0.15%,发酵时间为8 h时,参照此条件制作的酸浆多糖酸奶组织均匀,润滑细腻且香气浓郁,感官评分为87.17分,与预测值相近。

基于响应面法的半柔性路面材料低温性能研究

为提高半柔性路面材料(SFPM)低温抗裂性能,采用橡胶粉与硅烷偶联剂对水泥砂浆进行改性,制备复合半柔性路面材料(R&S-SFPM)。基于响应面分析法以劈裂抗拉强度、抗弯拉强度、最大弯拉应变、弯曲蠕变速率以及平均线收缩系数作为评价指标分析胶粉目数、掺量及硅烷偶联剂用量对SFPM低温性能的影响,并确定了可获得最优低温性能表现的R&S-SFPM掺配比例。结果表明:橡胶粉可提高SFPM的应力松弛能力,使其具有更好的柔韧性;硅烷偶联剂可提高SFPM力学强度。此外,橡胶粉及硅烷偶联剂掺量、胶粉目数均对SFPM低温性能改善效果有较大影响。当胶粉目数为60目、掺量为14%,硅烷偶联剂用量为0.72%时,R&S-SFPM综合低温效果最佳;与普通半柔性路面材料(O-SFPM)相比,R&S-SFPM的劈裂抗拉强度、抗弯拉强度、最大弯拉应变以及弯曲蠕变速率分别提高23.7%、7.6%、29.9%和15.2%。

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。