基于PB+CCD设计法在PFC^(3D)数值模型细观参数标定

采用离散单元法分析岩石物理力学特性时,为了使数值模拟的宏观参数满足分析要求,需对细观参数进行参数标定。首先以单轴压缩和巴西劈裂试验的颗粒流模型模拟物理试验,利用PB(Plackett-Burman)设计方法筛选出对宏观力学参数影响最为显著的细观参数,得到细观参数与宏观力学参数的线性关系式。然后以此为基础采用中心组合设计(CCD设计)方法得出细观参数对宏观力学参数的响应性效果,以及细观参数与宏观参数的非线性关系式,并联立线性与非线性关系式进行多目标规划问题求解。最后基于室内试验结果进行多目标规划问题求解,验证数值模拟结果的准确性。结果表明:细观参数平行黏结黏聚力c和平行黏结抗拉强度σ_(t)对岩石单轴抗压强度与抗拉强度影响最为显著,皆呈现正相关关系;平行黏结模量E_(c)和平行黏结刚度比k_(n)/k_(s)对岩石弹性模量影响最为显著,E_(c)对岩石弹性模量呈现正相关关系,而k_(n)/k_(s)呈现负相关关系;k_(n)/k_(s)对岩石泊松比影响最为显著,呈现正相关关系。

Plackett-Burman设计和响应面法优化荷叶总黄酮的提取工艺

在单因素试验基础上,首先用Plackett-Burman设计对影响荷叶总黄酮得率的因素进行了评价,筛选出具有显著效应的三个因素——乙醇浓度、液固比和提取次数;然后用响应面分析法确定了主要影响因素的最佳提取条件为乙醇浓度67%、液固比34:1(V/m)、提取3次,在此条件下荷叶总黄酮得率的预测值可达3.19%,实测值为3.17%,两者较接近。表明Plackett-Burman设计结合响应面分析法可以很好地对荷叶总黄酮提取工艺进行优化。

Plackett-Burman设计和响应面法优化速冻紫苏籽肉丸的配方

为改善速冻紫苏籽肉丸的品质,运用Plackett-Burman实验、最陡爬坡实验结合Box-Behnken响应面实验对影响速冻紫苏籽肉丸品质的工艺配方参数进行优化。首先用Plackett-Burman设计对影响速冻紫苏籽肉丸的品质的七个因素进行了评价,筛选出具有显著效应的三个因素：紫苏籽、冰水和大豆分离蛋白;然后用最陡爬坡路径逼近最大响应区域;最后采用响应面法确定了主要影响因素的最佳配方工艺为紫苏籽7%、冰水29%和大豆分离蛋白2.5%。经验证实验得到感官评分为22.03分,硬度为2158.83 g,弹性为8.82 mm,内聚性为0.63,相对误差在0.57%~1.61%之间,与预测值很接近,表明Plackett-Burman实验、最陡爬坡实验结合响应面法可以很好地对速冻紫苏籽肉丸的工艺配方参数进行优化,而且制备的紫苏籽肉丸富含多不饱和脂肪酸。

Plackett-Burman设计与星点设计-效应面法优化山楂总黄酮磷脂复合物制备工艺

目的:确定山楂总黄酮与磷脂形成复合物的最佳工艺。方法:以溶剂挥发法制备山楂总黄酮磷脂复合物,以药物与磷脂的复合率为评价标准,采用Plackett-Burman设计对山楂总黄酮磷脂复合物制备工艺影响因素的重要性进行考察,用星点设计对显著性因素的水平进行优化,并且进行多元线性回归与二项式方程拟合,用效应面法预测最佳工艺。结果:投料比例、药物浓度与反应温度对磷脂复合物形成的影响具有显著性意义;二项式方程拟合度高,预测性好,复相关系数r为0.9886,效应面法优选出的最佳工艺为:磷脂与山楂总黄酮以3∶1投料,主药浓度为10 mg/mL,反应温度为40℃,最佳工艺试验验证结果与二项式拟合方程预测结果相差小于2%。结论:应用响应面法优化得到的山楂总黄酮磷脂复合物最佳制备工艺稳定可行,可用于工业生产。

Plackett-Burman设计和响应面法优化单宁酶固态发酵培养基

通过优化单宁酶固态发酵培养基组成,以期最大程度提高产酶活力。首先采用Plackett-Burman设计对固态发酵培养基组分进行重要性筛选,并确定可显著影响单宁酶活力的3种组分:麸皮、水及单宁酸。通过最速上升试验接近最大响应区域后,再经中心组合设计响应面试验建立二次回归模型,发酵培养基最优组成确定为:麸皮9.23 g,水0.78 m L,单宁酸0.76 g,NH4NO31.20 g,Mn Cl20.024 g,Na Cl 0.004 g,Mg SO4·7H2O0.004 g,KH2PO40.004 g。在此条件下发酵单宁酶,酶活力达462.72 U/m L,与模型预测值467.57 U/m L非常接近。结果表明,利用Plackett-Burman设计和响应面法优化单宁酶固态发酵培养基非常有效。

基于PB设计和BBD响应面法优化牡丹籽饼中油脂的超声辅助提取工艺

优化牡丹籽饼中油脂的超声辅助提取工艺。在单因素试验的基础上,采用Plackett-Burman(PB)设计对影响牡丹籽饼中油脂提取的7个因素(粒度、液料比、浸提时间、浸提温度、超声温度、超声时间、超声功率)进行筛选。根据PB试验结果,选择粒度、浸提温度、液料比、超声温度为考察因素,运用BBD响应面法对牡丹籽饼中油脂的超声辅助提取工艺进行优化。结果表明:牡丹籽饼中油脂的最佳提取工艺条件为粒度80目、液料比27∶1、浸提温度45℃、浸提时间4 h、超声温度42℃、超声功率320 W、超声时间35 min,在此条件下,牡丹籽油得率为11.15%。

基于PB设计和BBD响应面法优化葛根-黄连药对提取工艺

目的:优选葛根-黄连药对醇提的最佳提取工艺条件。方法:采用乙醇回流提取法,选择药材粒度、料液比、回流时间、乙醇浓度、回流次数为考察因素,以总黄酮、总生物碱、葛根素、盐酸小檗碱提取量为综合评价指标,采用Plackett-Burman(PB)设计对考察因素进行统计分析;运用Box-Behnken(BBD)响应面法对提取工艺参数进一步优化。结果:最佳提取工艺参数:药材粒度60目、料液比1∶13、回流时间60 min、乙醇浓度75%、回流次数4次;在此条件下,总黄酮提取量120.34 mg·ml^(-1)、总生物碱提取量为56.99 mg·ml^(-1)、葛根素提取量为109.63 mg·ml^(-1)、盐酸小檗碱提取量为39.26 mg·ml^(-1),均与预测值相近。结论:采用PB设计结合BBD效应面法优选的葛根-黄连药对提取工艺合理可行。

用Plackett-Burman设计法分析无核密度仪测值的影响因素

影响无核密度仪(PQI)测值的可能因素有:面层温度、面层水分、面层表面污染、仪器读数次数、仪器差别、仪器测量时放置的方向、仪器底面与沥青面层之间的接触状况。该文根据无核密度仪的检测原理,结合沥青路面现场检测经验,逐一分析了各个因素,提出用Plackett-Burman设计法进行试验分析,并给出试验设计与试验结果分析的具体算例。研究结果表明:该设计方法能够很大程度上减少试验的次数,快速筛选出对无核密度仪测值有显著影响的因素,从而为进一步试验研究提供依据。

Plackett-Burman设计与响应面法优化毕赤酵母产重组抗菌肽LL-37发酵培养基

目的通过优化毕赤酵母产重组抗菌肽LL-37的培养基组成,以最大程度提高重组蛋白产率。方法采用PlackettBurman设计法对培养基中相关影响因素的效应进行评价;然后进行最陡爬坡实验逼近最佳响应面(RSM)区域;最后通过中心组合设计RSM实验建立二次回归模型以确定最佳培养基配方。结果经优化后的培养基发酵产重组蛋白水平相较于初始培养基提高了约22%。结论 Plackett-Burman设计和RSM可以很好地对毕赤酵母产重组抗菌肽LL-37的发酵培养基进行优化。

Plackett-Burman试验法结合星点设计-响应面法优化侧柏叶的纯化工艺

目的:优化AB-8型大孔树脂纯化侧柏叶总黄酮的工艺。方法:采用Plackett-Burman试验法筛选影响侧柏叶纯化的8个因素。在Plackett-Burman试验结果的基础上,选择上样量、乙醇质量分数、乙醇洗脱量为自变量,结合星点设计-响应面法,每个因素设计5个水平,优化侧柏叶总黄酮的纯化工艺。结果:AB-8型大孔树脂纯化侧柏叶总黄酮的最佳工艺条件为:40 mL湿树脂的上样量为14.40 g,乙醇质量分数为82%,乙醇洗脱量为187 mL。验证试验的总OD值为1.0671,与模型预测值接近。结论:Plackett-Burman试验结合星点设计-响应面法优化AB-8型大孔树脂纯化侧柏叶总黄酮工艺的方法预测性好、稳定可行。

Plackett-Burman与Box-Behnken设计-效应面法优化射干总黄酮磷脂复合物制备工艺研究

目的:优化射干总黄酮磷脂复合物的制备工艺。方法:以溶剂挥发法制备射干总黄酮磷脂复合物,以药物与磷脂的复合率为评价指标,以Plackett-Burman试验设计对射干总黄酮磷脂复合物制备工艺关键影响因素进行筛选,采用Box-Behnken设计和多元数学统计矩模型对制备工艺参数和复合率的相关性进行考察,建立二次多项式回归方程,确定制备工艺最佳参数。结果:磷脂与药物投料比例、药物浓度与反应温度对磷脂复合物形成的影响具有显著性;二项式方程拟合度高,预测性好,复相关系数r为0.9661,效应面法优选出的最佳工艺为:磷脂与射干总黄酮投料比例为2∶1,药物浓度为15 mg/m L,反应温度为30℃,最佳工艺试验验证结果与二项式拟合方程预测结果相差小于3%。结论:应用效应面法优化得到的射干总黄酮磷脂复合物最佳制备工艺稳定可行,可用于工业生产。

PB试验结合BBD响应面法优化纳豆γ-聚谷氨酸发酵条件

为探究发酵纳豆γ-聚谷氨酸(poly-γ-glutamic acid,γ-PGA)产量和感官品质的最佳发酵条件,本实验以纳豆发酵后的γ-PGA产量和感官评价的综合评分为指标,利用单因素实验、Plackett-Burman试验设计、最陡爬坡试验和Box-Behnken响应面法优化纳豆发酵工艺。确定纳豆的最佳发酵条件为:大豆浸泡pH7.2,发酵温度37.10℃,发酵时间24.20 h,接种量4.00%,装瓶量19.90%,在此优化条件下,γ-PGA产量达3.65 mg/g,感官评分为31.67,综合评分为10.04,实验结果与模型预测值无显著性差异,稳定可靠。

应用Plackett-Burman试验设计法筛选生物强化系统脱氮效果的影响因素

影响生物强化SBR工艺处理高盐废水脱氮效果的不确定因素有p H、DO、C/N、初始氨氮浓度、盐度、投菌量和污泥浓度(MLSS)。本研究通过对各个因素的逐一分析,提出用Plackett-Burman(PB)设计法进行试验设计,再利用其分析功能对试验结果进行具体分析。研究结果表明:PB设计方法能够很大程度上减少试验的次数,快速筛选出对生物强化SBR系统脱氮效果有显著影响的因素,并建立数学模型,从而为下一步系统启动优化提供理论依据。

PB设计结合BBD响应面法优化苦参切制工艺研究

目的研究苦参的最佳切制工艺条件。方法基于单因素试验结果,采用Plackett-Burman(PB)设计结合Box-Behnken(BBD)响应面法试验,选取浸泡时间(A)、闷润时间(B)、切片厚度(C)、干燥温度(D)和干燥时间(E)作为5个实验考察因素,以HPLC法测定槐果碱、苦参碱、氧化槐果碱、槐定碱和氧化苦参碱5种生物碱的总含量作为评价指标来考察苦参的最佳切制工艺条件。结果苦参的最佳切制工艺条件是称取苦参药材50 g,浸泡30 min,闷润23 h,切成3 mm的厚片,在80℃下干燥时间4 h,此工艺条件下5种生物碱的总含量最高。验证实验也得出优选出的苦参切制工艺条件具有很好的重现性,模型的预测性好。结论PB设计结合BBD响应面法方法可信度高,所优选的工艺稳定可靠,可作为炮制工艺的优化方法,且不同炮制工艺条件对苦参中5种生物碱的含量影响很大。

Plackett-Burman设计和响应面法优化黑果小檗果实总黄酮超声提取工艺

目的优化黑果小檗干燥果实总黄酮超声提取工艺。方法采用Plackett-Burman(PB)设计评价影响超声提取黑果小檗果实总黄酮得率的因素,筛选了3个主要影响因素,经响应面分析法进一步优化,最终得到最佳提取条件。结果黑果小檗干燥果实总黄酮超声提取最优工艺条件为:乙醇浓度64%、液料比29∶1、提取时间32min、超声功率350 W、提取次数3次,总黄酮提取率为6.213%。结论该方法简便、合理,适用于黑果小檗干燥果实中总黄酮的提取。

Plackett-Burman设计结合响应面法优化可溶性微针的制备工艺

研究了制备工艺对可溶性微针的机械、穿刺和吸湿性能的影响,并优化微针的制备工艺。采用Plackett-Burman设计筛选主要影响因素,运用Box-Behnken设计-响应面法优化微针的制备工艺。通过3D显微镜和扫描电子显微镜观察微针的外观形态,石蜡膜穿刺法评估微针的穿刺性能,称重法考察微针的吸湿性能,物性分析仪表征微针的机械性能,组织学切片验证微针穿刺皮肤的可行性。结果表明,微针韧脆材料比(P=0.0023)、药物占比(P=0.0075)、固化温度(P=0.0013)、空气流速(P=0.0027)和离心时间(P=0.0028)对穿刺性能具有显著影响;微针韧脆材料比(P=0.0177)对机械性能具有显著影响;各种因素对吸湿性能无显著影响。最优微针制备工艺参数为:韧脆材料比:9,50,药物占比:6.0%,溶媒占比60%,离心转速4000 r/min,离心时间28 min,离心温度25℃,干燥温度38℃,干燥湿度10%,空气流速0.5 L·min^(-1),微针的刺入深度为(412.03±2.85)μm,与预测值的偏差小于1%。最优微针的应力可达1.3 N/针,可成功刺破角质层。

Plackett-Burman设计和响应面法在食品专业综合实验教学中的应用

为实现食品专业综合实验选题和内容点面结合、基础知识和专业知识有机结合,有效涵盖学科方向的典型试验操作与试验设计分析的目标,设计了课题"产乳酸菌细菌素基因工程菌发酵条件的优化",将近年来广泛应用于食品工艺条件优化等领域的理论优化方法 Plackett-Burman设计和响应面法应用到食品专业综合实验教学项目中,优化基因工程菌的发酵条件,以期得到最大量的可溶性融合蛋白。食品专业学生通过此项专业综合实验训练,可熟练掌握该优化方法,并可应用在食品工艺、质量控制、安全检测等需要条件优化的试验方案中。该项目可为食品专业相关实验教学改革提供参考与借鉴。

Plackett-Burman试验设计联用Box-Behnken响应面法优化脂肪替代物的制备

为改善作为脂肪替代物的复配凝胶的品质,运用Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验结合Box-Behnken响应面法对影响复配凝胶品质的配方参数进行优化。首先用Plackett-Burman试验设计对影响复配凝胶品质的8个因素进行评价,筛选出具有显著效应的4个因素:卡拉胶、乳清蛋白、水及碳酸钠的添加量;然后用最陡爬坡试验逼近最大响应区域;最后采用响应面法确定了各影响因素在最佳配方中的质量比例为卡拉胶-乳清蛋白-水-碳酸钠-魔芋精粉-明胶-大豆分离蛋白-植物油=1.19∶1∶254.52∶2∶6∶1.5∶1∶18.4。由验证实验可知,优化配方制得复配凝胶的硬度为6.96 N,感官弹性为49.41%,咀嚼性为4.14 mJ,白度值为49.44,收缩率为48.33%,质量损失率为45.77%,相对误差在0.85%~1.7%之间,与预测值接近。结果表明:Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验结合响应面法可以很好地对复配凝胶的配方参数进行优化,且制备的复配凝胶能较好地模拟中式香肠中的动物脂肪。

Plackett-Burman设计和响应面法优化枇杷叶粉保健面包生产工艺

将枇杷干叶打磨成粉,添加到高筋小麦粉中制得枇杷叶粉保健面包。通过Plackett-Burman设计、最陡爬坡试验及响应面法优化试验,确定最佳工艺条件。首先采用Plackett-Burman设计对影响枇杷叶粉面包品质的七个因素进行评价,筛选出具有显著效应的四个因素:枇杷叶粉添加量、白砂糖添加量、酵母添加量和上火焙烤温度;用最陡爬坡路径逼近最大感官得分;采用响应面法确定枇杷叶粉保健面包的最佳工艺为:高筋小麦粉100 g,枇杷叶粉添加量4.36 g,白砂糖添加量26.32 g,酵母添加量1.33 g,食盐添加量1.2 g,鸡蛋添加量12 g,黄油添加量10 g,纯牛奶添加量50 g,上火焙烤温度190℃,下火焙烤温度170℃,焙烤时间30 min。采用该工艺生产的枇杷叶粉保健面包色泽均匀,呈淡绿色,面包组织紧密有弹性、耐咀嚼,风味口感俱佳,产品感官评分为94分。

Plackett-Burman设计结合响应面法优化苦参中氧化苦参碱提取工艺

优选苦参中氧化苦参碱的最佳提取工艺。通过单因素试验确定最佳提取水平,然后结合Plcakett-Burman试验设计筛选出关键因素,采用Box-Behnken响应面法优选氧化苦参碱的最佳提取工艺。氧化苦参碱的最佳提取工艺如下:料液比1:10,提取时间60 min,提取温度40℃,乙醇浓度30%,提取次数3次,氧化苦参碱的提取率可达2.23%。利用该方法优选出的苦参粉中氧化苦参碱的提取工艺稳定可靠,可为氧化苦参碱的开发利用提供参考。