超声波耦合酶辅助连续逆流黄芪多糖提取过程的建模、仿真及优化
发布时间：2021-04-17 06:47
随着现代食品药品工业技术的发展,连续逆流提取技术在天然产物有效成分的提取中逐渐被广泛应用;但由于提取过程传质阻力大等原因,仍存在设备流程过长、产品质量不稳定等问题。而将复合酶和超声波作为降低传质阻力的强化手段应用于连续逆流提取过程是有效的解决措施之一,并且符合安全、环保、可持续发展的理念。本研究以具有免疫调节、保护心肌和促进机体代谢等活性的黄芪多糖为提取对象,首先通过超声波及酶辅强化下黄芪多糖静态提取试验,优选出最佳的强化组合方式与最适的提取工艺参数范围,并深入探讨提取过程中关键因素之间的交互作用;第二,为实现最优工艺在连续逆流提取中移植与放大,建立扩散返混数学模型并求解,对中试规模的单流程连续逆流提取器内两相溶质分布进行描述;第三,在数学模型的基础上,嵌入超声波耦合酶解强化与两相内扩散系数关系人工神经网络模型,进而构建出混合模型实现对两种强化手段作用下连续逆流提取过程传质行为的描述;第四,以混合模型为指导,对小型单螺杆连续逆流提取设备内两相流动场、超声场和传质场进行仿真计算。通过改进推进方式和设计换能器排布对多物理场分布强度及均匀性优化,进而优化传质场。本研究的意义在于实现超声波耦合...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
液相内扩散系数测定实验装置示意图
∑（4-7）图4-2 固相内扩散系数人工子神经网络拓扑结构图Figure 4-2 ANN topology diagram of solid-phase diffusion coefficient4.3.4 超声场与酶解强化对液相传质系数影响神经网络模型的构建与 4.3.3 中构建超声波酶解强化对固相内扩散系数影响神经网络模型基本相似，借助 MATLAB R2016a 软件中的神经网络工具箱进行开发。不同之处在于输入节点和输出节点的参数发生改变。输入节点至多为 4 个，分别是超声功率 X1、扩散时间 X2、扩散温度 X3 与水解酶系用量 X4；输出节点参数为 Y1 参考浓度， 作为非独立变量不列入输出节点。因此 ANN 架构是一个 x-n-1 网络，如图 4-3 所示。
附飧ㄖ?粤??媪魈崛〈?氏凳?斯ど窬?油?绲墓菇?43图4-3 液相内扩散系数人工子神经网络拓扑结构图Figure 4-3 ANN topology diagram of liquid-phase diffusion coefficient对数据进行标准化和神经元内运算方式与 4.3.3 相同，但隐含层的最优数量并不同样适用于该子网络，考察了包含 5 到 15 个神经元作为隐含层时神经网络的预测能力，同样根据公式 4-1 以归一化 MSE 评估并优化网络的预测性能。4.3.5 人工神经子网络的导出与混合模型的构建两个人工神经子网络构建并优化完成后，在 MATLAB R2016a 中使用 save 函数保存网络拓扑结构和隐含层神经元对输入层变量的的权重值 和偏置值 。使用语句 w =net.iw{1,1}及 w = net.lw{2,1}提取出输入层到隐含层和隐含层到输出层的权值；使用语句 b = net.b{1}和 b = net.b{2}提取出输入层到隐含层和隐含层到输出层的偏置值。将两个子网络中的所有表达式和拓扑结构以代码形式编写，添加到第三章中的数值求解程序中，构建出完整的带有子神经网络的混合模型。4.3.6 数据处理所有实验均重复三次，取平均值，结果分别使用 SPSS 22.0 和 MATLAB R2016a 中的神经网络工具箱进行统计分析与训练
【参考文献】：
期刊论文
[1]二维阵列换能器声辐射力分布的计算分析[J]. 徐佳新,马建敏. 声学技术. 2018(04)
[2]木瓜蛋白酶辅助提取裙带菜孢子叶多糖的工艺[J]. 熊欣,李楠,姜晓野,孙昊,李冬梅,启航. 食品工业. 2017(11)
[3]模拟连续逆流提取黄柏中小檗碱工艺研究[J]. 谢红旗,季可可,何英杰,曾建国. 天然产物研究与开发. 2017(11)
[4]超声协同电场提取黄花菜多糖的动力学研究[J]. 陆海勤,李毅花,李冬梅,杨日福,杭方学,张丽超,范晓丹. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(09)
[5]动态循环提取法优化桂枝茯苓胶囊的提取终点研究[J]. 王正宽,刘圆,石晓朦,徐桂红,毕宇安,王振中,萧伟. 中药材. 2017(07)
[6]响应面法优化木瓜蛋白酶提取红稗多糖工艺[J]. 苏伟,宋玉,母应春,李泽秀,黎以栾. 食品工业科技. 2017(07)
[7]响应面优化微波-超声波协同提取灵芝三萜工艺及其清除自由基活性[J]. 梁磊,黄清铧,王庆福,安玉兴,李奇伟,张柳莲,康佩姿. 菌物学报. 2017(04)
[8]动态连续逆流提取鲍鱼腹足胶原蛋白的研究[J]. 陈山,陈剑锋,郑向南,谢友坪. 食品工业科技. 2016(14)
[9]连续逆流萃取设备流场的仿真分析[J]. 方杰,李庆忠,吴东新. 轻工机械. 2016(03)
[10]微波辅助碱—酶法提取酵母β-1,3-葡聚糖工艺优化[J]. 杨锡洪,高学丽,解万翠,李子琪. 食品与机械. 2016(02)
博士论文
[1]超声强化液固传质动力学模型与硅中阶梯光栅湿法刻蚀技术研究[D]. 焦庆斌.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[2]应用逆流提取与膜分离技术的中药注射剂新工艺研究[D]. 韩丽.成都中医药大学 2003
硕士论文
[1]超声波强化酶水解提取污泥蛋白质研究[D]. 苗丛瑶.郑州大学 2017
[2]超声场下空化气泡运动的数值模拟和超声强化传质研究[D]. 李林.四川大学 2006
本文编号：3142994
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
液相内扩散系数测定实验装置示意图
∑（4-7）图4-2 固相内扩散系数人工子神经网络拓扑结构图Figure 4-2 ANN topology diagram of solid-phase diffusion coefficient4.3.4 超声场与酶解强化对液相传质系数影响神经网络模型的构建与 4.3.3 中构建超声波酶解强化对固相内扩散系数影响神经网络模型基本相似，借助 MATLAB R2016a 软件中的神经网络工具箱进行开发。不同之处在于输入节点和输出节点的参数发生改变。输入节点至多为 4 个，分别是超声功率 X1、扩散时间 X2、扩散温度 X3 与水解酶系用量 X4；输出节点参数为 Y1 参考浓度， 作为非独立变量不列入输出节点。因此 ANN 架构是一个 x-n-1 网络，如图 4-3 所示。
附飧ㄖ?粤??媪魈崛〈?氏凳?斯ど窬?油?绲墓菇?43图4-3 液相内扩散系数人工子神经网络拓扑结构图Figure 4-3 ANN topology diagram of liquid-phase diffusion coefficient对数据进行标准化和神经元内运算方式与 4.3.3 相同，但隐含层的最优数量并不同样适用于该子网络，考察了包含 5 到 15 个神经元作为隐含层时神经网络的预测能力，同样根据公式 4-1 以归一化 MSE 评估并优化网络的预测性能。4.3.5 人工神经子网络的导出与混合模型的构建两个人工神经子网络构建并优化完成后，在 MATLAB R2016a 中使用 save 函数保存网络拓扑结构和隐含层神经元对输入层变量的的权重值 和偏置值 。使用语句 w =net.iw{1,1}及 w = net.lw{2,1}提取出输入层到隐含层和隐含层到输出层的权值；使用语句 b = net.b{1}和 b = net.b{2}提取出输入层到隐含层和隐含层到输出层的偏置值。将两个子网络中的所有表达式和拓扑结构以代码形式编写，添加到第三章中的数值求解程序中，构建出完整的带有子神经网络的混合模型。4.3.6 数据处理所有实验均重复三次，取平均值，结果分别使用 SPSS 22.0 和 MATLAB R2016a 中的神经网络工具箱进行统计分析与训练
【参考文献】：
期刊论文
[1]二维阵列换能器声辐射力分布的计算分析[J]. 徐佳新,马建敏. 声学技术. 2018(04)
[2]木瓜蛋白酶辅助提取裙带菜孢子叶多糖的工艺[J]. 熊欣,李楠,姜晓野,孙昊,李冬梅,启航. 食品工业. 2017(11)
[3]模拟连续逆流提取黄柏中小檗碱工艺研究[J]. 谢红旗,季可可,何英杰,曾建国. 天然产物研究与开发. 2017(11)
[4]超声协同电场提取黄花菜多糖的动力学研究[J]. 陆海勤,李毅花,李冬梅,杨日福,杭方学,张丽超,范晓丹. 华南理工大学学报(自然科学版). 2017(09)
[5]动态循环提取法优化桂枝茯苓胶囊的提取终点研究[J]. 王正宽,刘圆,石晓朦,徐桂红,毕宇安,王振中,萧伟. 中药材. 2017(07)
[6]响应面法优化木瓜蛋白酶提取红稗多糖工艺[J]. 苏伟,宋玉,母应春,李泽秀,黎以栾. 食品工业科技. 2017(07)
[7]响应面优化微波-超声波协同提取灵芝三萜工艺及其清除自由基活性[J]. 梁磊,黄清铧,王庆福,安玉兴,李奇伟,张柳莲,康佩姿. 菌物学报. 2017(04)
[8]动态连续逆流提取鲍鱼腹足胶原蛋白的研究[J]. 陈山,陈剑锋,郑向南,谢友坪. 食品工业科技. 2016(14)
[9]连续逆流萃取设备流场的仿真分析[J]. 方杰,李庆忠,吴东新. 轻工机械. 2016(03)
[10]微波辅助碱—酶法提取酵母β-1,3-葡聚糖工艺优化[J]. 杨锡洪,高学丽,解万翠,李子琪. 食品与机械. 2016(02)
博士论文
[1]超声强化液固传质动力学模型与硅中阶梯光栅湿法刻蚀技术研究[D]. 焦庆斌.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[2]应用逆流提取与膜分离技术的中药注射剂新工艺研究[D]. 韩丽.成都中医药大学 2003
硕士论文
[1]超声波强化酶水解提取污泥蛋白质研究[D]. 苗丛瑶.郑州大学 2017
[2]超声场下空化气泡运动的数值模拟和超声强化传质研究[D]. 李林.四川大学 2006
本文编号：3142994
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3142994.html
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