Моделирование механизма и применение процесса перколяции Salvia miltiorrhiza

Jul 06, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 8311 (2023) Цитировать эту статью

125 доступов

Подробности о метриках

Перколяция – распространенный метод экстракции в пищевой промышленности. В данной работе на примере перколяционной экстракции сальвианоловой кислоты B из Salvia miltiorrhiza (Salviae Miltiorrizae Radix et Rhizoma) была построена модель механизма перколяции. Коэффициент объемного распределения рассчитывали по пропитке. эксперимент. Пустотность слоя слоя измеряли с помощью однофакторного перколяционного эксперимента, а коэффициент внутренней массопередачи рассчитывали по параметрам, полученным путем подбора кинетической модели пропитки. После скрининга формулы Вильсона и Геанкоплиса, Коха и Брейди были использованы для расчета коэффициента внешнего массопереноса и коэффициента осевой диффузии соответственно. После подстановки каждого параметра в модель прогнозировался процесс перколяции Salvia miltiorrhiza, при этом коэффициент детерминации R2 у всех был больше 0,94. Анализ чувствительности был использован для того, чтобы показать, что все изученные параметры оказали значительное влияние на эффект прогнозирования. На основе модели было установлено и успешно проверено расчетное пространство, включающее диапазон свойств сырья и параметров процесса. В то же время модель была применена для количественного извлечения и прогнозирования конечной точки процесса перколяции.

Перколяция — распространенный метод экстракции в традиционной китайской медицине. Обычно экстракт помещают в перколятор, в перколятор непрерывно добавляют растворитель и одновременно собирают раствор после экстракции. Среди 1609 препаратов, содержащихся в Китайской фармакопее (Часть I) издания 2020 года, около 9,8% препаратов прошли процесс перколяции, всего насчитывается 157 видов1. Преимущества перколяции заключаются в простоте оборудования и простоте эксплуатации. Преимущество перколяции для экстракции традиционной китайской медицины состоит в том, что процесс является мягким, что способствует получению термически нестабильных компонентов или компонентов и т. д. Недостатком является большой расход растворителя и длительное время экстракции2.

Современные методы моделирования процесса перколяции включают статистическое моделирование и механистическое моделирование. Статистическое моделирование является наиболее часто используемым методом моделирования при исследовании процессов перколяции.

Цао Хуэй использовал конструкцию Бокса-Бенкена для изучения влияния концентрации этанола, времени погружения и скорости перколяционного потока на общее содержание сапонина и общую скорость экстракции сапонина в процессе перколяции. Было использовано полиномиальное моделирование второго порядка, которое в дальнейшем использовалось для оптимизации параметров процесса3. Чэнь Вэйлинь и др. исследовали три параметра: концентрацию этанола, дозировку растворителя и скорость перколяционного потока в процессе перколяционной экстракции настойки Qixue Shuangbu Tinctura с помощью конструкции Бокса-Бенкена и создали полиномиальную модель второго порядка с концентрацией индексных компонентов и экстрактов как индикаторы проверки, затем оптимизировали параметры4. Метод моделирования вышеуказанной работы прост, и расчет нетруден, но не учитывается влияние разницы в качестве лекарственных средств между партиями.

Ван Сяоюй использовал идею упреждающего управления для оптимизации параметров процесса переработки софоры желтоватой Alt. и перколяция Heterosmilax japonica Kunth. Они использовали полином второго порядка, чтобы создать количественную модель на основе информации о качестве сырья, параметрах процесса и эффекте процесса перколяции. Затем в модель была введена информация о качестве новых партий лекарственных препаратов, чтобы можно было рассчитать оптимизированные параметры процесса перколяции5. Идея состоит в том, чтобы отрегулировать параметры процесса в соответствии с колебаниями качества сырья между партиями, что способствует стабилизации качества перколяционного экстракта между партиями. Этот метод может отражать разницу в качестве сырья в модели, но его сложно применить к другому перколяционному оборудованию.