مدل‌سازی بازده استخراج آنتول رازیانه در ستون RSDC با روش‌ RSM و ANN

محمدی, محمد; بهمنیار, حسین; عزیزپور, هدایت; مرادی, حجت اله

مدل‌سازی بازده استخراج آنتول رازیانه در ستون RSDC با روش‌ RSM و ANN

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، داده‌های آزمایشگاهی به دست آمده از بازده عملیات استخراج جامد-مایع به دو روش سطح پاسخ و شبکه عصبی مصنوعی مدل‌سازی و شبیه‌سازی شد. در این عملیات، آنتول به عنوان اصلیترین ماده مؤثره دارویی موجود در اسانس دانه‌های گیاه رازیانه در تماس با حلال اتانول 70% استخراج شد و بازده عملیات به عنوان تابع هدف قرار داده شد. این عملیات با تغییر در طراحی ستون‌ استخراج مایع-مایع RDC و به کارگیری سینی‌های سوراخ‌دار و طراحی قیف در خروجی برج برای خارج شدن جامد صورت گرفت. به کمک ستون طراحی شده، اثر سه متغیر اندازه ذره‌های رازیانه، سرعت روتور و نسبت حلال به جامد بر بازده استخراج آنتول مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها با ذره‌های ریز شده رازیانه در اندازه‌های 7/1، 1 و 3/0 میلی‌متر، سرعت روتور 90، 135 و 180 دور در دقیقه و نسبت حلال به جامد 10، 15 و 20 برابر انجام شد و چگونگی تغییر پارامترها در آزمایش ها با استفاده از نرم‌افزار Design Expert، به روش سطح پاسخ و نیز با نرم‌افزار MATLAB به روش شبکه عصبی مصنوعی مدل‌سازی و بهینه سازی شد. نتیجه‌های به دست آمده از آنالیزهای GC-MS و GC به عنوان اطلاعات بازده استخراج و مقایسه با نتیجه‌های شبیه‌سازی نرم‌افزاری نشان می‌دهد که با ریزتر شدن اندازه دانه‌های جامد رازیانه، افزایش نسبت حلال به جامد و نیز افزایش سرعت روتور، بازده استخراج آنتول افزایش می‌یابد. همچنین داده های طراحی آزمایش توسط شبکه عصبی مصنوعی مدل‌سازی شد که ضریب همبستگی برای روش RSM و شبکه عصبی به ترتیب 9604/0 و 9955/0 به دست آمد. نتیجه‌ها نشان‌دهنده دقت بالای مدل‌سازی شبکه عصبی مصنوعی نسبت به داده‌های واقعی در قیاس با روش سطح پاسخ می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

انتقال جرم، فرایندهای جداسازی

مراجع

[1] محمدی م.، بهمنیار ح.، عزیزپور ه.، "استخراج اسانس و مواد مؤثره دارویی موجود در دانه‌های گیاه رازیانه با حلال در ستون تماس‌‌دهنده با دیسک مشبک گردان (RSDC)"، شانزدهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران (۱۳۹۷).

[2] خلیقی سیگارودی ف.، جاروندی .، تقی زاده م.، "کاربردهای درمانی گیاهان دارویی"، انتشارات ارجمند، چاپ دوم، (1392).

[3] خواجه‌نوری م.، حقیقی اصل ع.، "بررسی پارامترهای مؤثر در استخراج ترانس-آنتول از دانه‌های انیسون"، فصل‌نامه علوم و فناوری‌های غذایی، (1)1: 3 تا 12 (1392).

[4] شمس اردکانی م.ر.، حاجی آخوندی ع.، جمشیدی ا.ح.، عبدی خ.، "مطالعه روغن فرار کشت بافت رازیانه و مقایسه آن با گیاه کامل"، فصل‌نامه گیاهان دارویی، (11)3: 68 تا 72 (1383).

[5] شاه حسینی ر.، دولتی م.، عزیزی ع.، سفیدکن ف.، "تأثیر مرحله برداشت میوه بر مقدار و ترکیب اصلی در اسانس رازیانه بومی همدان" فناوری تولیدات گیاهی. (2)4: 1 تا 9 (1391).

[6] فنایی ح.ر.، سارانی م.، کوهکن ش.ع.، "بررسی ترکیب‌های شیمیایی اسانس گیاه رازیانه در شرایط منطقه سیستان"، همایش ملی گیاهان دارویی، جهاد دانشگاهی واحد مازندران، مازندران، ایران (1388).

[7] Carvalho Jr.R.N., Moura L.S., Rosa P.T., Meireles M.A.A., Supercritical Fluid Extraction from Rosemary (Rosmarinus Officinalis): Kinetic Data, Extract's Global Yield, Composition, and Antioxidant Activity, The Journal of Supercritical Fluids, 35(3): 197-204 (2005).

[8] Behzad F., Bahmanyar H., Molavi H., Manafi S., Mean Drop Diameter in a Rotating Sieved Disc Contactor, Int. J. Technol., 1: 31-43 (2015).

[9] Jafari Ozumchelouei E., Bahmanyar H., Mansoori S., Simultaneous Investigation of Hydrodynamic Characteristics and Column Mass Recovery of Waste Water of Spearmint Produced in a Hydro-Distillation using RDC Extraction Column, Sep. Sci. Tech., 54(15): 2440-2449 (2018).

[10] Mohammadpour H., Sadrameli S.M., Eslami F., Asoodeh A., Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Moringa Peregrina Oil with Response Surface Methodology and Comparison with Soxhlet Method, Industrial crops and products, 131: 106-116 (2019).

[11] مرادی ح.، مرادی م.، منصوری ی.، یزدی ب.، "مدل‌سازی و بهینه‌سازی فرایند تصفیه پساب پالایشگاه کرمانشاه با استفاده از روش سطح پاسخ و شبکه عصبی مصنوعی"، دومین همایش نفت، گاز و پتروشیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد گچساران، سمنان، ایران (1391).

[12] Ohale P.E., Uzoh C.F., Onukwuli O.D., Optimal Factor Evaluation for the Dissolution of Alumina from Azaraegbelu Clay in Acid Solution using RSM and ANN Comparative Analysis, South African Journal of Chemical Engineering, 24: 43-54 (2017).

[13] محمدی دوست ا.، مرادی ح.، مرادی م.، "مدل‌سازی و بهینه‌سازی حذف رنگ با نانوفوتوکاتالیست TiO₂-Ag₂O به روش شبکه عصبی"، سومین کنفرانس ملی پژوهش‌های نوین در علوم و مهندسی شیمی، بابل، ایران (1396).

[14] Pakravan P., Akhbari A., Moradi H., Azandaryani A.H., Mansouri A.M., Safari M., Process Modeling and Evaluation of Petroleum Refinery Wastewater Treatment through Response Surface Methodology and Artificial Neural Network in a Photocatalytic Reactor using Poly Ethyleneimine (PEI)/Titania (TiO₂) Multilayer Film on Quartz Tube, Applied Petrochemical Research, 5(1): 47-59 (2015).

[15] Agu C.M., Menkiti M.C., Ekwe E.B., Agulanna A.C., Modeling and Optimization of Terminalia Catappa L. Kernel Oil Extraction using Response Surface Methodology and Artificial Neural Network, Artificial Intelligence in Agriculture, 4: 1-11 (2020).