超声变频湍动"破壁-传质"中药提取机理及工艺优化的研究

基本信息
批准号:21376014
项目类别:面上项目
资助金额:90.00
负责人:陈娟
学科分类:
依托单位:北京化工大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:侯玉庆,史关正,尹亮,郭青,舒迪,蒋晓龙,辛联庆,陈吉勇
关键词:
工艺优化软测量技术中草药支持向量机超声波变频
结项摘要

Ultrasonic extraction technology has achieved remarkable results in the extraction of finished traditional Chinese medicines field. But, from the perspective of the mechanism, the process of "broken wall-mass transfer" in ultrasonic extracting cannot be fully corresponded with the process of "decoct-boil" in traditional Chinese medicine making. Research the model of "broken wall-seepage-dissolve-mass transfer" in high/low frequency, simulate solving law of motion of the liquid phase turbulent bubble, establish the strength relationship to ultrasonic dual-frequency coupling and the mass transfer coupling model of ultrasonic dual-frequency liquid phase turbulent bubble to complete the research of rhizome herbal mechanism using ultrasonic various frequency turbulence "broken-mass transfer" technology. It can be obtained a self-consistent explanation between the process of "broken wall-mass transfer" in physics and the process of "decoct-boil" in traditional Chinese medicine making. The frequency range of multi-frequency extraction is determined. The acoustic parameters such as ultrasonic frequency, intensity are proposed to be experimental factors of the process optimization. Combine the orthogonal experimental design with the support vector machine. Establish the prediction model of the process parameters. Analyze the impact of various factors on the extraction rate quantitatively. The optimal combination of process parameters is determined. The soft measurement model of extraction processing dynamic parameters is established. Determine the value of dynamic parameters setting control. An extraction device which using the method of ultrasonic various frequency is designed. An online measurement of extraction rate is established. Lay a theoretical system and technical support in forming a scientific ultrasonic extraction method.

超声波提取技术已经在中草药成品提取中取得显著效果,但是超声"破壁-传质"过程与中药材"煎-煮"过程对应描述的机理不详,研究超声高频、低频"破壁-渗流-溶解-传质"模型,模拟求解液相湍动气泡的运动规律,建立超声双频耦合的强度关系,建立液相超声双频湍动气泡的传质耦合模型,完成根、茎、豆、叶类药材超声变频湍动"破壁-传质"的机理研究,可以形成物理"破壁-传质"过程与中药材"煎-煮"过程理论的自洽解说。确定超声多频提取的频率范围,提出将超声波频率、强度等声参数作为工艺优化的实验因素,将正交实验设计与支持向量机方法相结合,建立工艺参数的预测模型,定量分析各因素对提取率的影响,确定工艺参数的优化组合,建立提取过程动态参数的软测量模型,确定动态参数的"约束"控制值,研究设计超声波变频湍动提取装置,建立提取率在线测量方法,为形成科学的超声波提取方法奠定理论体系和技术支持。

项目摘要

课题研究了超声波“破壁—渗流—溶解—传质”的机理,研究了超声萃取过程与传统中草药的“煎—煮”过程对应描述的机理,研究超声的高频对应“破壁“作用,低频对应”传质”作用,通过机理建模和实验数据建模的混合建模方法,模拟求解液相湍动气泡的运动规律,建立了超声双频耦合的强度关系,建立液相超声双频湍动气泡的传质耦合模型,完成根、茎、豆、叶类药材超声变频湍动“破壁—传质”的机理研究,可以形成物理“破壁—传质”过程与中药材“煎—煮”过程理论的自洽解说。确定了葛根,金银花,甘草苷的超声多频提取的双频频率范围,设计超声波变频湍动提取装置的结构。提出将超声波频率参数作为工艺优化的实验因素,将正交实验设计与支持向量机方法相结合,建立工艺参数的预测模型,通过计算机模拟得到提取率的3维视图,和等高线视图,通过等等高线视图的定量分析各因素对提取率的影响,确定工艺参数的优化组合。研究了提取率在线检测的方法,建立了提取率过程动态参数的软测量模型,开发了提取率在线测量的硬件和软件,为形成科学的超声波提取方法奠定理论体系和技术支持。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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