إجراءات لتقييم كفاءة المرسب لإزالة فرقت الجسيمات من المستخلصات النباتية

الهدف العام من التجربة التالية هو تحديد المواد الندفية التي يمكن أن تحسن إزالة الجسيمات المتناثرة من المستخلصات النباتية. يتم تحقيق ذلك من خلال إعداد تصميم تجريبي لتحديد البوليمرات والمعلمات الأكثر فعالية التي تتحكم في تجميع هذه الجسيمات المشتتة. تحدد الخطوة الثانية تدفق العمل ، والذي يتوافق مع عمليات الوحدة المستخدمة في تطبيق واسع النطاق.

بعد ذلك ، يتم تحضير مستخلصات الأوراق للندف في ظل ظروف مختلفة وتحليلها من أجل قياس التعكر واستعادة المنتج. تظهر النتائج ظروف التلبد المثلى والبوليمرات بناء على تصميم تقييم نموذج التجارب ، والذي نقوم باختصاره إلى DoE. الميزة الرئيسية لهذه التقنية مقارنة بالتوضيح التقليدي باستخدام الترشيح العميق وحده ، هي أنه يمكن زيادة سعة المرشح عدة أضعاف ، مما يقلل من تكاليف العملية الإجمالية.

يمكن أن يزيد التلبد من القطر الفعال للجزيئات ويسهل إزالتها عن طريق الطرد المركزي أو الترشيح. لذلك ، يجب تحديد معلمات العملية البيئية ذات الصلة بإجراء التلبد أولا. عادة ، هناك العديد من هذه المعلمات.

لذا فإن نهج DoE مناسب نظرا لعدم وجود نماذج ميكانيكية. يتم إعداد دائرة الطاقة عن طريق تحديد المعلمات بناء على بيانات الأدبيات والمعرفة السابقة. تشمل المعلمات النموذجية وقت الحضانة بالإضافة إلى نوع البوليمر وتركيزه.

أيضا تحديد النتائج التجريبية المستخدمة لتقييم كفاءة التلبد ، مثل قابلية الترشيح ، قبل التجربة. ثم يتم إدخال هذه المعلومات في نوع دائرة الطاقة المناسب لعدد العوامل التي سيتم التحقيق فيها ودرجة المعرفة المتراكمة بالفعل حول النظام. تم تطوير تدفق العمل ليشمل جميع الخطوات ذات الصلة بالتلبد والمعالجة على نطاق المختبر للمستخلصات النباتية.

يجب أن يكون حجم الكمية صغيرا بما يكفي للسماح بإنتاجية عالية للعينة. وينبغي أن يرتبط أداء معدات المختبر بأداء الأجهزة ذات القياس العملياتي. تزرع النباتات بطريقة تمثل العملية النهائية.

ويتم تحضير جميع المرافق قبل البدء في تجارب الاستخراج والتلبد. يتم تحضير محاليل مخزون الندف بعناية مع مراعاة أي تخفيف مسبق من قبل الشركة المصنعة. يؤدي اختيار نفس تركيز المخزون لجميع المواد الندفية إلى تبسيط عملية سحب العينات اللاحقة، مما يقلل من احتمالية حدوث أخطاء.

يتم تحضير مكونات العازلة ودرجة الحموضة والموصلية لكل محلول مخزون ندف طازج لتتناسب مع ظروف المستخلصات. يتم تحويل جدول دائرة الطاقة إلى مخطط سحب العينة الذي يحدد أحجام محاليل المخزون التي سيتم إضافتها إلى عينات المستخلصات النباتية. يتم تحضير عينات المستخلصات النباتية من أوراق التبغ المحصودة باستخدام المخازن المؤقتة المطابقة للظروف المراد اختبارها في دائرة الطاقة.

أثناء تقليب المستخلص ، يتم تحضير الحصص ، مطابقة الحجم المحدد مسبقا. سيضمن ذلك توزيع الجسيمات المتجانسة في جميع العينات. تتم إضافة المخزن المؤقت للاستخراج إلى كل حصة بحيث يكون لكل عينة نفس الحجم بمجرد إضافة مخزون الندف.

تتم إضافة حجم حل المخزون المحدد في DoE إلى العينة بالتتابع كما هو موضح في أمر التشغيل العشوائي. يتم توزيع البوليمر بشكل متجانس في جميع أنحاء العينة عن طريق هز الأنبوب مباشرة بعد إضافة البوليمر ، مما يضمن أيضا أن نتائج التلبد قابلة للتكرار. يمكن تعديل الطريقة بسهولة لاختبار مجموعات من المواد الندفية أو الإضافة المتكررة لنفس المادة الندفية.

ولكن يجب تنفيذ ذلك في وزارة الطاقة. يتطلب تكوين الكتلة عادة من ثلاث إلى 30 دقيقة من وقت الحضانة. يعد الالتزام بأوقات الحضانة المحددة في دائرة الطاقة أمرا ضروريا لتحقيق نتائج قابلة للتكرار.

يمكن استخدام سرعة ترسيب الكتل أو تعكر المرشحات وقدرات الترشيح لتقييم أداء الندف. من المهم أيضا التأكد من أن البوليمرات لا تتداخل مع منتجات مثل البروتينات. بمجرد التأكد من جودة البيانات ، يمكن نقل المعلومات إلى برنامج دائرة الطاقة.

يتم تحليل البيانات التجريبية باستخدام الأدوات المضمنة في برنامج دائرة الطاقة بما في ذلك تحويل البيانات واختيار العوامل وأدوات مراقبة الجودة. بالإضافة إلى استخدام هذه الأدوات ، يجب أن يتفق النموذج النهائي أيضا مع القوانين الأساسية للفيزياء والديناميكا الحرارية. بمجرد تأكيد جودة النموذج ، يمكن استخدام النموذج للتنبؤ بالظروف المثلى للتلبد.

واستنادا إلى تنبؤات النموذج، يمكن تضييق مساحة التصميم إلى المنطقة الأكثر صلة التي يمكن إعداد دائرة الطاقة الجديدة لها، مع تكرار الإجراء الموصوف من قبل. يمكن بعد ذلك تأكيد النتائج على نطاق تجريبي أو إنتاجي. في هذه الدراسة التمثيلية ، تم اختبار أداء 23 نوعا مختلفا من المواد الندفية الاصطناعية وأربعة مواد ندف طبيعية لقدرتها على تلبد مستخلصات أوراق التبغ باستخدام نهج وزارة الطاقة.

مع الأخذ في الاعتبار المعلمات الخاصة بالبوليمر مثل تركيز البوليمر ونوعه ، ولكن أيضا معلمات العملية ، مثل وقت الحضانة ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة العازلة والتوصيلية. مع تسلسل أربعة تصميمات متداخلة من الوريد الأمثل ، بما في ذلك ما مجموعه حوالي 200 20 مل من المستخلص ، وجدنا أن Polymin P كان أكثر المواد الندفية فعالية لمستخلصات التبغ في نطاق الأس الهيدروجيني من أربعة إلى ثمانية ، طالما كانت درجة الحرارة بين أربع و 30 درجة مئوية. كان وقت الحضانة البالغ 15 دقيقة كافيا للتلبد ، لكن الفعالية انخفضت عند التوصيليات الأكبر من 40 مللي ثانية لكل سم.

ومع ذلك ، أظهر نهج DoE أن Catiofast VSH كان مكملا ل Polymin P ، حيث حقق تلبدا فعالا عند موصليات أكبر من 40 مللي ثانية لكل سم. عندما تم إدخال هذه المواد الندفية في المعالجة النهائية لمستخلصات التبغ ، زادت قدرة مرشحات العمق المنشورة بمقدار 3.2 إلى 5.7 أضعاف ، مما أدى إلى تقليل تكلفة البضائع لهذه الخطوة وفقا لذلك. أكدنا أن الندف لم يقلل من استعادة البروتينات المستهدفة بما في ذلك الجسم المضاد وحيد النسيلة والبروتين الفلوري واللاكتين واللقاح المرشح المختلف.

كما تم تأكيد ظروف التلبد المثلى في دفعة تجريبية بحجم 100 لتر. كما تم نقل نتائج DoE بنجاح إلى مستخلصات التبغ المحضرة بمكبس لولبي بدلا من الخالط القائم على الشفرة مما يؤكد مدى تطبيق المعلومات التي تم جمعها على نطاق واسع. قمنا أيضا بتكييف الطريقة لاختبار مجموعات من المواد الندفية التي عملت بشكل جيد.

بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن تفهم كيفية إعداد تجارب التلبد للمستخلصات النباتية باستخدام نهج وزارة الطاقة.