Modellazione del meccanismo e applicazione del processo di percolazione della Salvia miltiorrhiza

Jul 06, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 8311 (2023) Citare questo articolo

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La percolazione è un metodo di estrazione comune nell'industria di trasformazione alimentare. In questo lavoro, prendendo come esempio l’estrazione per percolazione dell’acido salvianolico B dalla Salvia miltiorrhiza (Salviae Miltiorrhizae Radix et Rhizoma), è stato derivato il modello del meccanismo di percolazione. Il coefficiente di ripartizione del volume è stato calcolato in base all'impregnazione. sperimentare. Il vuoto dello strato del letto è stato misurato mediante esperimento di percolazione a fattore singolo e il coefficiente di trasferimento di massa interno è stato calcolato mediante i parametri ottenuti adattando il modello cinetico di impregnazione. Dopo lo screening, sono state utilizzate le formule di Wilson e Geankoplis e di Koch e Brady per calcolare rispettivamente il coefficiente di trasferimento di massa esterno e il coefficiente di diffusione assiale. Dopo aver sostituito ciascun parametro nel modello, è stato previsto il processo di percolazione della Salvia miltiorrhiza e il coefficiente di determinazione R2 è risultato maggiore di 0,94. L'analisi di sensibilità è stata utilizzata per dimostrare che tutti i parametri studiati hanno avuto un impatto significativo sull'effetto di previsione. Sulla base del modello, è stato stabilito e verificato con successo lo spazio di progettazione, compresa la gamma di proprietà delle materie prime e parametri di processo. Allo stesso tempo, il modello è stato applicato all'estrazione quantitativa e alla previsione dell'endpoint del processo di percolazione.

La percolazione è un metodo di estrazione comune della medicina tradizionale cinese. Generalmente, l'estratto viene posto in un percolatore, il solvente viene aggiunto continuamente nel percolatore e contemporaneamente viene raccolta la soluzione dopo l'estrazione. Dei 1609 preparati contenuti nell'edizione 2020 della Farmacopea Cinese (Parte I), circa il 9,8% dei preparati prevedeva il processo di percolazione, per un totale di 157 specie1. I vantaggi della percolazione sono che l'attrezzatura è semplice e l'operazione è facile. Il vantaggio della percolazione per l'estrazione della medicina tradizionale cinese è che il processo è delicato, il che favorisce l'ottenimento di componenti o componenti termicamente instabili, ecc. Lo svantaggio è che il consumo di solvente è elevato e il tempo di estrazione è lungo2.

Gli attuali metodi di modellazione per il processo di percolazione includono la modellazione statistica e la modellazione meccanicistica. La modellazione statistica è il metodo di modellazione più comunemente utilizzato nella ricerca sul processo di percolazione.

Cao Hui ha utilizzato il disegno Box-Behnken per studiare gli effetti della concentrazione di etanolo, del tempo di immersione e della portata di percolazione sul contenuto totale di saponina e sulla velocità di estrazione totale della saponina del processo di percolazione. È stata utilizzata la modellazione polinomiale del secondo ordine e il modello è stato ulteriormente utilizzato per ottimizzare i parametri di processo3. Chen Weilin et al. hanno studiato i tre parametri di concentrazione di etanolo, dosaggio di solvente e portata di percolazione nel processo di estrazione per percolazione di Qixue Shuangbu Tinctura con un design Box-Behnken e hanno stabilito un modello polinomiale di secondo ordine con la concentrazione dei componenti dell'indice e degli estratti come valore indicatori di ispezione, quindi ottimizzati i parametri4. Il metodo di modellazione del lavoro di cui sopra è semplice e il calcolo è facile, ma non viene considerata l'influenza della differenza nella qualità dei medicinali tra i lotti.

Wang Xiaoyu ha adottato l'idea del controllo feedforward per ottimizzare i parametri di processo della Sophora flavescens Alt. e percolazione di Heterosmilax japonica Kunth. Hanno utilizzato un polinomio di secondo ordine per stabilire un modello quantitativo tra le informazioni sulla qualità della materia prima, i parametri di processo e l'effetto del processo di percolazione. Quindi le informazioni sulla qualità dei nuovi lotti di medicinali sono state inserite nel modello, in modo da poter calcolare i parametri ottimizzati del processo di percolazione5. L'idea è quella di regolare i parametri di processo in base alla fluttuazione della qualità della materia prima tra i lotti, il che favorisce la stabilizzazione della qualità dell'estratto di percolazione tra i lotti. Questo metodo può riflettere la differenza di qualità della materia prima nel modello, ma è difficile da applicare a diverse apparecchiature di percolazione.