2pc145

II Всероссийская конференция Химия и технология растительных веществ,
Казань, 24–27 июня 2002 г
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ХИМИЧЕСКОЙ КОАГУЛЯЦИИ БЕЛКОВ ИЗ
ЛИСТОСТЕБЕЛЬНОЙ БИОМАССЫ ЗЕЛЕНЫХ РАСТЕНИЙ
Н.И.Пройдак, Саид Эль-Шахат, А.А.Лапин*, А.А.Носов
Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, [email protected]
*Институт органической и физической химии им. А.Е.Арбузова КазНЦ РАН,
Казань, [email protected]
Химическая коагуляция белков с одновременной консервацией сухих веществ (СВ) является одним из
базовых процессов нетрадиционной переработки листостебельной биомассы зеленых растений и их отходов
в продукцию кормового назначения.
В задачу исследований входило изучение, анализ и оптимизация математической модели процесса
химической коагуляции белков очищенного зеленого сока листостебельной биомассы люцерны с одновременной консервацией СВ.
На основании анализа априорной информации и результатов поисковых исследований принята
следующая математическая модель процесса химической коагуляции белков очищенного зеленого сока биомассы в виде "черного ящика" с качественным и количественным описанием варьируемых факторов :
y1 = f12 (x1; x2; x3; x4 ; x5), (1)
где y1 - функция отклика; x1 - фаза вегетации биомассы; x2 - вид коагулянта; x3 - доза коагулянта; x4 - вид
консерванта; x5 - доза консерванта. Интервалы варьирования данных факторов в закодированном виде
представлены в таблице
Таблица. Кодированные значения и интервалы варьирования факторов.
Наименование
Фактора
Фаза вегетации - х1
Вид коагулянта
- х2
Доза коагулянта - х3
Вид консерванта - х4
Доза консерванта - х5
Кодированные значения
-1
0
+1
Бутонизация
Начало
Цветение
Цветения
КНМК
Уксусная
Муравьиная
кислота
кислота
0,2
0,6
1,0
Хлорная известь Пропионовая кислота Формальдегид
0,1
0,4
0,7
Размерность
----%
--%
В качестве функции отклика исследуемого процесса принят коэффициент Кк , характеризующий
степень коагуляции содержащихся в очищенном зеленом соке белков:
Кк = Мпр / Мпl = Мp c p n p / Мl c l n l , (2)
где Мпр и Мпl - массы протеина в протеиновой пасте и очищенном зеленом соке, г, соответственно; Mp и Ml
- массы протеиновой пасты и очищенного зеленого сока, г, соответственно; сp и сl - относительное содержание СВ в протеиновой пасте и очищенном зеленом соке, в.ч., соответственно; пр и пl - относительное
содержание протеина в СВ протеиновой пасты и очищенного зеленого сока, в.ч., соответственно.
Для определения функций отклика y1 - коэффициентов коагуляции Кк при различных сочетаниях
варьируемых факторов х1; х2; х3; х4; х5 использовалась методика планирования многофакторного
эксперимента и матрица трехуровневого плана второго порядка Бокса-Бенкина, содержащая 46 опытов.
Результаты экспериментальных исследований процесса химической коагуляции белков очищенного
зеленого сока люцерны обрабатывались при помощи соотношения (2). Оценка ошибки параллельных
опытов, проведенная на основании критерия Кохрена, подтвердила однородность дисперсии. После проверки значимости коэффициентов регрессии при помощи критерия Стьюдента получена следующая математическая модель процесса химической коагуляции очищенного зеленого сока люцерны с одновременной
консервацией СВ:
y12 = 0,808 + 0,058x2 + 0,04x3 + 0,046x4 + 0,107x5 - 0,057x1x2 - 0,022x2x4 - 0,035x2x5 -0,041x3x4 - 0,02x12 - 0,083x32 0,05x42 - 0,081x52. (3)
Проведенная при помощи F - критерия Фишера проверка подтвердила гипотезу об адекватности
математической модели (3), т.к. Fрасч. = 16,1069 < Fтабл. = 19,47.
На следующем этапе устанавливались для каждого из трех используемых коагулянтов (фактор х2)
дозы их внесения (фактор х3), а также фазу вегетации люцерны (фактор х1), вид и дозы использования
консервантов (факторы х4 и х5), обеспечивающие максимальное значение функции отклика – коэффициента
176
II Всероссийская конференция Химия и технология растительных веществ. Стендовый доклад