بررسی تجربی و مدل سازی ریاضی استخراج فوق بحرانی دیوزژنین از میوه ی گیاه تریبیولوس

بیماری دیابت قندی شایع ترین بیماری متابولیک در جهان است که عوارض آن تمام ارگان های بدن را درگیر می کند. دیابت ششمین علت مرگ و میر در دنیا شناخته شده است. تزریق روزانه چند دز انسولین برای بیماران دیابتی امری ضروری است. این کار علاوه بر این که عملی دشوار است، دردناک نیز می باشد و عوارض جانبی زیادی به همراه دارد . ساپونین دیوزژنین یک پیش ماده ی بسیار مهم در سنتز داروهای استروئیدی به شمار می آید و دارای خواص دارویی متعددی مانند خواص ضد دیابتی، خواص ضد سرطانی، درمان بیماری های قلبی- عروقی و درمان مالاریا می باشد. دیوزژنین همچنین نقش مهمی در کنترل سطح کلسترول پلاسما ایفا می کند. گیاه تریبیولوس با نام علمی (.tribulus terrestris l) یکی از مهم ترین منابع گیاهی تولید دیوزژنین به شمار می آید. در مطالعات گوناگون صورت گرفته وجود ساپونین ها، فلاونوئیدها، آلکالوئیدها، لیگنانامیدها و سینامیک اسیدآمیدها در این گیاه گزارش شده است. دیوزژنین در میوه ی گیاه تریبیولوس به صورت یک ترکیب گلیکوسایدی ساپونین استروئیدی وجود دارد و در روش های قدیمی از طریق هیدرولیز اسیدی میوه ی گیاه تریبیولوس تولید می گردید. استخراج فوق بحرانی به ویژه استخراج با دی اکسیدکربن فوق بحرانی به دلیل دارا بودن مزیت هایی چون آتش گیر نبودن، غیر سمی بودن، خلوص بالا و قیمت پایین و عدم وجود باقیمانده ی حلال در دهه های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق، استخراج عصاره و ساپونین دیوزژنین از میوه ی گیاه تریبیولوس با استفاده از دی اکسیدکربن فوق بحرانی در مقیاس آزمایشگاهی انجام شده است و روش رویه ی پاسخ برای بهینه سازی پارامترهای اصلی استخراج استفاده گردیده است. به همین منظور تاثیر پارامترهایی چون فشار، دما ، دبی جریان و زمان دینامیک روی میزان بازیابی عصاره و دیوزژنین مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز رویه ی پاسخ نشان داد که داده های آزمایشگاهی به خوبی به وسیله ی یک مدل چند جمله ای مرتبه دوم برازش می شوند. علاوه بر این مشخص شد که ترم های خطی و مرتبه دوم فشار و زمان دینامیک به همراه اثر متقابل بین فشار و دما تاثیر بسیار مهمی روی میزان بازیابی عصاره و دیوزژنین دارد. همچنین بررسی ها نشان داد که مقادیر بهینه ی پارامترهای استخراج در محدوده ی آزمایش، فشار 23.3 مگاپاسکال ، دمای 44.7 سانتیگراد، دبی جریان 0.74 میلی لیتر بر دقیقه و زمان استخراج 130.9 دقیقه می باشد که تحت این شرایط میزان بازیابی عصاره و دیوزژنین به ترتیب %91.63 و %86.12 پیش بینی می شود. علاوه بر این در تحقیق حاضر، فرآیند استخراج دیوزژنین از میوه ی گیاه تریبیولوس با دی اکسیدکربن فوق بحرانی با استفاده از یک مدل ریاضی مدل سازی گردیده است. در مدل به کار رفته تاثیر پراکندگی محوری در فاز سیال، مقاومت انتقال جرم فیلمی و نفوذ حفره ای در داخل ذرات در نظر گرفته شده است. پارامترهای مدل شامل ضریب نفوذ موثر، ضریب انتقال جرم فیلمی، پراکندگی محوری و پارامتر حلالیت می باشند. سه پارامتر اول از طریق روابط تجربی محاسبه گردیده و رابطه ی هنری برای بیان حالت تعادلی بین فاز جامد و سیال داخل حفره ها استفاده شده است. برای محاسبه مقادیر بهینه ی ثابت هنری از الگوریتم ژنتیک استفاده شد به گونه ای که خطای میانگین مطلق(aad) میان نتایج مدل و داده های تجربی حداقل گردد. مقادیر خطای میانگین مطلق در این تحقیق در محدوده 2 تا 8.44 درصد قرار داشت که بیانگر سازگاری و دقت مناسب مدل استفاده شده می باشد.