بررسی تجربی، بهینه سازی شرایط عملیاتی و مدل سازی ریاضی استخراج فوق بحرانی ترکیب کوئرستین از گلبرگ های گیاه گل محمدی

گیاه گل محمدی که در اکثر نواحی ایران رشد می کند منبعی از ترکیبات فلانوئیدی همچون کوئرستین و کامفرول است که این ترکیبات آنتی اکسیدانی به طور گسترده ای در صنایع دارویی، درمانی مورد استفاده قرار می گیرند. کوئرستین یک ترکیب پلی فنولی قطبی است که در درمان بیماری هایی همچون گرفتگی عروق، آب مروارید، فشار خون، قند خون بالا ناشی از دیابت و سرطان روده به کار می رود. همچنین این ترکیب در تضعیف ویروس عامل بیماری ایدز موثر است. از روش های متداول جهت استخراج مواد موثره موجود در گیاهان استفاده از حلال های آلی اتانول و متانول با تجهیز سوکسله می باشد که بسیار زمان بر بوده و مقدار زیادی حلال مصرف می کند و به علت استفاده از دمای بالا به ترکیبات حساس به حرارت آسیب می رساند، اما کاربردهای دارویی نیازمند یک روش مناسب برای استخراج و مراحل پاکسازی بدون استفاده از حلال های آلی سمی است. 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 در دهه های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین در این رساله کوئرستین با استفاده از دی اکسیدکربن فوق بحرانی اصلاح شده با مقادیر ثابتی از اتانول (ml1) از گیاه گل محمدی استخراج گردید و با روش استخراج با حلال آلی با دستگاه سوکسله مقایسه شد. استخراج با سیال فوق بحرانی با در نظر گرفتن زمان استاتیک 20 دقیقه و اندازه متوسط ذرات (674/0 میلی متر) بر مبنای طراحی آزمایشات آماری به روش طراحی مرکب مرکزی (ccd) با استفاده از نرم افزار minitab 16 انجام شد. چهار متغیر موثر بر این فرایند دما (?c55-35 )، فشار (mpa 30-10)، شدت جریان دی اکسید کربن (ml/min 5/1-3/0) و زمان استخراج دینامیک (120-40 دقیقه) می باشند که طراحی آزمایش ها بر اساس آن ها در 5 سطح انجام گرفته است. 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. نتایج نشان داد ترم های خطی و ترم های درجه دوم دما، فشار و زمان دینامیک، شدت جریان و اثرات متقابل دما-فشار و دما- شدت جریان دارای اثر قابل توجهی(05/0p<) بر میزان استخراج هستند. ضریب تشخیص(r2) در مدل برابر با 99/92 درصد و ضریب تشخیص اصلاح شده(adj)r2 برابر 86/86 درصد می باشد. همچنین بررسی ها نشان داد که مقادیر بهینه ی پارامترهای استخراج در محدوده ی آزمایش، فشار mpa 55/25، دما 7/45، دبی جریانml/min 81/0 و زمان استخراج 68/108 دقیقه می باشد که تحت این شرایط میزان بازیابی کوئرستین %75/31 پیش-بینی می شود. همچنین در این تحقیق مدل سازی ریاضی فرآیند نیز انجام گرفت. پارامترهای مدل شامل ضریب نفوذ موثر، ضریب انتقال جرم فیلمی، ضریب پراکندگی محوری و پارامتر حلالیت می باشند. سه پارامتر اول از طریق روابط تجربی محاسبه گردیده وضریب توزیع برای بیان حالت تعادلی بین فاز جامد و سیال داخل حفره ها استفاده شده است. در ادامه پارامترهای عملیاتی آن به منظور دستیابی به استخراج بیشتر به کمک الگوریتم ژنتیک نیز بهینه شدند که مقادیر بهینه پارامترهای عملیاتی برای دستیابی به بیشترین میزان بازیابی(%72/31) ، فشار 625/25 مگاپاسکال، دمای 565/42 درجه سانتیگراد، دبی 158/1 میلی‏لیتر بر دقیقه و زمان دینامیک 66/101 دقیقه بدست آمد و تطابق خوبی بین دو روش بهینه سازی (ژنتیک و روش رویه پاسخ) مشاهده گردید.