بررسی تجربی و مدل‏سازی ریاضی فرایند استخراج فوق بحرانی تاکسیفولین از پوست کاج نیگرا و بهینه‏سازی شرایط عملیاتی با الگوریتم ژنتیک

بر اساس تحقیقات اخیر، عصاره ای که از پوست درخت کاج استخراج می شود سرشار از مواد آنتی اکسیدان می باشد که خاصیت ضدسرطانی کلیه ی این ترکیبات در بسیاری از مطالعات به اثبات رسیده است. مواد موجود در این عصاره موضوع بسیاری از تحقیقات کلینیکی بوده و فواید بسیاری از جمله تاثیرات ضدسرطان، فواید قلبی-عروقی، تاثیرمثبت برمفاصل و سلامت مغزی و بینایی از مصرف آن ذکر شده است. یکی از ترکیبات بیوفلاونوییدی موجود در عصاره، تاکسیفولین میباشد. این آنتی اکسیدان طبیعی توانایی بالایی در به دام اندازی رادیکال های آزاد و جلوگیری از فرآیند اکسیداسیون در بدن دارد. خاصیت ضدسرطانی این ترکیب در بسیاری از مطالعات به اثبات رسیده است. به دلیل این که تاکسیفولین در صنایع دارویی وغذایی کاربرد های فراوانی دارد، لذا روش استخراج باید به گونه ای باشد که در تماس با مواد سمی و سرطان زا قرار نگیرد. در این پایان نامه استخراج تاکسیفولین از پوست درخت کاج به روش استخراج با دی اکسید کربن فوق بحرانی مورد مطالعه قرار گرفت. آنالیز عصاره ی استخراجی و بررسی درصد تاکسیفولین موجود در آن با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا انجام شد. استخراج با سیال فوق بحرانی بر مبنای طراحی آزمایشات آماری به روش طراحی رویه ی پاسخ با استفاده از نرم افزار minitab 16 انجام گرفت. چهار متغیر موثر بر این فرایند، دما (?c50-40 )، فشار (mpa 30-10)، شدت جریان سیال دی اکسیدکربن (ml/min 2-4/0) و زمان استخراج دینامیک (150-30 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 چندجمله ای مرتبه ی 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 دارد. مقادیر بهینه ی استخراج در محدوده ی آزمایش با این روش، دمای 01/41 درجه ی سانتیگراد، فشار 48/18 مگاپاسکال، نرخ جریان 72/1 میلی لیتر بر دقیقه و زمان دینامیک 03/133 دقیقه با میزان بازیابی 15/34 درصد بدست آمد. 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 ضریب هنری می باشند. نتایج نشان داد که مدل ریاضی به خوبی قادر به پیشگویی داده های آزمایشگاهی است. در ادامه پارامترهای عملیاتی آن به کمک الگوریتم ژنتیک نیز بهینه شدند که مقادیر بهینه پارامترهای عملیاتی برای دستیابی به بیشترین میزان بازیابی، (24/35درصد)، دمای 40 درجه ی سانتیگراد، فشار 57/18 مگاپاسکال، ، دبی 98/1 میلی‏لیتر بر دقیقه و زمان دینامیک 21/132 دقیقه بدست آمد و تطابق خوبی بین دو روش بهینه سازی (طراحی رویه ی پاسخ و الگوریتم ژنتیک)، مشاهده گردید.