دانلود منابع تحقیقاتی : دانلود منابع پایان نامه در رابطه با مدل سازی ... |
۱-۲-۲-۳-۲٫ p-value
p-value ، احتمال رد فرضیه صفر به شرط درست بودن آن بر اساس داده های مشاهده شده میباشد. به عبارت ساده تر میزان شانسی بودن اختلاف مشاهده شده از فرضیه صفر می باشد هر چه قدر این احتمال عددی کوچک باشد اعتماد ما به واقعی بودن اختلاف مشاهده شده بیشتر است. بعبارت دیگر p-value احتمال خطای مدل میباشد که باید از خطای پذیرفته شده کمتر باشد. خطای مدلها حداکثر ۰۵/۰ در نظر گرفته می شود.
۱-۲-۲-۳-۳٫ ضریب تعیین (R2)
ضریب تعیین یا ضریب تبیین قدرت توضیح دهندگی مدل را نشان میدهد. به عبارت دیگر ضریب تعیین نشان میدهد که چند درصد از تغییرات متغیر وابسته توسط متغیرهای مستقل، توضیح داده می شود. مقدار آن بین ۱-۰ میباشد. هر چه ضریب تعیین بالاتر باشد نشان دهنده آن است که سهم بیشتری از تغییرات متغیر وابسته مربوط به متغیر مستقل است. مقدار ۱ نشان دهنده برازش[۱۱۸] مناسب و قابل اعتماد مدل برای پیش بینیهای آینده میباشد. ضریب تعیین به طریق زیر محاسبه میگردد.
( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )
معادله ۱-۶)
در رابطه مذکور Xi و Yi نشان دهنده i امین داده واقعی و برآورد شده، و میانگین داده های Xi و Yi و n تعداد نمونهها می باشند.
۱-۲-۲-۳-۴٫ انحراف معیار برآورد (خطای استاندارد)
این شاخص برای برآورد میزان نزدیکی میانگین نمونه[۱۱۹] به میانگین جمعیت[۱۲۰] استفاده میشود. به بیان دیگر خطای استاندارد، انحراف معیار یک توزیع نمونهبرداری آماری است. که برای تخمین انحراف معیار بدست آمده از تعدادی نمونه کاربرد دارد. مقدار کمتر این پارامتر نشان دهده دقت بیشتر مدل در پیش بینی است که به صورت زیر محاسبه میگردد.
معادله ۱-۷)
۱-۲-۲-۳-۵٫ میانگین خطای مطلق (MAE) یا میانگین انحراف مطلق (MAD[121])
میانگین خطای مطلق، متوسط وزنی از خطاهای مطلق است که نشان دهنده میزان انحراف بدون توجه به علامت انحراف از میانگین مورد انتظار میباشد. این شاخص نزدیکی پیش بینی به نتایج تجربی را ارزیابی می کند و به صورت زیر محاسبه می شود.
معادله ۱-۸)
۱-۲-۲-۳-۶٫ میانگین مجذورات خطا (MSE[122])
یک معیار بسیار معمول برای بدست آوردن بهترین مدل میباشد. میانگین مجذورات خطا از تقسیم مجموع مجذورات خطا بر درجه آزادی به دست می آید. طبعاً کمتر بودن مقدار این شاخص نشان دهنده توان توضیح دهندگی بیشتر مدل میباشد. MSE به صورت معادله (۱-۹) در زیر نشان داده شده است.
معادله ۱-۹)
۱-۲-۲-۳-۷٫ ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE[123])
ریشه MSE، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) نامیده می شود که از دیگر شاخص های ارزیابی مدلها میباشد. این معیار همواره مثبت بوده و با نزدیک شدن آن به صفر، عملکرد مدل مورد بررسی افزایش مییابد. MSE از رابطه زیر محاسبه میگردد.
معادله ۱-۱۰)
مقدار پیش بینی شده و مقدار واقعی و n تعداد نمونهها میباشد.
۱-۲-۲-۳-۸٫ میانگین قدر مطلق خطای نسبی (MARE[124])
میانگین قدر مطلق خطای نسبی از دیگر شاخص های ارزیابی توان مدل است طوری که حداکثر شدن این شاخص مبنای انتخاب مدل برتر است. MARE به صورت معادله (۱-۱۱) نشان داده می شود.
معادله ۱-۱۱)
مقدار پیش بینی شده و مقدار واقعی و n تعداد نمونهها میباشد.
در این تحقیق از شاخص های p-value ضریب تعیین[۱۲۵] (R2)، انحراف معیار برآورد[۱۲۶]، میانگین خطای مطلق در نیکویی برازش و در توصیف بهترین مدل استفاده شده است.
فصل دوم
مروری بر منابع پیشین
از سال ۱۹۷۰ تا کنون مطالعات بسیاری در زمینه اینتراستریفیکاسیون آنزیمی چربیها صورت گرفته است. با این وجود تعداد تحقیق کمتری در ارتباط با مدلسازی و بررسی روابط ریاضی بین خصوصیات فیزیکوشیمیایی چربیها به ویژه چربیهای اینتراستریفیه شده منتشر شده است. تعدادی از تحقیقات انجام شده در زمینه مدل سازی به شرح ذیل میباشد.
داونل[۱۲۷] و همکاران (۱۹۹۹) ارتباط محتوای چربی جامد بافتهای چربی استخراج شده از ۱۶۶ خوک را در دمای ℃۲۰ و اسیدهای چرب و نیز ساختار تری آسیل گلیسرولی آنها مورد مطالعه قرار دادند. تغییرات مقدار چربی جامد نمونهها در محدوده ۳۵%-۹% و میانگین آن در حدود ۲۰% بود. تغییرات SFC20 همبستگی قوی با تری آسیل گلیسرولهای دو اشباعی بویژه پالمیتوئیل-استئاروئیل-اولئیل گلیسرول[۱۲۸] (۹۲/۰= R2) و همچنین با اسیدهای چرب اشباع پالمتیک و استئاریک اسید (۹۴/۰= R2) داشت. آنها SFC20 چربی خوک را به صورت یک تابع خطی از پالمتیک و استئاریک اسید توصیف کردند. تغییرات SFC20 کمتر تحت تأثیر اسیدهای چرب چند غیراشباعی قرار گرفت (۴۸/۰= R2). نتایج بدست آمده توانست به صورت مقدماتی روشی را پیشنهاد کند که به انتخاب بافت چربی موردنظر در مقیاس صنعتی بپردازد.
زبِرگ-میکلسن[۱۲۹] و اِستن بای[۱۳۰] (۱۹۹۹) از طریق یکی از مدلهای پیش بینی کننده خصوصیات ترمودینامیکی و ساختارهای مولکولی موسوم به GC[131] (سهم گروه)، به تعیین مقدار نقطه ذوب و آنتالپی ذوب مخلوطهای حاوی تری گلیسرید به صورت تابعی از اسید چرب اشباع و تعداد کربن فرد در هر گروه آسیل (بین۱۰-۲۲) پرداختند. مدل توصیفی توانست به طور رضایت بخشی به پیش بینی نقطه ذوب و آنتالپی ذوب سایر مخلوطهای تری گلیسریدی اشباع که در تعیین تعادل فاز جامد-مایع مخلوطهای تری گلیسریدی نقش مؤثری داشتند، بپردازد. پیش بینی مدل ارائه شده محدود به نقطه ذوب و آنتالپی ذوب تری گلیسریدهای با اسید چرب اشباع و یا تعداد کربن فرد در هر گروه آسیل بود و گزارشی درباره تری گلیسریدهای با اسید چرب غیر اشباع داده نشد.
سُلیس[۱۳۲] و همکاران (۲۰۰۱)، با بهره گرفتن از مخلوطهای نوعی چربی مغز برزیلی هیدروژنه شده[۱۳۳] و اینتراستریفیه شده، با نسبتهای مختلف، به یک رابطه خطی بین نقطه ذوب و مجموع تری آسیل گلیسرولهای سه اشباعی و دو اشباعی– تک غیر اشباعی رسیدند. این رابطه خطی تابعی از اسیدهای چرب اشباع پالمتیک اسید و استئاریک اسید با نقاط ذوبی بالا بود.
گریمالدی[۱۳۴] و همکاران (۲۰۰۱)، مخلوط روغنهای پالم و هسته پالم را در نسبتهای مختلف به طریق شیمیایی اینتراستریفیه کردند. نتایج تحقیق با بکارگیری مدل رگرسیون چندگانه و تحلیل آن، حضور سیستم یوتکتیک را در ساختارهای هسته پالم و پالم به ویژه در نسبتهای ۸۰:۲۰، ۶۰:۴۰، ۵۰:۵۰ (هسته پالم: پالم) گزارش کرد. وجود سیستم یوتکتیک نشانه ناسازگاری بین اجزاء تشکیل دهنده مخلوط چربیها است.
رودریگِز[۱۳۵] و همکاران (۲۰۰۳)، روغن ذرت و چربی کره[۱۳۶] را جهت تولید اسپرید با خصوصیات ارگانولپتیکی مطلوب و محتوای بالاتر اسیدهای چرب ω۶[۱۳۷]به طریق شیمیایی اینتراستریفیه کردند. نقطه ذوب تمامی مخلوطهای اینتراستریفیه شده، به صورت تابعی از محتوای تری آسیل گلیسرولهای سه اشباعی و همچنین تری آسیل گلیسرولهای دو اشباعی- تک غیر اشباعی متقارن[۱۳۸]، افزایش غیر خطی را نشان دادند. همچنین نمودار محتوای چربی جامد به صورت تابعی از دما در تمامی مخلوطها یک رابطه غیر خطی داشت که اینتراستریفیکاسیون باعث خطی تر شدن این منحنی شد. معادلات بدست آمده از رگرسیون چندگانه، عدم وابستگی نقاط ذوب مخلوطها به روغن ذرت (۰۵/۰ p>) و وابستگی آنها به چربی کره و برهمکنش بین این دو روغن را نشان داد. (۰۵/۰p<).
گلیسر[۱۳۹] و همکاران (۲۰۰۴) به بررسی ارتباط بین میزان چربی جامد و سفتی[۱۴۰] چربی پشت در ۹۶ خوک که با ۶ نوع چربی مختلف حاوی اسیدهای چرب اشباع، اسیدهای چرب تک غیر اشباعی سیس[۱۴۱] و ترانس و اسیدهای چرب چند غیراشباعی تغذیه شده بودند، پرداختند. نتایج تحلیل رگرسیونی نشان داد تمام ویژگیهای مربوط به قوام و سفتی چربی لارد به محتوای اسید چرب اشباع بویژه اسید استئاریک (۹۲/۰=R2) بستگی دارد. میزان سفتی چربی با یک رابطه خطی از نسبت استئاریک اسید به لینولئیک[۱۴۲] اسید قابل پیش بینی بود. اسیدهای چرب تک غیراشباعی سیس و اسیدهای چرب چند غیراشباعی به ترتیب اسیدهای چرب مؤثر بعدی بر روی مدت زمان کریستالیزاسیون و مقدار SFC چربی لارد بودند.
دانتین[۱۴۳] و دروآن[۱۴۴] (۲۰۰۶) با بهره گرفتن از هر دو تابع خطی و درجه دوم به شرح انواع روابط بین چربیهای شرکت کننده در مخلوط چربیهای دوتایی[۱۴۵] پرداختند. تابع خطی نشان دهنده سازش پذیری[۱۴۶] بین چربیهای شرکت کننده در مخلوط و معادله درجه دوم نشان دهنده ناسازگاری بین چربیها است. مدل درجه دوم توانست به محاسبه میزان SFC مخلوط مورد نظر (به عنوان متغیر پاسخ) و همچنین نوع واکنش مولکولی بین چربیها (رفتار ایده آل، برهمکنش منوتکتیک[۱۴۷]، برهمکنش یوتکتیک[۱۴۸] و غیره) بپردازد. تابع درجه دوم در تعیین میزان SFC مخلوطهای سه تایی نیز به کار گرفته شد.
فرمانی و همکاران (۲۰۰۷) تابع خطی با ۹۹/۰<R2 به منظور تعیین رابطه بین میزان اسیدهای چرب اشباع و نقطه ذوب لغزشی مخلوطهای سه تایی[۱۴۹] سویای کاملاً هیدروژنه[۱۵۰]، روغن کلزا[۱۵۱] و آفتابگردان که به طریق آنزیمی اینتراستریفیه شده بود را گزارش کردند.
فاسینا[۱۵۲] و همکاران (۲۰۰۸) با بهره گرفتن از داده های بدست آمده از اندازه گیری خصوصیات ذوبی و آنتالپی ذوب[۱۵۳] ۱۲ روغن گیاهی توسط دستگاه گرماسنجی پویشی افتراقی[۱۵۴]، به رابطه خطی بین خصوصیات ذوبی (شروع دمای ذوب، نقطه اوج دمای ذوب و آنتالپی ذوب) و اسیدهای چرب تک غیراشباعی[۱۵۵] و چند غیراشباعی[۱۵۶] با ۹۱/۰= R2 دست یافتند. همچنین ارتباط ضعیفی بین خصوصیات ذوبی و اسیدهای چرب اشباع (SFA [۱۵۷]) و غیراشباع (۲۷/۰= R2) مشاهده شد. مدل توصیفی حاصل از ارتباط خصوصیات ذوبی و جزء جرمی[۱۵۸] اسیدهای چرب تک غیراشباعی و چند غیراشباعی مدل با ارزشی در راستای پیش بینی رفتار ماده و عملیات فرایند به حساب میآمد.
گیویلی و همکاران (b2009)، به ارزیابی خصوصیات فیزیکوشیمیایی مخلوط روغنهای لارد و سویا که به طریق آنزیمی استری شده بودند، پرداختند. به دلیل افزایش تری آسیل گلیسرولهای سه اشباعی و سه غیر اشباعی، نقطه ذوب، محتوای چربی جامد و قوام محصولات حاصل از اینتراستریفیکاسیون کاهش یافت. تحلیل مدل رگرسیون چندگانه عدم وابستگی خصوصیات فیزیکی بدست آمده از آزمایشات را به روغن سویا و وابستگی آنها به چربی لارد و برهمکنش بین این دو روغن را نشان داد.
سوآرس[۱۵۹] و همکاران (۲۰۰۹)، به بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی مخلوطهای پالم استئارین و پالم اولئین که تحت اینتراستریفیکاسیون شیمیایی قرار گرفته بودند، پرداختند. آنها با بکارگیری معادلات حاصل از مدل رگرسیون چندگانه به بررسی ارتباط متغیرهای پاسخ (نقطه ذوب، محتوای چربی جامد و قوام) به مواد پایه پرداختند. جهت ارزیابی صحت مدل، اینتراستریفیکاسیون مخلوط ۵۰:۵۰ روغنها انجام شد. اختلاف کم میان نتایج حاصل از رگرسیون و آزمایشات تجربی، استفاده از این مدل را توجیه میکرد.
گیولی[۱۶۰] و همکاران (۲۰۱۰)، مخلوطهایی از نسبتهای مختلف پالم استئارین و روغن زیتون را تحت اینتراستریفیکاسیون شیمیایی قرار دادند. خصوصیات فیزیکی نظیر نقطه ذوب و محتوای چربی جامد محصولات اینتراستریفیه بررسی شد. کاهش محتوای تری آسیل گلیسرولهای سه اشباعی و سه غیراشباعی و افزایش تری آسیل گلیسرول دو غیر اشباعی- تک اشباعی موجب کاهش نقطه ذوب و محتوای چربی جامد گردید. تحلیل مدل رگرسیون چندگانه، وابستگی نقطه ذوب به پالم استئارین و برهمکنش مثبت بین این دو روغن را قبل از اینتراستریفیکاسیون نشان داد. نقطه ذوب محصولات بعد از اینتراستریفیکاسیون تنها به پالم استئارین وابستگی داشت.
اُسپینا-ای[۱۶۱] و همکاران (۲۰۱۰) با ارائه یک تابع درجه دو[۱۶۲] با بهره گرفتن از نرم افزار آماری R [۱۶۳]، توانستند SFC چربی پشت خوک را با بکارگیری استئاریک اسید و دما بعنوان متغیرهای مستقل، مدل کنند. انتخاب استئاریک اسید به عنوان مؤثرترین اسید چرب، با بهره گرفتن از ماتریس[۱۶۴] ۳۲×۳۲ که توسط SFC، اسیدهای چرب و نقطه ذوب نمونهها ساخته شده بود، صورت گرفت. مدلسازی جهت پیش بینی مقدار SFC در دماهای ℃۴۰-۱۰ صورت گرفت. در مطالعات قبلی تنها به بررسی مقدار SFC در ℃۲۰ پرداخته شده بود. به منظور یافتن جایگزینی مناسب برای چربی پشت خوک، مدل توصیفی ارائه شده، جهت تعیین SFC روغنهای گیاهی از جمله آفتابگردان، پالم، سویا، ذرت و زیتون که به طریق شیمیایی اینتراستریفیه شده بودند نیز به کار رفت. نتایج نشان داد که ترکیبی از چربیهای اینتراستریفیه شده با درصد قابل قبولی از محتوای چربی جامد در ℃۱۰ که موجب کاهش ۲۰%-۱۰% اسیدهای چرب اشباع در چربی پشت خوک میشوند، سطح قابل توصیه جهت جایگزین چربی پشت خوک هستند.
آکو و همکاران (۲۰۱۲)، به منظور تولید مارگارین بدون ترانس، مخلوط پالم استئارین و پنبه دانه[۱۶۵] را به طریق آنزیمی استری داخلی کردند. در این مطالعه جهت بهینه سازی[۱۶۶]، روش پاسخ سطح به کار گرفته شد. اثر متغیرهایی نظیر نسبتهای مولی سوبسترا، دما، زمان و انواع لیپاز و برهمکنش آنها بر روی پاسخ (متغیر وابسته) با بکارگیری تعداد محدودی از آزمایشات بررسی شد.
آگوستو[۱۶۷] و همکاران (۲۰۱۲) منحنی SFC 20 نمونه لیپید شامل چربیها و روغنهای حیوانی، گیاهی، ترکیبات حاصل از هیدروژناسیون، جزء به جزء کردن و اینتراستریفیکاسیون را به صورت تابعی از دما با بهره گرفتن از انواع توابع سیگموئیدی[۱۶۸] نظیر گمپرتز[۱۶۹]، لجستیک و تابع توانی نزولی[۱۷۰] مدل کردند. نتایج نشان داد که هر سه مدل به خوبی میتوانند با R2 بالاتر از ۹۶/۰ داده های آزمایشی را توصیف کنند. در هر حال، مدل گمپرتز توانست بویژه در مجانب پائین و بالای منحنی SFC، آن را بهتر شرح دهد. نتایج بدست آمده می تواند بر روی مطالعات آینده در ارتباط با تکنولوژی چربیها بسیار مفید واقع شود.
فائوزی[۱۷۱] و همکاران (۲۰۱۳)، مخلوطهایی از پالم استئارین، روغن هسته پالم و روغن سویا را در نسبتهای پیشنهادی توسط نرم افزار Design Expert 8.0.4 فرموله و تحت اینتراستریفیکاسیون شیمیایی قرار دادند. نقطه ذوب و محتوای چربی جامد به عنوان پاسخها به کار گرفته شدند. نتایج نشان داد مناسبترین مدل برای نقطه ذوب و محتوای چربی جامد در دماهای °C5، ۱۰، ۱۵ و ۲۰ به صورت مدل خطی و در دماهای ۲۵، ۳۰، ۳۵، ۴۰، ۴۵ و °C 50 به صورت مدل درجه دوم میباشد. در بهینه سازی نسبت ۴۹:۲۰:۳۱ (سویا: هسته پالم: پالم استئارین)، مناسب ترین نسبت جهت تولید مارگارین سفره[۱۷۲] گزارش شد.
تلس دوس سنتوس[۱۷۳] و همکاران (۲۰۱۳)، منحنیهای ذوب و اینتراستریفیکاسیون شیمیایی ترکیب دوتایی از روغنهای گیاهی را با استفاده ازمدل تعادل جامد-مایع همراه با یک الگوریتم برای به حداقل رساندن مستقیم تابع انرژی آزاد گیبس شبیه سازی و مدل کردند. مدل آنها قادر بود تا منحنی SFC مخلوطهای چربی مختلف شامل انواع اینتراستریفیه شده را محاسبه کند. به هر حال نیاز به داده های ورودی زیادی نظیر نقطه ذوب و آنتالپی ذوب TAG ها، ممکن است کاربرد آن را محدود کند. همچنین مدل ارائه شده دارای میانگین خطای مطلق بالاتری بودند (%۱۳/۴).
تلس دوس سنتوس[۱۷۴] و همکاران (۲۰۱۴) مدل ترمودینامیکی تعادل جامد-مایع همراه با یک الگوریتم را به منظور پیش بینی SFC، شبیه سازی واکنش اینتراستریفیکاسیون شیمیایی، فرمولاسیون مختلف چربیها و جهت به حداقل رساندن مستقیم انرژی آزاد گیبس[۱۷۵] با بهره گرفتن از روغن پالم، آفتابگردان و روغن هسته پالم، به کار گرفتند. نتایج بررسی توانست آن بخشی از روغن، دما و واکنش اینتراستریفیکاسیون که بر میزان SFC تأثیرگذاری بیشتری داشتند را شناسایی کند.
فرمانی (۱۳۹۳) SFC مخلوطهای دوتایی سویای کاملاً هیدروژنه و روغن کانولا، اینتراستریفیه شده به روش شیمیایی را توسط مدل سیگموئیدی گمپرتز، به صورت تابعی از دما (SFCf(T)) و SFA (SFAf(SFA)) شرح دادند. مدلهای SFCf(T) و SFAf(SFA) دارای R2 به ترتیب بزرگتر از ۹۵/۰و ۹۷/۰ بودند. همچنین میانگین خطای مطلق مدلهای مذکور به ترتیب کمتر از %۶۱/۱ و %۱۸/۱ بود. در نهایت مدل گمپرتز دو متغیره به منظور مدل کردن SFC به صورت تابعی از هر دو متغیر دما و محتوای چربی اشباع نیز ارائه شد. مدل دو متغیره توانست با ضریب همبستگی بالا (۹۸/۰) SFC سایر مخلوطهای حاوی سویای کاملاً هیدروژنه را پیش بینی کند.
در مطالعات ذکر شده فوق همانطور که ملاحظه می شود با بهره گرفتن از انواع مدلهای رگرسیونی شامل خطی و غیر خطی، به بررسی روابط ریاضی بین خصوصیات فیزیکوشیمیایی چربیها و متغیرهای مستقلی نظیر دما و یا ساختار اسید چرب پرداخته شده است. با این حال گزارش مدلی که بتواند ویژگیهای فیزیکی چربیهای اینتراستریفیه شده را به روش آنزیمی توصیف کند، در هیج کدام از تحقیقات مذکور ارائه نشده است. پیشنهاد چنین مدلی می تواند خصوصیات فیزیکی محصول اینتراستریفیه شده به منظور تولید چربی کاربردی و مطلوب را بدون انجام آزمایش های متنوع پیش بینی کند. بهره گیری از چنین مدلهایی ممکن است استفاده از مواد واکنش دهنده و همچنین زمان و هزینه انجام واکنش را کاهش دهد.
فصل سوم
مواد و روش
۳-۱٫ مواد و روش
۳-۱-۱٫ مواد
روغن سویا (خنثی، رنگبری و بی بو شده) تولید شرکت ناز (اصفهان، ایران) و روغن پالم اولئین کاملاً هیدروژنه از شرکت پرتودانه خزر (بهشهر، ایران) خریداری شدند. آنزیم تجاری لیپوزیم تی ال آی ام (لیپاز ۱،۳- ویژهی تولید شده از میکروارگانیسم ترمومایسس لانوگینوزا[۱۷۶]) که بر روی گرانولهای سیلیکا[۱۷۷] تثبیت شده است – اهدایی شرکت نوو نورودیسک ای، اس (بگس ورد، دانمارک[۱۷۸]) بود. برخی ویژگیهای آنزیم در جدول ۲-۱ آمده است. روغنها و آنزیم بلافاصله پس از تهیه در دمای یخچال نگهداری شدند. سایر مواد شیمیایی از درجه کروماتوگرافی یا تجزیه ای بودند و از شرکت مرک[۱۷۹] (آلمان) خریداری شدند.
جدول ۳-۱: ویژگی های لیپوزیم تی ال آی ام (فرمانی، ۱۳۸۴).
[چهارشنبه 1400-09-24] [ 08:30:00 ب.ظ ]
|