که و (Pa) به ترتیب تنش برشی اولیه و تعادلی بوده و k ثابت سرعت شکست می باشد.
مدل ولتزمن[۵۳]
۳-۱۶
که در این معادله A پارامتر تنش برشی اولیه و B ضریب زمان شکست تیکسوتروپ می باشد.
۳-۲۰٫ آزمون های رئولوژی دینامیک
آزمون های رئولوژی دینامیک به وسیله یک رئومتر با قابلیت کنترل تنش/کرنش Physica MCR301 AnTon paar GmbH, Germany)) که مجهز به سیستم مخروط-صفحه (به قطر ۵۰ میلی متر و گپ ۲۶۰/۰ میلی متر) بود انجام شدند. هر یک از نمونه های ژل نشاسته طبیعی و اصلاح شده گندم در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد به قسمت صفحه رئومتر منتقل گردید و قسمت های اضافی نمونه ها به وسیله یک تیغه فلزی آزمایشگاهی برداشته شدند. به منظور کنترل دمایی سریع و دقیق، دمای این صفحه به وسیله یک سیستم پلتیر[۵۴] (Viscotherm VT2, Phar Physica) کنترل شد. به منظور ایجاد یکنواختی در دما، نمونه ها ۱ دقیقه در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد بر روی صفحه رئومتر نگهداری شدند. لبه نمونه ها به وسیله یک لایه نازک از روغن سیلیکون پوشانده شد تا در حین آرمون ها از تبخیر اندک احتمالی آب از نمونه ها جلوگیری شود. پارامتر های ویسکوالاستیک برای نشاسته های طبیعی، هیدروکسی پروپیله و فسفریله شده در دو غلظت ۸ و ۱۲ درصد تعیین شدند.
نرم افزار آنالیز کننده داده این رئومتر (Rheoplus/32, version V3.40) جهت محاسبه مدول های ذخیره[۵۵] (G′) و افت[۵۶] (G″)، تانژانت افت[۵۷] (tan δ) و ویسکوزیته کمپلکس[۵۸] (η*) و آنالیز نتایج رئولوژیکی مورد استفاده قرار گرفت.
۳-۲۰-۱٫آزمون روبش کرنش[۵۹]
قبل از مطالعه ریزساختار نمونه های ژل نشاسته ها به وسیله آزمون های رئولوژیکی، باید در ابتدا ناحیه خطی ویسکوالاستیک (LVR) پیدا می شد. برای این منظور، این ناحیه برای نمونه ها به وسیله تست روبش متغیر و در دامنه ۰۱/۰ تا ۱۰۰ درصد و در فرکانس ثابت ۱ هرتز و دمای ۲۵ درجه سانتیگراد تعیین شد.
۳-۲۰-۲٫ آزمون روبش فرکانس[۶۰]
آزمون روبش فرکانس در یک کرنش ثابت در محدوده ناحیه خطی ویسکوالاستیسیته (LVR) جهت تعیین خصوصیات ویسکوالاستیک نمونه های ژل نشاسته های طبیعی و اصلاح شده گندم مورد استفاده قرار گرفت. در این آزمون از کرنش ۵/۰ درصد جهت تخریب ساختار ژل نمونه ها استفاده شد. طیف های مکانیکی به وسیله مقادیر G′ و G″ (پاسکال) به عنوان تابعی از فرکانس در بازه ۰۱/۰ تا ۱۰۰ هرتز و در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد مشخص شدند. مدول های ذخیره می تواند به عنوان معیاری از مؤلفه الاستیک و همچنین مدول های افت به عنوان مؤلفه ویسکوز نمونه های ژل مورد استفاده قرار گیرد.
۳-۲۱٫ مدلسازی رهایش گلوکز در شرایط روده شبیه سازی شده با استفاده جدول جستجوی فازی[۶۱]
ساختار عمومی سیستم استنتاج فازی در شکل ۳-۲ نشان داده شده است. به طور خلاصه یک سیستم استنتاج فازی دارای چهار قسمت اصلی شامل فازی کننده[۶۲]، پایگاه قوانین فازی[۶۳]، موتور استنتاج فازی[۶۴] و دِفازی کننده[۶۵] می باشد.
شکل ۳-۲٫ ساختار عمومی سیستم استنتاج فازی.
فازی کننده داده های ورودی را به درجه ای از عضویت تبدیل می کند، که این عمل با جستجو در یک یا چند تابع عضویت مختلف صورت می گیرد. به جای تعلق کامل یک مقدار ورودی به یک مجموعه، در سیستم منطق فازی تعلق نسبی ورودی ها به هر یک از زیرمجموعه ها مد نظر قرار می گیرد. یک تابع عضویت به صورت یک عدد بین ۰ و ۱، میزان تعلق نسبی یک مقدار ورودی به زیر مجموعه ها را بیان می کند. توابع عضویت را به صورت های مختلفی می توان نشان داد، ولی معمولاً برای کار های آزمایشگاهی و کاربردی مدل های خطی آن مانند توابع مثلثی بسیار پرکاربردتر است که در این تحقیق نیز، این شکل از تابع عضویت بکار برده شد. در این پژوهش از جدول جستجوی فازی برای تخمین میزان رهایش گلوکز در روده شبیه سازی شده استفاده شد. برای دستیابی به این مهم مراحل زیر تحت نرم افزار برنامه نویسی مطلب ۷ و جعبه ابزار منطق فازی[۶۶] انجام پذیرفت.
مرحله اول: تعریف کردن مجموعه های فازی به طوری که تمام فضای ورودی و خروجی داده ها را بپوشاند: ورودی های فازی برای هر نوع نشاسته شامل حجم، غلظت و زمان هضم در روده شبیه سازی شده بود که به ترتیب به۳ ، ۳، و ۱۳ مجموعه فازی تقسیم شدند (شکل ۳-۳). به علاوه یک خروجی (میزان گلوکز رهایش یافته در شرایط روده شبیه سازی شده) شامل ۳۴ مجموعه فازی طراحی شد (شکل ۳-۳ قسمت (د)).
مرحله دوم) تولید یک قانون فازی به صورت ترکیبی از ورودی ها و خروجی:
رابطه زیر نشان می دهد که جفت های ورودی-خروجی به وسیله یک قانون فازی قابل تولید شدن هستند.
۳-۱۷
که x1 تا x3 متغییر های ورودی و y متغیر خروجی و p تعداد جفت های ورودی-خروجی می باشد. برای جلوگیری از اثر همپوشانی مجموعه ها، متغیر ها به توابع عضویتی منتسب شدند که درجه عضویت بالاتری را تولید می کردند.
(الف)
(ب)
(ج)
(د)
شکل ۳-۳٫ توابع عضویت مربوط به ورودی های (الف) حجم، (ب) غلظت، (ج) زمان هضم و خروجی رهایش گلوکز (د)
شکل ۳-۴ اجزای سیستم فازی ممدانی استفاده شده در این تحقیق را نشان می دهد که اجزای ورودی و خروجی سیستم در آن نشان داده شده است.
شکل ۳-۴٫ سیستم استنتاج ممدانی استفاده شده جهت تخمین میزان گلوکز رهایش یافته در شرایط روده شبیه سازی شده.
مرحله سوم) محاسبه درجه قوانین فازی ایجاد شده در مرحله دوم:
در برخی از موارد قانون های ناسازگاری ایجاد می شود که باید با اعمال درجه قانون، ناسازگاری ایجاد شده را برطرف کرد. قوانین ناسازگار به قوانینی اطلاق می شود که در آن قانون ها قسمت مقدم[۶۷] قانون که شامل IF می باشد یک عبارت مشترک بوده در حالی که قسمت تالی[۶۸] که شامل THEN می باشد با یکدیگر تفاوت دارند. در این حالت با بدست آوردن درجه قانون مطابق با رابطه زیر، قانون دارای بالاترین درجه حفظ و مابقی قوانین ناسازگار حذف می شوند.
۳-۱۸
در این رابطه ،j-امین تابع عضویتِ i-امین ورودی، B قانون خروجی، یعنی-امین خروجی مدل، شاخص قانون،
و به ترتیبi-امین ورودی ازp-امین قانون وp-امین قانون از متغیر خروجی می باشند. مقدار درجه قانون از۰ تا ۱ متغیر است.
مرحله چهارم-ایجاد پایگاه قوانین فازی: با نوشتن مجزای هر قانون در نهایت پایگاه قوانین فازی تشکیل شد. در این پژوهش سیستم استنتاج Mamdani به دلیل سادگی آن مورد استفاده قرار گرفت. به علاوه عملگر T-norm حداقل[۶۹](معادله ۳-۱۹) و تکنیک نافازی کننده درجه کشش مرکزیت[۷۰] بر هر قانون اعمال شد.
۳- ۱۹
نافازی کننده درجه کشش مرکزیت میزان y* را به عنوان مرکز سطح پوشش داده شده با تابع عضویتB’ معرفی می کند که مقدار آن از معادله ۳-۲۰ بدست می آید:
۳-۲۰
که یک انتگرال قراردادی است (وانگ، ۱۹۹۷).
۳-۲۲٫ آنالیز آماری
برای مقایسه میانگین داده ها ی گروه های مختلف، از آنالیز واریانس (ANOVA) با بهره گرفتن از آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح خطای ۵ درصد استفاده شد. برای مقایسه میانگین داده های دو گروه از آزمون t-test مستقل و در سطح خطای ۵ درصد استفاده گردید. تمام آنالیز های آماری توسط نرم افزار SPSS نسخه ۲۱ انجام پذیرفت. برای ارزیابی کیفیت مدلسازی صورت گرفته به وسیله مدل های استفاده شده، پارامترهای R2 و RMSE بکار گرفته شدند. آزمون ها در حداقل دو تکرار انجام شدند و داده های نمایش داده شده در شکل ها به صورت میانگین داده ها ± انحراف معیار آن ها بود.
فصل چهارم: نتایج و بحث
۴-۱٫ درجه جایگزینی هیدروکسی پروپیل و فسفر در نشاسته هیدروکسی پروپیله و فسفریله گندم
میزان محتوای هر نوع استخلاف شیمیایی اعمال شده در نشاسته های اصلاح شده، تاثیر زیادی بر خواص آن نشاسته می گذارد، به طوری که با تغییر درصد یک نوع استخلاف شیمیایی بر روی یک نوع نشاسته خاص ممکن است خصوصیات متفاوتی قابل مشاهده باشد (سینگ و همکاران، ۲۰۰۷). از این رو میزان محتوای گروه هیدروکسی پروپیل و فسفر در نشاسته های هیدروکسی پروپیله و فسفریله گندم با بهره گرفتن از روش های ذکر شده تعیین شد، که میزان آن به ترتیب ۱۰۶/۲ و ۰۹۶/۰ درصد (۰۱/۰DS =) بود. ون هانگ و موریتا (۲۰۰۵) از نشاسته های نوع A و B گندم جهت تولید نشاسته هیدروکسی پروپیله با بکار بردن روشی کمی متفاوت تر از آنچه دراین تحقیق بیان شد، استفاده کردند. درجه جانشینی استخلاف بدست آمده توسط آنها برای این دو نوع نشاسته به ترتیب ۷/۴ و ۸/۳ درصد بود. چانگ و همکاران (۲۰۰۸) در روشی مشابه، نشاسته های اصلاح شده هیدروکسی پروپیله و فسفریله ذرت معمولی تولید کردند. آنها میزان استخلاف جانشین شده را به ترتیب ۰۹/۲ و ۱۴/۰ درصد بیان کردند. سانگ و همکاران (۲۰۱۰) نشاسته فسفریله گندم تولید کردند و اثر pH های قلیایی ۹، ۱۰، ۱۱ و ۱۲ را بر خصوصیات این نوع نشاسته بررسی کردند. دراین تحقیق برای اندازه گیری درصد فسفر موجود در نشاسته های فسفریله شده از تکنیک ۳۱P NMR استفاده شد و میزان محتوای فسفر را در pH خنثی ۳۷/۰ درصد بدست آمد. همچنین آنها به این نتیجه رسیدند که افزایش pH محیط حاوی نشاسته فسفریله شده سبب کاهش محتوای فسفر آن می شود، بطوریکه در pH 12، میزان محتوای فسفر ۲۹/۰ درصد تعیین شد. چنین به نظر می رسد که تفاوت محتوای گروه های استخلاف شده بر روی نشاسته ها به تفاوت در روش تولید مانند تفاوت در نوع مواد اضافه شده، pH، دما و شرایط همخوردن و همچنین تکنیک اندازه گیری میزان استخلاف ایجاد شده می باشد (ون هانگ و موریتا، ۲۰۰۵).
۴-۲٫ مقدار رطوبت انواع نشاسته ها
فرم در حال بارگذاری ...
