Graphical user interface for optimization of starch modified by electron beam irradiation
Elena G. Koleva, Lilyana St. Koleva, Mirela Braşoveanu, Monica R. Nemţanu, Toni P. Paneva, Ventzislav K. Tzotchev
Experimental investigation of electron beam induced graft copolymerization of starch (corn and potato), using electron beam generated by a linear accelerator with energy of 5.5 MeV and 6.23 MeV is performed. The modification of starch is realized by acrylamide grafting and water-soluble copolymers having flocculation abilities are synthesized. The influence of the variation of the the following parameters: acrylamide/starch weight ratio, electron beam irradiation dose, dose rate and in some of the cases – the presence or absence of metallic silver nanoparticles is investigated. Characterization of graft copolymers is carried out by the monomer conversion coefficient; residual monomer concentration; apparent viscosity; intrinsic viscosity and Huggins’ constant. Robust engineering design in the case of replicated observations is implemented in order to estimate models of the dependencies of the means and the variances of the quality characteristics from the process parameters. Multi-criteria optimization, involving requirements for economic efficiency, assurance of low toxicity, high copolymer efficiency in flocculation process and good solubility in water, is also made. Graphical user interface aiming investigation of the graft copolymer characteristics and process parameter optimization, which can be used for supporting the operator’s choice of appropriate work regimes, obtaining the required quality standards, education and investigations is developed and presented.
Проведени са експериментални изследвания на модифицирането на нишесте (царевично и картофено), чрез кополимеризация, индуцирана с електронен лъч, генериран от линеен ускорител с енергии 5.5 MeV и 6.23 MeV. Модификацията на нишесте се реализира чрез присъединяване на акриламид, и се получават водоразтворими кополимери с флуколантни свойства. Изследвано е влиянието на изменението на параметрите: тегловното съотношение акриламид/нишесте;доза на облъчване с електронен лъч; скорост на облъчване с електронният лъч и в някои случаи – присъствието или отсъствието на сребърни наночастици. Характеристиките на присъединения кополимер са представени чрез коефициента на преобразуване на мономера, остатъчна концентрация на мономера, външен и вътрешен вискозитет и константа на Хъгинс. На базата на повторни опити са изведени модели за робастно инжинерно управление, описващи зависимостите на средните стойности и дисперсиите на качествените характеристики от параметрите на процеса. Направена е многокритериална оптимизация, която обединява изискванията за икономическа ефективност, осигуряване на ниска токсичност, висока ефективност на кополимера във флуколантните процеси и добра разтворимост във вода. Разработен и представен е графически потребителски интерфейс, целящ изследване на характеристиките на модифицирано нишесте и параметрична оптимизация на процеса, който може да бъде приложен за подпомагане на избора на оператора на подходящ работен режим, за достигане на зададени стандарти за качество, за обучение и изследвания.
Cite this article as:
Koleva E., Koleva L., Braşoveanu M., Nemţanu M. R., Paneva T., Tzotchev V. Graphical user interface for optimization of starch modified by electron beam irradiation. Journal – Electrotechnica & Electronica (Е+Е), Vol. 51 (5-6), 2016, pp. 281-287, ISSN: 0861-4717 (Print), 2603-5421 (Online)
