This study focuses on the use of rice in the production of gluten-free rice udon (GFU) through an optimized mixing ratio, using the Box-Behnken response surface methodology (RSM). Different additional levels of rice flour (A, 40-60 g), acetylated distarch adipate (B, 10-20 g), and trehalose (C, 0-3 g) were used as variables, while water absorption level, volume, cooking loss, solid yield, lightness, texture properties, proximate compositions of GFU and turbidity of cooking water were set as responses in the RSM design model. The optimum mixing ratio for the preparation of gluten-free rice udon was obtained for 60.00 g of rice flour, 18.81 g of acetylated distarch adipate without the addition of trehalose. The response values of the optimized samples were water absorption (60.94%), volume (34.94%), turbidity of the cooking water (0.37), cooking loss (4.77%), solid yield (1.55 g), lightness value (70.04), hardness (2.53 N), springiness (0.18), gumminess (10.45 N), chewiness (1.83 N), and cohesiveness (2.89). This study has shown that rice flour can replace wheat flour to manufacture udon at an optimized mixing ratio successfully derived by statistical estimation method.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.9
no.2
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pp.143-149
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2016
In this study, a method for the multi-objective optimization of an impeller for a centrifugal compressor using fluid-structure interaction (FSI) and response surface method (RSM) was proposed. Numerical simulation was conducted using ANSYS CFX and Mechanical with various configurations of impeller geometry. Each design parameter was divided into 3 levels. A total of 15 design points were planned using Box-Behnken design, which is one of the design of experiment (DOE) techniques. Response surfaces based on the results of the DOE were used to find the optimal shape of the impeller. Two objective functions, isentropic efficiency and equivalent stress were selected. Each objective function is an important factor of aerodynamic performance and structural safety. The entire process of optimization was conducted using the ANSYS Design Xplorer (DX). The trade-off between the two objectives was analyzed in the light of Pareto-optimal solutions. Through the optimization, the structural safety and aerodynamic performance of the centrifugal compressor were increased.
Response Surface Methodology (RSM), which is combining with Plackett-Burman design and Box-Behnken experimental design, was applied to optimize the ratios of the nutrient components for carotenoid production by Rhodobacter sphaeroides PS-24 in liquid state fermentation. Nine nutrient ingredients containing yeast extract, sodium acetate, NaCl, $K_2HPO_4$, $MgSO_4$, mono-sodium glutamate, $Na_2CO_3$, $NH_4Cl$ and $CaCl_2$ were finally selected for optimizing the medium composition based on their statistical significance and positive effects on carotenoid yield. Box-Behnken design was employed for further optimization of the selected nutrient components in order to increase carotenoid production. Based on the Box-Behnken assay data, the secondary order coefficient model was set up to investigate the relationship between the carotenoid productivity and nutrient ingredients. The important factors having influence on optimal medium constituents for carotenoid production by Rhodobacter sphaeroides PS-24 were determined as follows: yeast extract 1.23 g, sodium acetate 1 g, $NH_4Cl$ 1.75 g, NaCl 2.5 g, $K_2HPO_4$ 2 g, $MgSO_4$ 1.0 g, mono-sodium glutamate 7.5 g, $Na_2CO_3$ 3.71 g, $NH_4Cl$ 3.5g, $CaCl_2$ 0.01 g, per liter. Maximum carotenoid yield of 18.11 mg/L was measured by confirmatory experiment in liquid culture using 500 L fermenter.
The paper deals with comparative study on sensitivity analysis using various methods regarding to design of experiments for structure design of an active type DSF (Deck support frame) that was developed for float-over installation of offshore plant. The thickness sizing variables of structure member of the active type DSF were considered the design factors. The output responses were defined from the weight and the strength performances. Various methods such as orthogonal array design, Box-Behnken design, and Latin hypercube design were applied to the comparative study. In order to evaluate the approximation performance of the design space exploration according to the design of experiments, response surface method was generated for each design of experiment, and the accuracy characteristics of the approximation were reviewed. The design enhancement results such as numerical costs, weight minimization, etc. via the design of experiment methods were compared to the results of the best design. The orthogonal array design method represented the most improved results for the structure design of the active type DSF.
Park, Hyoung-Jin;Hwang, In-Sung;Kang, Mun-Jin;Rhee, Se-Hun
Journal of Welding and Joining
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v.26
no.1
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pp.63-68
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2008
This paper has aimed to prevent excessive heat input by controlling arc distribution and heat input capacity with pulse GTAW in order to improve weld quality in 0.08mm pressure gauge diaphragm and flange welding parts. A design of experiment was designed using Box-Behnken method to optimize a welding process. The pulse GTAW parameters such as pulse current, base current, pulse duty, frequency and welding speed were set to input variables while hydraulic pressure that represents welding characteristics in diaphragm and flange joint were set to output variables. Based on the test result, a second regression equation was obtained between input and output variables and turned out significant. Besides, an influence of parameters has been confirmed through response surface analysis using the second-order regression equation and optimum welding condition was obtained through a grid-search method. The optimum welding condition was set to pulse current 84.4(A), base current 29.6(A), pulse duty 58.8(%), frequency 10(%), and welding speed 596(mm/min). Then, decent bead shape was acquired with no excessive heat input under the $2.3kgf/cm^2$ of hydrostatic pressure.
The adsorption of Eosin Y by the activated carbon (WCAC) prepared from waste citrus peel was investigated by using response surface methodology (RSM) and Box-Behnken design (BBD) statistical procedures. Experiments were carried out as per BBD with three input parameters, the Eosin Y concentration (Conc. : 30~50 mg/L), the solution temperature (Temp. : 293~313 K), and the adsorbent dose (Dose : 0.05~0.15 g/L). Regression analysis showed a good fit of the experimental data to the second-order polynomial model with coefficients of the determination ($R^2$) value of 0.9851 and P-value (Lack of fit) of 0.342. An optimum dye uptake of 59.3 mg/g was achieved at the dye concentration of 50 mg/L, the temperature of 333 K, and the adsorbent dose of 0.1056 g. The adsorption process of Eosin Y by WCAC can be well described by the pseudo second order kinetic model. The experimental data followed the Langmuir isotherm model.
Bahrami, Mehdi;Karimi-Sabet, Javad;Hatamnejad, Ali;Dastbaz, Abolfazl;Moosavian, Mohammad Ali
Korean Journal of Chemical Engineering
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v.35
no.11
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pp.2241-2255
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2018
RSM methodology was applied to present mathematical models for the fabrication of polyvinylidene fluoride (PVDF) dual-layer hollow fibers in membrane distillation process. The design of experiments was used to investigate three main parameters in terms of polymer concentration in both outer and inner layers and the flow rate of dope solutions by the Box-Behnken method. According to obtained results, the optimization was done to present the proper membrane with desirable properties. The characteristics of the optimized membrane (named HF-O) suggested by the Box-Behnken (at the predicted point) showed that the proposed models are strongly valid. Then, a morphology study was done to modify the fiber by a combination of three types of a structure such as macro-void, sponge-like and sharp finger-like. It also improved the hydrophobicity of outer surface from 87 to $113^{\circ}$ and the mean pore size of the inner surface from 108.12 to 560.14 nm. The DCMD flux of modified fiber (named HF-M) enhanced 62% more than HF-O when it was fabricated by considering both of RSM and morphology study results. Finally, HF-M was conducted for long-term desalination process up to 100 hr and showed stable flux and wetting resistance during the test. These stepwise approaches are proposed to easily predict the main properties of PVDF dual-layer hollow fibers by valid models and to effectively modify its structure.
Poly Sulfone nanofibers were electrospun to fabricate membranes of different characteristics. To fabricate the fiber mats, polymer concentration, flowrate, and current density were determined as the most influencing factors affecting the overall performance of the membranes and studied through Response Surface Methodology. The Box-Behnken Design method (three factors at three levels) was used to design, analyze, and optimize the parameters to achieve the best possible performance of the electrospun membranes in forward osmosis process. Also, internal concentration polarization that characterizes the efficiency of the forward osmosis membranes was determined to better assess the overall performance of the fabricated electrospun membranes. Water flux to reverse salt flux was considered as the main response to assess the performance of the membranes. As confirmed experimentally, best membrane performance with the minimal structural parameter value could be achieved when predicted optimal values were used to fabricate the membranes through electrospinning process.
In this paper, optimization of the vaned centrifugal compressor was carried out at a given mass flow rate condition. Firstly, impeller optimization was conducted using response surface method (RSM) which is one of optimization methods. After the optimization of the impeller was completed, diffuser optimization was performed with the optimized impeller. In these processes, Navier-Stokes solver was used to calculate the flow inside the centrifugal compressor. And the optimization is performed with Box-Behnken design method which is efficient for fitting second-order response surfaces to reduce the number of calculations required. As a result, compared with the reference model, the efficiency and the pressure ratio of the optimized impeller and diffuser are found to be increased. The performance at off-design conditions is presented.
Response surface designs can be classified, according to the shape of the experimental region, into spherical designs and cuboidal designs. Among the central composite design(CCD)s and the Box-Behnken design(BBD)s that are popular in practice, when the number of factors is k, spherical designs are tile CCDs with the axial value being $\sqrt{\textit{k}}$ and the BBDs, and cuboidal designs are the CCDs with the axial value being 1. With the CCDs having $\sqrt{\textit{k}}$ as the axial value, the radius of the experimental region varies with number of factors, but these designs are the 5-level designs. With the BBDs that are 3-level designs, the radius of the experimental region does not vary with the number of factors. In this article, we propose tile 3-level spherical designs which are constructed so that tile radius of the experimental region varies with the number of factors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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