Моделирование гетерогенного фотохимического реактора Текст научной статьи по специальности «Математика»

шения обладают свойством а, и значения этого свойства 1а у обоих решений совпадают. «По предпочтению» решения выбираются из числа одноимённых, которые обладаю наилучшими значениями необходимых свойств. То есть решение г^ предпочтительнее П2, если оба решения обладают свойством а, и для значений этого свойства 1а у обоих решений выполняется отношение ^ Где h - символ отношения типа больше «>», много больше «>>», меньше «<», много меньше «<<». Как следствие, можно формализовать условия выбора некоторого конкретного решения г по конкретному значению критерия выбора К. То есть принимать решение п, если у его есть свойство а, и значение этого свойства 1а отвечает отношению h по критерию К. Тогда совокупность п условий позволяет осуществить выбор решения г по нескольким критериям выбора К1, К2, ..., Кп, которые соответствуют п различным свойствам решения п: а1, а2, ..., ап. То есть решение п выбирается в том случае, если для его свойств а1, а2, ..., ап значения этих свойств соответственно удовлетворяют отношениям Ь2, ..., hn для критериев К1, К2, ..., Кп. Такая постановка условий выбора даёт возможность присваивать реальные значения критериям выбора по ходу решения задачи выбора. При этом значения различных критериев могут браться либо из исходных данных для решения задачи выбора, либо из базы данных системы, либо из полученных ранее результатов решения других задач выбора.

Таким образом, полностью исключается необходимость задания критериев выбора в самих алгоритмах решения изобретательских задач в заранее установленных жёстких рамках. Это обеспечивает практическую реализацию важнейшего принципа построения интеллектуальных автоматизированных систем поддержки изобретательского процесса - независимость программного обеспечения блока планировщика в системе искусственного интеллекта от жёсткой нормативно-справочной базы конкретной предметной области. А как следствие, - высокая степень универсальности и адаптируемости системы к изменениям внешней среды.

Напомним, что целью такого формального подхода к решению изобретательских задач в химической технологии является построение компьютерной поддержки соответствующих процедур принятия решений.

Первую часть Изобретающей Экспертной Системы, базу знаний в виде фактов и правил, нетрудно сформировать в каждом конкретном случае, применяя изложенный выше подход. Подсистема планировщика, ответственная за манипулирование этими знаниями в соответствии с заложенными в неё правилами логического вывода, является второй частью разрабатываемой изобретающей экспертной системы.

Рассмотренные выше построения дают возможность разрабатывать подсистему «Планировщик Изобретающей Экспертной Системы» независимо от базы данных в конкретной предметной области. А это, в свою очередь, открывает возможность получения новых, неизвестных ранее решений в данной предметной области. То есть, получение решений, не заложенных в базе данных экспертной системы. Последнее является существенным шагом к созданию автоматизированной интеллектуальной изобретающей машины.

УДК 541.14:547

А.В. Петренко, ВВ. Макаров

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия

МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕТЕРОГЕННОГО ФОТОХИМИЧЕСКОГО РЕАКТОРА

The model of heterogenous photochemical reactor on the base of two flux approximation of optical radiation transfer equation and photochemical reactom kinetics has been developed.

Разработана модель гетерогенного фотохимического реактора на основе двухпоточной аппроксимации уравнения переноса оптического излучения и кинетики фотолиза.

В ранее разработанных моделях фотохимических реакторов интенсивность оптического излучения определяется законом Бугера-Ламберта-Бера [1,2], что справедливо только для оптически однородных сред. На практике многие процессы фотохимического синтеза протекают в гетерогенных средах, например, оптически активные компоненты фотохимических реакций могут представлять собой дисперсную фазу суспензии. Для интенсивного перемешивания рабочих сред в фотохимических реакторах может применяться барботаж. Некоторые реакции могут протекать при кипении реакционной массы. Следовательно модели реакторов, уравнения фотофизических процессов в которых основаны на законе Бугера-Ламберта-Бера, неадекватны при моделировании гетерогенных реакторов.

В оптически гетерогенных средах интенсивность оптического излучения изменяется не только вследствие его поглощения средой, но и рассеяния дисперсной фазой, что с необходимостью должно учитываться при моделировании гетерогенных реакторов. Учесть эффекты поглощения и рассеяния оптического излучения средой предлагается на основе двухпоточной аппроксимации уравнения переноса оптического излучения, которая для плоскопараллельного слоя рассеивающей среды имеет вид системы обыкновенных дифференциальных уравнений (рис.1) [3]

I

0 л

i : (п

I л (i

di ^ L i Рис.1. Плоскопараллельный слой рассеивающей среды

Г й!I (I) = -5Х11 (I)й1 - (а, + ^ )с1 (I)й1 + ^ с!- (I)Ш

- (I) = -Б х с! I (I )си + 8Х! - (I )са + (ал + ^ )с! - (I )й1 0)

при граничных условиях (0) = !0, ; I - (V) = 0 (2)

где 1\ (I), I- (I) - интенсивность монохроматического излучения, распространяющегося в среде в противоположных направлениях ; I - пространственная координата ; 5Я -коэффициент поглощения оптического излучения сплошной фазой ; ал - коэффициент поглощения оптического излучения активным компонентом (дисперсной фазой) ; -коэффициент рассеяния оптического излучения дисперсной фазой ; с - концентрация оптически активного компонента среды.

Решение двухточечной граничной задачи (1)-(3) имеет вид:

I+(I)

АвК1 + А2е

Ь

х

кЛ

Ь

X

I- (I) = Ахв к + А2 в

,-кЛ

где:

: а, = (а, + )с + 5,; Ь = 8хс;

(3)

(4)

А1

Ь I

Ь11 0,

■; А

К10, е

-2к,Ь

(а, + к,) - (а, - к, )е' 1 (а, + к,) - (а, - к, )е~2к* '

Фотохимические реакторы часто имеют кольцевое сечение с источником излучения, расположенным по оси реактора (рис.2).

В моделях реакторов этой конструкции следует учитывать также ослабление интенсивности светового поля, обусловленное удалением от источника излучения:

(I) = - 5,1+ (I)Ш - (а, + )с1+ (I)Ш + ад (I)Ш -11+ (I) Я- (I) = -8, с1 + (I + 5, I- (I )Ш + (а, + 8, )с1 - (I )Ш

Рис. 2. Слой рассеивающей среды в фотохимическом реакторе кольцевого сечения

В отличие от уравнений, описывающих изменение интенсивности излучения в реакторах прямоугольного сечения аналогичные уравнения для реактора кольцевого сечения нелинейны, что не позволяет их решать аналитически.

Скорость фотохимической реакции в простейшем случае описывается выражением:

йс(г) Ж

= Ф1 ъ,

где ф - квантовый выход реакции, 1Е - интенсивность поглощенного оптического излучения, которая может быть рассчитана как разность между интенсивностью облучающего света и интенсивности светового потока 1+ (I) на выходе из слоя среды толщиной L.

Список литературы

1. Рэнби, Б. Фотодеструкция, фотоокисление, фотостабилизация полимеров / Б. Рэнби; Я. Рабек - М.: Мир, 1978. - 675 с.

2. Введение в фотохимию органических соединений /Под ред. Беккера Г.О., Ельцова А.В. - Л.: Химия, 1976. - 379 с.

УДК 519.7: 615.2/.3

Ю.В. Маковская, А.А. Аванесова, М.Г. Гордиенко

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИНКАПСУЛЯЦИИ

The goal of this work is investigation of encapsulation technology for temperature and ph-sensitive pharmaceutical products in an intestinally-soluble cover and mathematical modelling of this process. Production of peroral forms for such drugs is the perspective problem in modern pharmaceutics. The developed mathematical model allows to predict quality of medicinal agent in a product, and also to regulate active component's content efficiency using varying conditions of process.

Целью работы стало изучение технологии инкапсуляции термолабильных и pH-чувствительных лекарственных препаратов в кишечно-растворимую оболочку и составление математического описания для данного процесса. Получение пероральных форм для таких препаратов является перспективной задачей в современной фармацевтике. Разработанная математическая модель позволяет прогнозировать качество лекарственного вещества в продукте, а также контролировать выход по активному компоненту, варьируя условия процесса.

Целью данной работы явилась разработка технологии получения таблетирован-ной формы мицеллосодержащего препарата - гепатопротектора с направленным патогенетическим действием. В состав препарата входит фосфатидилхолин, восстанавливающий структуру и функции поврежденных мембран гепатоцитов. Благодаря такому фармакологическому эффекту, предотвращается потеря клетками ферментов и других активных веществ, нормализуется белковый, липидный и жировой обмены, восстанавливается детоксикационная функция печени, ингибируется формирование соединительной ткани печени, снижается риск возникновения фиброза и цирроза печени. Фосфатидилхолин находится в виде мицеллярных структур, размер которых 70-110 нм.

Основные сложности в получении пероральных форм фосфолипидных препаратов заключаются в следующем: разрушение мицелл под действием желудочного сока (для оказания фармацевтического действия препарат должен всасываться в кишечнике); чувствительность к температурным воздействиям; окисляемость под действием кислорода воздуха. Эти проблемы были решены при использовании технологии инкапсуляции.

В данной работе инкапсуляция препарата заключалась в двух последовательных стадиях: нанесение на пеллеты-«плацебо» лекарственного вещества и покрытие полученных микросфер кишечно-растворимой полимерной оболочкой. Обе технологические стадии проводились в аппарате псевдоожиженного слоя. Механизм нанесения покрытия представлен на рисунке 1.

Распыление Смачивание Формирование пленки Частица с покрытием

Рис. 1. Механизм покрытия в псевдоожиженном слое