A review about the application of response surface methodology in the optimization of food technology is presented. The theoretical principles of response surface methodology and steps for its application are described. The response surface methodologies : three-level full factorial, central composite, Box-Behnken, and Doehlert designs are compared in terms of characteristics and efficiency. Furthermore, recent references of their uses in food technology are presented. A comparison between the response surface designs (three-level full factorial, central composite, Box-Behnken and Doehlert design) has demonstrated that the Box-Behnken and Doehlert designs are slightly more efficient than the central composite design but much more efficient than the three-level full factorial designs.
In this study, an optimized process for the waste cooking oil based biodiesel production using microwave energy was designed by using Box-Behnken design model. The process variables were chosen as a mole ratio of the methanol to oil, microwave power, and reaction time. Fatty acid methyl ester (FAME) content was then measured. Through the results of basic experiments, the range of optimum operation variables for the Box-Behnken design model, such as the methanol/oil mole ratio and reaction time, were set as between 8 to 10 and between 4 to 6 min, respectively. Ranges of the microwave power were set as from 8 to 12 W/g for 1.30 mg of KOH/g, acid value, while from 10 to 14 W/g for 2.00 mg of KOH/g, acid value. The optimum methanol/oil mole ratio, microwave power, and reaction time were reduced to 7.58, 10.26 W/g, and 5.1 min, respectively, for 1.30 mg KOH/g of acid value. Also, the optimum methanol/oil mole ratio, microwave power, and reaction time were 7.78, 12.18 W/g, and 5.1 min, respectively, for 2.00 mg KOH/g of acid value. Predicted FAME contents were 98.4% and 96.3%, with error rates of less than 0.3%. Therefore, when the optimized process of biodiesel production using microwave energy was applied to the Box-Behnken design model, the low error rate could be obtained.
Han, Jung-Ho;Kim, Won-Ho;Jang, Ik-Sang;Kim, Mi-Jung;Lee, Ki-Doek;Lee, Jae-Jun;Lee, Ju
Proceedings of the KIEE Conference
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2011.07a
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pp.949-950
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2011
There are various ways of optimizing rotor design of Interior Permanent Magnet Synchronous Motors(IPMSM). In this paper, the best optimized design value was found by varying the Bridge thickness of PM in the rotor and changing Rib. The set design values were torque, 5 harmonics, 7 harmonics, and safety factor. Also, in order to make practical design value easily and quickly for optimization, Box-Behnken of Response Surface Method(RSM) method was used. Therefore, IPMSM resulted an optimized design model with high torque, low harmonics, and constant value of safety factor.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.27
no.1
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pp.161-171
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2021
This paper presents the findings of a comparative study on minimum weight design and sensitivity evaluation using different experimental design methods for the structural design of an active-type deck support frame (DSF) developed for the float-over installation of an of shore plant topside. The thickness sizing variables of the structural members of a passive-type DSF were considered the design factors, and the output responses were defined using the weight and strength performances. The design of the experimental methods applied in the comparative study of the minimum weight design and the sensitivity evaluation were the orthogonal array design, Box- Behnken design, and Latin hypercube design. A response surface method was generated for each design of the experiment to evaluate the approximation performance of the design space exploration according to the experimental design, and the accuracy characteristics of the approximation were reviewed. Regarding the minimum weight design, the design results, such as numerical costs and weight minimization, of the experimental design for the best design case, were evaluated. The Box- Behnken design method showed the optimum design results for the structural design of the passive-type DSF.
In order to confirm the creation of the OH radical which influences to RNO bleaching processes, it experimented using laboratory reactor of dielectric barrier discharge plasma (DBDP). The experiments performed in about 4 kind process variables (diameter of ground electrode, diameter of discharge electrode, diameter of quartz tube and effect of air flow rate) which influence to process. In order to examine optimum conditions of design factors as shown in Box-Behnken experiment design, ANOVA analysis was conducted against four factors. The actual RNO removal at optimized conditions under real design constraints were obtained, confirming Box-Behnken results. Optimized conditions under real design constraints were obtained for the highest desirability at 1, 1 mm diameter of ground and discharge electrode, 6 mm diameter of quartz tube and 5.05 L/min air flow rate, respectively.
In this study, the elimination of $Ni^{2+}$ using 13X sorbent due to an electrostatic interaction was reported. The significant factors including pH, time and 13X sorbent amount were investigated using Box-Behnken design (BBD). In the optimum experimental conditions, the linear rang and limit of detection of the proposed method were 0.1-20 and $0.102mg\;L^{-1}$, respectively. The precision as RSD% was 1.3% for concentration of $2mg\;L^{-1}$. Concerning the excellent recoveries in a short time with highly efficient sample clean-up and removal, this method may be a very powerful and innovative future sample removal technique. To the best of our knowledge, this is the first report on using BBD for optimizing the parameters affected the removal of $Ni^{2+}$ by 13X zeolite sorbent.
In this study, the stability criteria of cosmeceuticals emulsion containing Flos Sophorae Immaturus extracts was established using the Box-Behnken design model (BBD-RSM). As optimization conditions of the emulsification using the BBD-RSM, the amount of surfactant and additive, and emulsification time and speed were used as quantitative factors while mean droplet size (MDS), viscosity and emulsion stability index (ESI) were used as reaction values. According to the result of BBD-RSM, optimum conditions for the emulsification were as follows; the emulsification time and speed of 17.8 min and 5505 rpm, respectively and amounts of the emulsifier and additive of 2.28 and 1.05 wt.%, respectively. Under these conditions, the MDS, viscosity, and ESI after 7 days from the reaction were estimated as 1875.5 nm, 1789.7 cP, and 93.8%, respectively. The average error value from our actual experiments for verifying the conclusions was below 5%, which is mainly due to the fact that the BBD-RSM was applied to the optimized cosmeceuticals emulsification.
This paper proposes statistically designed experiments which provide a proactive means to implement safety and environmental applications. Minimal experimental designs such as fractional factorial design, Plackett-Burman design, Box-Behnken design are economical and can be achieved tremendous savings with relatively few experiments. These experimental designs and analysis methods are illustrated with cases.
Plackett-Burman (PB) and Box-Behnken (BB) experimental designs were used to optimize fermentation variables for the biotransformation of glycyrrhizin (GL) to monoglucuronyl-glycyrrhetinic acid (MGGA). The PB design was first used to screen the important factors among the medium variables. The steepest ascent method was used to approach the optimum range for each of these factors. The BB design was finally used to analyze the response surfaces of the screened factors for further optimization. The optimized conditions for this system were 0.7 g/L $MgSO_4{\cdot}7H_2O$, 1.19 g/L GL, and cultivation for six days. The biotransformation of GL to MGGA could reach up to 35.72%, which is a good result for this kind of transformation.
Won Jong-Pil;Seo Jung-Min;Lee Chang-Soo;Park Hae-Kyun;Lee Myeong-Sub
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.17
no.4
s.88
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pp.559-567
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2005
The objective of this study is to optimize the use of mineral admixtures (silica fume, fly ash, and blast furnace slag) in high-performance concrete for bridge deck overlay. For this purpose, high-performance concrete, incorporating mineral admixtures, was tested for compressive strength and permeability. The Box Behnken design was used to determine the optimum mix proportions of the mineral admixtures. The optimized mix compositions were then technically evaluated. Test results are compare with the performance specification for high performance concrete overlay on bridge deck. The optimum mix proportions were shown to possess acceptable properties. Also, it is possible to save the construction and materials costs result from a reduction In actual material cost and from the use of widely avaliable truck mixers instead of mobile mixers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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