正交试验设计计算机在食品科学与工程中的应用

1、正交试验设计Orthogonal Experimental Design 1什么是试验设计方法？如何合理安排试验试验所得的数据如何分析2几个术语【试验指标】作为试验研究过程的因变量，常为试验结果特征的量 松花粉微波灭菌实验应该选择的指标为：酵母菌变化、霉菌变化、细菌总数变化、颜色变化(用LAB值) 这也是实验结果应该测定的内容。3松花粉微波灭菌实验应该选择的因素【因素 】做试验研究过程的自变量，常常是造成试验指标按某种规律发生变化的那些原因 因素：环境：密闭、开放；水分含量：高、低；温度：高、低；物料厚度：厚、薄。微波功率：大、小；照射：间歇、连续；热效应和非热效应；协同作用：其他灭菌手段与微

2、波 4花粉不同含水量【水平】试验中因素所处的具体状态或情况，又称为等级5%，8%，10%，12%，14%，16%，18%，20%，22%注意：含水量的计算5例子简化公司想通过“松花粉微波灭菌实验”达到满足产品质量要求，对工艺中三个主要因素各按三个水平进行试验。试验的目的是为提高合格产品的产量，寻求最适宜的操作条件 6如何安排试验？全组合方法T1T2T3P1P2P3m1m1m127组7正交设计 (Orthogonal Design)是根据正交性来挑选代表点的，它在挑选代表点时有两个特点: 均匀分散，整齐可比。8什么是正交表？正交表本身只是数学的含义【整齐可比性】：每一列中所有数字出现的次数是相等

3、的【均衡分散性】：任意两列间横向组合的数字对搭配次数也是相等的正交表是运用组合数学理论构造的一种规格化的表格9关于正交的直观印象数据点分布是均匀的每一个面都有3个点每一条线都有1个点10正交表表示方法L9（34）正交表列数一列中出现的数字个数正交表行数正交表的代号11常见正交表各列水平均为2的常用正交表有：L4（23），L8（27），L12（211），L16（215），L20（219），L32（231） 各列水平数均为3的常用正交表有：L9（34），L27（313） 各列水平数均为4的常用正交表有：L16（45） 12正交试验设计用正交表 L9（34）13回到正题三因素三水平，选用正交表 L9

4、（34）T1T2T3P1P2P3m1m1m1？14用正交表安排试验正交试验设计用正交表 L9（34） 9组1516极差分析模式1718Ij 5421711965697558IIj 6974906198217929IIIj11089730470947997Ij / KK1807 2373 2190 2519 IIj/ K2325 3020 3274 2643 IIIj/ K3696 2435 2365 2666 极差1889 647 1084 146 极差分析表19极差分析法某列的极差最大，表示该列的数值在试验范围内变化时，使试验指标数值的变化最大。所以各列对试验指标的影响从大到小的排队，就是各

5、列极差D的数值从大到小的排队 试验指标随各因素的变化趋势。为了能更直观地看到变化趋势，常将计算结果绘制成图。20因素影响大小排队温度时间功率21实验条件最佳组合温度选择100 ，杀菌功率1.5 kw，杀菌时间3 min22正交试验结果方差分析方差分析法是在极差分析的基础上对数据进一步分析试验指标的加和值 试验指标的平均值偏差平方和 fj 自由度。fj 第j列的水平数1 Vj 方差。Vj Sj fj Ve 误差列的方差。Ve Se fe 。式中，e为正交表的误差列 Fj 方差之比 Fj Vj Ve查F分布数值表，做显著性检验23总的偏差平方和 总的偏差平方和等于各列的偏差平方和之和 得出结论：各

6、列对试验指标的影响是否显著，在什么水平上显著24方差分析表25正交设计中的交互作用26松花能量饼酸价问题技术处理方案27鱼刺图分析28解决途径改变花粉用量进行包埋添加抗氧化剂适宜的温度29因素水平1水平2松花粉添加量(%)0.52温度（ ）2040麦芽糊精添加量(%)25抗氧化剂加量(%)0.050.2303132333435欢迎与您们共同学习，共同探讨36山楂汁提取工艺参数优化利用果胶酶提取山楂果中黄酮与可溶物过程中，酶用量、时间、温度对提取率的影响很大，故采用正交实验进行参数优化。 37水平酶用量/U/mL浸提时间/h温度/1101(1)1(30)2122(2)2(40)3143(3)3(

7、50)4164(4)4(55)酶法浸提工艺条件优化实验(L1645) 38实验号酶用量U/mL误差列浸提时间h温度误差可溶物得率%黄酮得率%11111127.721.821222243.638.731333356.253.941444462.658.252123447.350.962214346.946.172341248.252.782432151.655.893134264.569.1103243171.375.2113312447.940.2123421335.249.1134142373.567.3144231449.763.6154324168.47716441324653.9正交试

8、验结果 39项目酶用量误差列浸提时间温度误差U/mLhj 190.1 213.0 168.5 160.8 219.0 j 194.0 211.5 194.5 216.6 202.3 j218.9 220.7 222.0 220.8 211.8 j237.6 195.4 255.6 242.4 207.5 k4 4 4 4 4 Ij / KK47.5 53.3 42.1 40.2 54.8 IIj/ K48.5 52.9 48.6 54.2 50.6 j/ K54.7 55.2 55.5 55.2 53.0 j/k59.4 48.9 63.9 60.6 51.9 极差11.9 6.3 21.8

9、20.4 4.2 可溶性固形物质得率的极差分析 40项目酶用量误差列浸提时间温度误差U/mLhj 172.6 209.1 162.0 187.2 229.8 j 205.5 223.6 215.7 202.0 214.4 j233.6 223.8 242.4 233.9 216.4 j261.8 217.0 253.4 250.4 212.9 k4 4 4 4 4 Ij / KK43.2 52.3 40.5 46.8 57.5 IIj/ K51.4 55.9 53.9 50.5 53.6 j/ K58.4 56.0 60.6 58.5 54.1 j/k65.5 54.3 63.4 62.6 53.2 极差22.3 3.7 22.9 15.8 4.2 黄酮类物质得率的极差分析 41可溶性固形物质得率的方差分析 42各因素对山楂黄酮得率影响的显著性分析 43结论酶用量和浸提时间对可溶物和山楂黄酮得率有显著影响，其最佳作用参数为酶用量16U/mL，浸提温度50，浸提时间4h。推测的最佳可