食品試驗設計論文

1、 ?食品試驗設計與數(shù)據(jù)處理?課程論文正交試驗設計的根本程序和步驟 姓 名 院 系 專業(yè)班級 學 號 指導教師 職 稱 教 授日 期 2021 年 12 月 19 日目錄前言：前言： .3 31.1.正交試驗設計的特點正交試驗設計的特點 .3 32.2.正交試驗設計案例正交試驗設計案例 .3 33.3.基于案例的正交試驗設計的根本程序分析基于案例的正交試驗設計的根本程序分析 .4 43.1 明確試驗目的，確定試驗指標 .43.2 挑因素，選水平 .43.3 選擇適宜的正交表 .43.4 進行表頭設計 .53.5 確定試驗方案，實施實驗 .53.6 實驗結(jié)果的統(tǒng)計和分析方差分析 .64.4. 結(jié)論

2、結(jié)論 .9 94.1 優(yōu)化工藝條件確實定 .94.2 正交試驗設計的根本程序 .9參考文獻參考文獻 .1010正交試驗設計的根本程序和步驟摘要：摘要：本文結(jié)合“研究啤酒酵母最適合的自溶條件這個試驗設計案例具體闡述了“正交試驗設計的根本程序和步驟。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：正交試驗；試驗設計；根本程序；根本步驟前言：前言：正交試驗設計和分析方法是目前最常用的工藝優(yōu)化試驗設計和分析方法, 是局部因子設計的主要方法。正交試驗以概率論、數(shù)理統(tǒng)計和實踐經(jīng)驗為根底, 利用標準化正交表安排試驗方案, 并對結(jié)果進行計算分析,最終迅速找到優(yōu)化方案, 是一種高效處理多因素優(yōu)化問題的科學計算方法。本文通過研究啤酒酵母最適合的

3、自溶條件的試驗具體說明正交試驗設計的根本程序和步驟，以求對學習正交試驗設計和分析工作者有一定的幫助。的特點的特點正交試驗設計是利用正交表來安排與分析多因素試驗的一種設計方法。它是由試驗因素的全部水平組合中，挑選局部有代表性的水平組合進行試驗的，通過對這局部試驗結(jié)果的分析了解全面試驗的情況，找出最優(yōu)的水平組合。對于單因素或兩因素試驗，因其因素少 ，試驗的設計 、實施與分析都比擬簡單 。但在實際工作中 ，常常需要同時考察 3 個或 3 個以上的試驗因素 ，假設進行全面試驗 ，那么試驗的規(guī)模將很大 ，往往因試驗條件的限制而難于實施 。正交試驗設計就是安排多因素試驗 、尋求最優(yōu)水平組合 的一種高效率試

4、驗設計方法。正交試驗設計的根本特點是：用局部試驗來代替全面試驗，通過對局部試驗結(jié)果的分析，了解全面試驗的情況。2.2.正交試驗設計案例正交試驗設計案例【案例 1】為了研究啤酒酵母最適合的自溶條件，選擇 3 因素 3 水平正交試驗。因素有溫度A和 pHB ，加酶量C3 個，試驗指標為蛋白質(zhì)含量，試驗指標越大越好。選用 L9(34) 正交表，試驗方案和結(jié)果如下表，目標是作方差分析，并找出啤酒酵母最適合的自溶條件。試驗結(jié)果試驗結(jié)果 L L9 9(3(34 4) )處理號溫度ApHBC加酶量試驗指標蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)%115016.512.016252127.022.424973137.532.834544

5、2551237535223155462312550735813211483213109933218953.3.基于案例的正交試驗設計的根本程序分析基于案例的正交試驗設計的根本程序分析3.13.1 明確試驗目的，確定試驗指標明確試驗目的，確定試驗指標在【案例 1】中，試驗目的就是尋求啤酒酵母最適合的自溶條件，用蛋白質(zhì)含量作為試驗指標。3.23.2 挑因素，選水平挑因素，選水平在【案例 1】中，影響啤酒酵母最自溶的因素有溫度A和 pHB ，加酶量C3 個，并且每個因素都有 3 個水平。于是，就可以列出本試驗的因素水平表表3-1 。表表 3-13-1 研究啤酒酵母最適合的自溶條件試驗因素水平表研究啤

6、酒酵母最適合的自溶條件試驗因素水平表ABC水平溫度pH加酶量1502553583.33.3 選擇適宜的正交表選擇適宜的正交表確定好因素和水平后，根據(jù)因素、水平及需要考慮的互交作用的多少來選擇適宜的正交表。從水平數(shù)、因素數(shù)、試驗的次數(shù)考慮，我們可選擇 L934 。要考察的因素及互交作用的自由度總和小于所選正交表的總自由度來確定。本例各因素的自由度分別為：A 因素的自由度2131 adfAB 因素的自由度2131 bdfBC 因素的自由度2131 cdfC各因素的自由度之和6222dCBAdfdff總自由度 8191 ndfT所以選用 L934是適宜的。3.43.4 進行表頭設計進行表頭設計 正交

7、表選好后，就可進行表頭設計。在在【案例 1】中不考察互交作用時，可將溫度A 、pHB和加酶量C依次安排在 L934表的第一列、第二列、第三列上，第四列為空列表 3-2 。表表 3-23-2 【案例案例 1】1】的表頭設計的表頭設計列號1234因素ABC空列3.53.5 確定試驗方案，實施實驗確定試驗方案，實施實驗 在表頭設計的根底上，將所選正交表中對應上因素的相應水平，可得如下的實驗方案， 【案例 1】的試驗方案表 3-3 。表表 3-33-3 研究啤酒酵母最適合的自溶條件的試驗方案研究啤酒酵母最適合的自溶條件的試驗方案ABCD處理號溫度PH加酶量空列蛋白質(zhì)%1150112.01215027.

8、022.42315037.532.834255122.43525527.032.81625537.512.027358132.82835827.012.03935837.522.413.63.6 實驗結(jié)果的統(tǒng)計和分析實驗結(jié)果的統(tǒng)計和分析方差分析方差分析采用正交表設計的實驗，都可用正交表分析實驗結(jié)果。本例用的是方差分析法。根據(jù)【案例 1】的試驗方案，用方差分析法的根本方法，我們對以下選擇啤酒酵母自溶條件的案例進行分析，經(jīng)試驗后得到以下結(jié)果：可做出本試驗的結(jié)果表 3-4 。表表 3-43-4 研究啤酒酵母最適合的自溶條件的試驗結(jié)果研究啤酒酵母最適合的自溶條件的試驗結(jié)果ABCD處理號溫度PH加酶量空

9、列蛋白質(zhì)%1150112.01215027.022.42315037.532.834255122.43525527.032.81625537.512.027358132.82835827.012.03935837.522.41K1jK2jK3j65.58(T)K1jK2jK3j6,337.29x Rj然后我們就可以對試驗指標蛋白質(zhì)含量作方差分析了。整理資料。表 3-4 中一共有 A、B、C 3 個因素，沒一因素的水平數(shù)分別用 a,b,c 表示，本例 a=b=c=3,各因素每一水平的重復次數(shù) m=3，總處理次數(shù)為 9 次n 。平方和與自由度的分解。平方和的分解：矯正數(shù) 8596.4779/58.

10、65222nTnxCTi總平方和 CCxSSiT222295. 897. 425. 6A 因素平方和 CCmKSSiAA3/ )25.3157.1876.15(2222B 因素平方和 CCmKSSiBB3/ )99.1841.2118.25(2222C 因素平方和 CCmKSSiCC3/ )48.2145.2165.22(2222誤差平方和 CBATeSSSSSSSSSS對于空列也可用同樣方法計算平方和：D空列平方和 CCmKSSiDD3/ )97.2287.2174.20(2222自由度的分解： 總自由度 8191 ndfTA 因素的自由度2131 adfAB 因素的自由度2131 bdfB

11、C 因素的自由度2131 cdfC誤差 22228CBATedfdfdfdfdfF 測驗。處理間均方 7011.2224021.45AAAdfSSMS 2437. 324873. 6BBBdfSSMS1561. 023122. 0CCCdfSSMS4145. 028289. 0DDDdfSSMS處理內(nèi)均方 4144. 028288. 0eeedfSSMS方差分析的結(jié)果見表 3-5 。表表 3-53-5 方差分析表方差分析表變異來源SSdfMSFFaA溫度2*F0.05(2,4)BpH2275*F0.01(2,4)C加酶量267D空列2誤差2總變異8由于 FA F0.01(2.4)那么因素 A溫

12、度在各水平間差異極顯著，F(xiàn)0.05(2.4)FB F0.01(2.4)，那么因素 BPH在各水平間差異顯著，F(xiàn)C F0.05(2.4),那么因素 C加酶量在各水平間差異不顯著。那么由方差分析的結(jié)果可知，A 因素溫度對啤酒酵母自溶有的影響極為顯著，其次為 B 因素pH 。通過上表可以看出：因素 A 高度顯著，因素 B 顯著，因素 C 不顯著。因素主次順序 ABC用 q 檢驗法對 A、兩因素各水平進行多重比擬。表 2-63717. 03/4144. 0mMSSex表表 3-63-6 多重比擬用多重比擬用 q q 及及 LSRLSR 值值秩次距 K23q34LSR表表 3-73-7 A A 因素個水

13、平均值多重比擬因素個水平均值多重比擬qq 檢驗法檢驗法A 因素A3A2A1ix005abb顯著性ABB由上表的多重比擬的結(jié)果可看出，A3為最好。表表 3-83-8 B B 因素個水平均值多重比擬因素個水平均值多重比擬qq 檢驗法檢驗法B 因素B1B2B3ix005aabb顯著性AABB由上表的多重比擬的結(jié)果可看出 B1為最好，B2也可作為考慮，可作為分析其他指標后綜合平衡選擇之用。4.4. 結(jié)論結(jié)論4.14.1 優(yōu)化工藝條件確實定優(yōu)化工藝條件確實定本試驗指標越大越好。對因素 A、B 分析，確定優(yōu)水平為 A 、B 因素 C 的水平改變31對試驗結(jié)果幾乎無影響，所以理論上講可在各自所取的水平范圍內(nèi)任取一水平，從操作的難易度、本錢的經(jīng)濟性、試驗條件的可行性等方面綜合考慮確定選 C 。優(yōu)水平組合1為 A B C 。即溫度為 58，pH 值為，加酶量為 2.0%。3114.24.2 正交試驗設計的根本程序正交試驗設計的根本程序通過研究分析啤酒酵母自溶的最優(yōu)條件，我們可以總結(jié)出正交試驗設計的根本程序是設計方案和處理試驗結(jié)果兩大局部。主要步