食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)課程論文

1、食品試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理課程論文姓 名 陳少玉院 （系） 輕工食品學(xué)院專業(yè)班級(jí) 食品111學(xué) 號(hào) 201110714118指導(dǎo)教師 王 德 培職 稱 教 授日 期 2013 年 11 月 22 日仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院目錄摘要2關(guān)鍵字2引言3基本概念與原理3正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本程序和步驟4明確試驗(yàn)?zāi)康摹⒋_定試驗(yàn)指標(biāo)4挑因素、選水平4選擇合適的正交表4進(jìn)行表頭設(shè)計(jì)4確定試驗(yàn)方案，實(shí)施試驗(yàn)4試驗(yàn)結(jié)果分析(方差分析)5總結(jié)：正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本程序和步驟8附錄8參考文獻(xiàn)9啤酒酵母的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)基本程序與步驟摘要對(duì)于單因素或兩因素試驗(yàn)，因其因素少 ，試驗(yàn)的設(shè)計(jì) 、實(shí)施與分析都比較簡(jiǎn)單 。但在實(shí)際工作中 ，常常需要

2、同時(shí)考察 3個(gè)或3個(gè)以上的試驗(yàn)因素 ，若進(jìn)行全面試驗(yàn) ，則試驗(yàn)的規(guī)模將很大 ，往往因試驗(yàn)條件的限制而難于實(shí)施 。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)就是安排多因素試驗(yàn) 、尋求最優(yōu)水平組合 的一種高效率試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。本文以啤酒酵母為例，探討正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)基本程序與步驟。關(guān)鍵字啤酒酵母、自溶條件、酶、溫度、PH、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、基本步驟引言正交試驗(yàn)是研究多因素多水平的又一種設(shè)計(jì)方法，它是根據(jù)正交性從全面試驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)。本文通過(guò)以啤酒酵母試驗(yàn)為例，選擇3因素3水平正交試驗(yàn)，試驗(yàn)指標(biāo)為蛋白質(zhì)含量，試驗(yàn)指標(biāo)越大越好。逐步討論出正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本程序與步驟。從實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和結(jié)果得出正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本程序與步驟可以

3、分為六點(diǎn)：（1）明確試驗(yàn)?zāi)康摹⒋_定試驗(yàn)指標(biāo)；（2）挑因素、選水平；（3）選擇合適的正交表；（4）進(jìn)行表頭設(shè)計(jì)；（5）確定試驗(yàn)方案，實(shí)施試驗(yàn)；（6）試驗(yàn)結(jié)果分析基本概念與原理正交設(shè)計(jì)是利用正交表來(lái)安排與分析多因素試驗(yàn)的一種設(shè)計(jì)方法。用部分試驗(yàn)來(lái)代替全面試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)部分試驗(yàn)結(jié)果的分析，了解全面試驗(yàn)的情況。正因?yàn)檎辉囼?yàn)是用部分試驗(yàn)來(lái)代替全面試驗(yàn)的，它不可能像全面試驗(yàn)?zāi)菢訉?duì)各因素效應(yīng)、交互作用分析；當(dāng)交互作用存在時(shí)，有可能出現(xiàn)交互作用的混雜。雖然正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)有上述不足，但它能通過(guò)部分試驗(yàn)找到最優(yōu)水平組合 。 正交表用Ln(tq)表示。L表示正交表；n為正交表行數(shù)；t為因素的水平數(shù)；q為最多能安排的因

4、素?cái)?shù)，即正交表的列數(shù)。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本程序和步驟明確試驗(yàn)?zāi)康摹⒋_定試驗(yàn)指標(biāo)該試驗(yàn)?zāi)康木褪且獙で笠粋€(gè)最佳的啤酒酵母的自溶條件，可用蛋白質(zhì)的含量作為本試驗(yàn)的試驗(yàn)指標(biāo)，而且作為一個(gè)定量指標(biāo)。挑因素、選水平該試驗(yàn)中影響蛋白質(zhì)含量的因素有溫度（A）和pH（B），加酶量（C）3個(gè)，并且每個(gè)因素都取3水平。于是可以列出本試驗(yàn)的因素水平表。選擇合適的正交表由于已經(jīng)確定好因素和水平，可以根據(jù)因素、水平及需要考察的交互作用的多少來(lái)選擇合適的正交表。該試驗(yàn)3個(gè)因素3水平，根據(jù)一般挑選試驗(yàn)次數(shù)較少的原則，因此選用L9(34) 正交表。各因素的自由度之和6，而正交表L9(34)的總自由度為8，所以選用L9(34)是合

5、適的。進(jìn)行表頭設(shè)計(jì)該試驗(yàn)只考察主效應(yīng)，不考察互作效應(yīng)，可將溫度（A）和pH （B）， 加酶量（C）一次安排在表的第一列，第二列，第三列上，第四列為空列例題的表頭設(shè)計(jì)列號(hào)1234因素ABC空列確定試驗(yàn)方案，實(shí)施試驗(yàn)在表頭設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，講所選正交表中各列的不同數(shù)字換成對(duì)應(yīng)因素的相應(yīng)水平，形成試驗(yàn)方案，該題如下：處理號(hào)因素（1）（2）（3）（4）A溫度BPHC加酶量空列11（50）1（6.5）1（2.0）121（50）2（7.0）2（2.4）231（50）3（7.5）3（2.8）342（55）1（6.5）2（2.4）352（55）2（7.0）3（2.8）162（55）3（7.5）1（2.0）273（

6、58）1（6.5）3（2.8）283（58）2（7.0）1（2.0）393（58）3（7.5）2（2.4）1試驗(yàn)結(jié)果分析(方差分析)啤酒酵母最佳自溶條件的試驗(yàn)結(jié)果（表1）處理號(hào)溫度ApHBC加酶量試驗(yàn)指標(biāo)蛋白質(zhì)%11（50）1（6.5）1（2.0）1625212（7.0）2（2.4）2497313（7.5）3（2.8）345442（55）123753522315546231255073（58）1321148321310993321895K1j 15.76 25.18 22.65 20.74 K2j 18.57 21.41 21.45 21.87 65.58K3j 31.25 18.99 21.

7、48 22.97平均K1j 5.25 8.39 7.55 6.91 平均K2j 6.19 7.14 7.15 7.29 7.29平均K3j 10.42 6.33 7.16 7.66Rj 5.17 2.06 0.40 0.75從上面的極差Rj可直觀看出本試驗(yàn)溫度A因素的效應(yīng)最大，PH值B因素次之，加酶量C因素的效應(yīng)最小。資料整理總變異可以分為處理間、處理內(nèi)兩個(gè)部分，而處理間變異可以進(jìn)一步分為A因素、B因素、C因素。在表格里一共有A，B，C三個(gè)因素，每一因素的水平數(shù)分別用a,b,c表示，由a=b=c=3，各因素每一水平的重復(fù)次數(shù)m=3，總處理次數(shù)為9次自由度和平方和的分解平方和的分解：矯正數(shù) C=

8、（xi）2n=T2n=65.5829=477.8596總平方和 SST=x2i-C=6.252+4.972+8.952-C =530.89-477.8596=53.0304A因素平方和 SSA=（K2iAm）-C=(15.762+18.572+31.252)3-C =523.2618-477.8596=45.4022B因素平方和 SSA=（K2iBm）-C=(25.182+21.412+18.992)3-C =484.3469-477.8596=6.4873C因素平方和 SSA=（K2iCm）-C=(22.652+21.452+21.482)3-C =478.1718-477.8596=0.3

9、122誤差平方和 SSe=SST-SSA-SSB-SSC =53.0304-45.1022-6.4873-0.3122=0.8287空白平方和 SSe=（K2i空m）-C=(20.742+21.872+22.972)3-C =478.6885-477.8596=0.8287自由度的分解：總自由度 dfT=n-1=9-1=8A因素 dfA=a-1=3-1=2B因素 dfB=b-1=3-1=2C因素 dfC=c-1=3-1=2誤差 dfe= dfT-dfA-dfB-dfC=8-2-2-2=2F檢驗(yàn)由下面方差分析表結(jié)果可知，F(xiàn)0.05(2.2) FA<F0.01(2.2)，即0.01p<

10、0.05,說(shuō)明溫度A因素顯著，說(shuō)明溫度A因素對(duì)蛋白質(zhì)含量有著顯著的影響。方差分析表變異來(lái)源 SS df MS F FA（溫度） 45.4021 2 22.7011 54.7806B（PH） 6.4873 2 3.2437 5.4143 F0.05(2.2)=19.00C（加酶量） 0.3122 2 0.1561 0.3767空白 0.8287 2 0.4144 F0.01(2.2)=99.00誤差 0.8287 2 0.4144總變異 53.0304 8多重比較從本次試驗(yàn)的方差分析可知，溫度A因素為顯著的因素，下面采用SSR檢驗(yàn)法對(duì)A因素各水平進(jìn)行多重比較。均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)誤Sx=(MSem)0.5=

11、(0.41443) 0.5=0.3717，根據(jù)dfe=2及K=2,3，查（SSR值表）得SSR0.05與SSR0.01的值，分別乘以Sx的值，即得LSR0.05 和LSR0.01的值，即得下列多重比較表。多重比較用SSR及LSR值 秩次距K 2 3 SSR 0.05 6.09 6.09 0.01 14.0 14.0 LSR 0.05 2.26 2.26 0.01 5.20 5.20 A因素各水平均值多重比較（SSR檢驗(yàn)法） A因素 A3 A2 A1 平均xi 1042 6.19 5.25 顯著性 0.05 a b b 0.01 A A A推斷。由SSR檢驗(yàn)法可以看出，在=0.05水平下，A1與

12、A2均數(shù)間差異不顯著，A2和A3差異顯著；在=0.01水平下，A1，A2與A3差異不顯著。因此，從試驗(yàn)指標(biāo)來(lái)看，A3為最好，A2次之，A1最差。總結(jié)：正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本程序和步驟1. 明確試驗(yàn)?zāi)康?、確定試驗(yàn)指標(biāo)2. 挑因素、選水平3. 選擇合適的正交表4. 進(jìn)行表頭設(shè)計(jì)5. 確定試驗(yàn)方案，實(shí)施試驗(yàn)6. 試驗(yàn)結(jié)果分析附錄通過(guò)以下試驗(yàn)設(shè)計(jì)案例總結(jié)“正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本程序和步驟”。 案例：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(yàn)。因素有溫度（A）和pH（B），加酶量（C）3個(gè)，試驗(yàn)指標(biāo)為蛋白質(zhì)含量，試驗(yàn)指標(biāo)越大越好。選用L9(34) 正交表，試驗(yàn)方案和結(jié)果如下表，試作方差分析，并找出啤酒酵母最適合的自溶條件。 試驗(yàn)結(jié)果L9(34)處理號(hào)溫度ApHBC加酶量試驗(yàn)指標(biāo)蛋白質(zhì)%11（50）1（6.5）1（2.0）1625212（7.0）2（2.4）2497313（7.5）3（2.8）345442（55）123753522315546231255073（58）13211483213109933218