食品質(zhì)量統(tǒng)計(jì)教材課件

1、食品質(zhì)量統(tǒng)計(jì)食品質(zhì)量統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)是數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的一個(gè)重要的分支。多數(shù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法主要用于分析已經(jīng)得到的數(shù)據(jù)，而試驗(yàn)設(shè)計(jì)卻是用于決定數(shù)據(jù)收集的方法。試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法主要討論如何合理地安排試驗(yàn)以及試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)如何分析等。一、試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法試驗(yàn)設(shè)計(jì)是數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的一個(gè)重要的分支。一、試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法例1 某工廠想提高某產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，對(duì)工藝中三個(gè)主要因素各按三個(gè)水平進(jìn)行試驗(yàn)（見(jiàn)表1）。試驗(yàn)的目的是為提高合格產(chǎn)品的產(chǎn)量，尋求最適宜的操作條件。水平因素溫度壓力Pa加水量kg符號(hào)Tpm123T1(80 )T2(100)T3(120)p1(5.0)p2(6.0)p3(7.0)m 1(2.0)m2(2.5)m3(3.0

2、)表1 因素水平例1 某工廠想提高某產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，對(duì)工藝中三個(gè)主要因素對(duì)此實(shí)例該如何進(jìn)行試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)呢？ 很容易想到的是全面搭配法方案（如圖1所示）： 圖1 全面搭配法方案對(duì)此實(shí)例該如何進(jìn)行試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)呢？ 圖1 全面搭配法方案 此方案數(shù)據(jù)點(diǎn)分布的均勻性極好，因素和水平的搭配十分全面，唯一的缺點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)次數(shù)多達(dá)3327次（指數(shù)3代表3個(gè)因素，底數(shù)3代表每因素有3個(gè)水平）。因素、水平數(shù)愈多，則實(shí)驗(yàn)次數(shù)就愈多。 例如，做一個(gè)6因素3水平的試驗(yàn)，就需36729次實(shí)驗(yàn)，顯然難以做到。因此需要尋找一種合適的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。 此方案數(shù)據(jù)點(diǎn)分布的均勻性極好，因素和水平的搭配十分全面，唯在質(zhì)量管理中，它也

3、是質(zhì)量決策的一個(gè)重要內(nèi)容。目的：在少做試驗(yàn)的情況下得到最佳工藝參數(shù)，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。二、試驗(yàn)設(shè)計(jì)在質(zhì)量管理中，它也是質(zhì)量決策的一個(gè)重要內(nèi)容。二、試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)的成功與否取決于試驗(yàn)條件是否選擇得當(dāng)。如何科學(xué)地選擇作為組成試驗(yàn)條件的指標(biāo)、因素和水平，是進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)極為重要的研究課題。（一）試驗(yàn)條件 試驗(yàn)的成功與否取決于試驗(yàn)條件是否選擇得當(dāng)。（一）試驗(yàn)（1）指標(biāo) 指在試驗(yàn)中根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康亩x定的、用來(lái)衡量或考核試驗(yàn)效果的質(zhì)量特性。 指標(biāo)可分為定量指標(biāo)和定性指標(biāo)兩種，前者如重量、大小等；后者如外觀、顏色、味道、風(fēng)味等。 根據(jù)在一個(gè)試驗(yàn)中同時(shí)考察指標(biāo)個(gè)數(shù)的不同，還可將試驗(yàn)分為單指標(biāo)試驗(yàn)和多指標(biāo)試驗(yàn)。 例

4、1的試驗(yàn)指標(biāo)為合格產(chǎn)品的產(chǎn)量。（1）指標(biāo)（2）因素 指對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)可能(懷疑)有影響，而且在試驗(yàn)中提出了明確的條件能加以區(qū)別、對(duì)比的原因。 在試驗(yàn)中，因素是應(yīng)重點(diǎn)考察的內(nèi)容。 因素可分為定量因素和定性因素，前者如溫度、pH值、時(shí)間等。后者如品種、方法等。如例1的溫度、壓力、水的用量。 （2）因素如例1的溫度、壓力、水的用量。 （3）水平 指因素變化的多種狀態(tài)和條件 根據(jù)試驗(yàn)中各因素所取水平個(gè)數(shù)的不同，試驗(yàn)可分為二水平、三水平、四水平試驗(yàn)等。 若各因素所取水平數(shù)不等，則稱(chēng)其為混合水平試驗(yàn)。 如:例1的溫度有3個(gè)水平。溫度用T表示，下標(biāo)1、2、3表示因素的不同水平，分別記為T(mén)1、T2、T3。（3）水

5、平 如:例1的溫度有3個(gè)水平。溫度用T表示，下標(biāo) 因素通常用大寫(xiě)字母表示，水平通常用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。 如因素A取三個(gè)水平可分別表示為A1、A2、A3。 例： T1(80 ) T2(100) T3(120)為因素A的三個(gè)水平 水平因素溫度壓力Pa加水量kg符號(hào)Tpm123T1(80 )T2(100)T3(120)p1(5.0)p2(6.0)p3(7.0)m 1(2.0)m2(2.5)m3(3.0) 因素通常用大寫(xiě)字母表示，水平通常用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。水 通過(guò)研究人員，控制其他不予考察的因素，使它不能影響試驗(yàn)結(jié)果，從而探討試驗(yàn)因素的存在對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響. 同時(shí)，考察試驗(yàn)因素改變后對(duì)結(jié)果所產(chǎn)生的影響。

6、（二）基本原理 通過(guò)研究人員，控制其他不予考察的因素，使它不（二）基（三）單因素試驗(yàn) 實(shí)際中最簡(jiǎn)單的試驗(yàn)問(wèn)題是單目標(biāo)、單因素的問(wèn)題。 單因素試驗(yàn)：只有一個(gè)因素改變而其它因素固定（三）單因素試驗(yàn) 從例1可看出，采用全面搭配法方案，需做27次實(shí)驗(yàn)。那么采用簡(jiǎn)單比較法方案又如何呢？ 先固定T1和p1，只改變m，觀察因素m不同水平的影響，做了如圖2（1）所示的三次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn) mm2時(shí)的實(shí)驗(yàn)效果最好（好的用 表示），合格產(chǎn)品的產(chǎn)量最高，因此認(rèn)為在后面的實(shí)驗(yàn)中因素m應(yīng)取m2水平。 從例1可看出，采用全面搭配法方案，需做27次實(shí)驗(yàn)。那固定T1和m2，改變p的三次實(shí)驗(yàn)如圖2（2）所示，發(fā)現(xiàn)pp時(shí)的實(shí)驗(yàn)效果最好

7、，因此認(rèn)為因素p應(yīng)取p水平。固定p和m2，改變T 的三次實(shí)驗(yàn)如圖2（3）所示，發(fā)現(xiàn)因素T 宜取T2水平。因此可以引出結(jié)論：為提高合格產(chǎn)品的產(chǎn)量，最適宜的操作條件為T(mén)2pm2。與全面搭配法方案相比，簡(jiǎn)單比較法方案的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)的次數(shù)少，只需做9次實(shí)驗(yàn)。 固定T1和m2，改變p的三次實(shí)驗(yàn)如圖2（2）所示，發(fā)現(xiàn)pp 指出，簡(jiǎn)單比較法方案的試驗(yàn)結(jié)果是不可靠的。因?yàn)椋?在改變m值（或p值，或T值）的三次實(shí)驗(yàn)中，說(shuō)m2（或p或T2 ）水平最好是有條件的。在T T，p p時(shí)，m2 水平不是最好的可能性是有的。 在改變m的三次實(shí)驗(yàn)中，固定T T，p p 應(yīng)該說(shuō)也是可以的，是隨意的，故在此方案中數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布的均勻

8、性是毫無(wú)保障的。 用這種方法比較條件好壞時(shí)，只是對(duì)單個(gè)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值上的簡(jiǎn)單比較，不能排除必然存在的試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差的干擾。 指出，簡(jiǎn)單比較法方案的試驗(yàn)結(jié)果是不可靠的。因?yàn)椋海ㄋ模┱辉囼?yàn)法它是在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，借助一種規(guī)格化的“正交表”，從眾多的試驗(yàn)條件中確定若干代表性較強(qiáng)的試驗(yàn)條件，科學(xué)地安排實(shí)驗(yàn)，然后再對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合比較、統(tǒng)計(jì)分析，探求各因素水平的最佳組合，從而求得最優(yōu)或較優(yōu)試驗(yàn)方案的一種數(shù)學(xué)方法。（四）正交試驗(yàn)法 例如，要考察保水劑用量、滾揉時(shí)間和靜置時(shí)間對(duì)肉制品出成的影響。每個(gè)因素設(shè)置3個(gè)水平進(jìn)行試驗(yàn) 。 A因素是保水劑用量，設(shè)A1、A2、A3 3個(gè)水平；B因素是滾揉

9、時(shí)間，設(shè)B1、B2、B3 3個(gè)水平；C因素為靜置時(shí)間，設(shè)C1、C2、C3 3個(gè)水平。這是一個(gè)3因素3水平的試驗(yàn)，各因素的水平之間全部可能組合有27種 。 全面試驗(yàn)：可以分析各因素的效應(yīng) ，交互作用，也可選出最優(yōu)水平組合。但全面試驗(yàn)包含的水平組合數(shù)較多，工作量大 ，在有些情況下無(wú)法完成 。 若試驗(yàn)的主要目的是尋求最優(yōu)水平組合，則 可利用正交表來(lái)設(shè)計(jì)安排試驗(yàn)。 例如，要考察保水劑用量、滾揉時(shí)間和靜置時(shí)間對(duì)肉 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本特點(diǎn)是：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)、交互作用一一

10、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 ，因 而 很 受實(shí)際工作者青睞。 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本特點(diǎn)是：用部分試驗(yàn)來(lái)代替全面 如對(duì)于上述3因素3水平試驗(yàn)，若不考慮交互作用，可利用正交表L9(34)安排，試驗(yàn)方案僅包含9個(gè)水平組合，就能反映試驗(yàn)方案包含27個(gè)水平組合的全面試驗(yàn)的情況，找出最佳的生產(chǎn)條件。 如對(duì)于上述3因素3水平試驗(yàn)，若不考慮交互作用，1.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原理 在試驗(yàn)安排中 ，每個(gè)因素在研究的范圍內(nèi)選幾個(gè)水平，就好比在選優(yōu)區(qū)內(nèi)打上網(wǎng)格 ，如果網(wǎng)上的每個(gè)點(diǎn)都做試驗(yàn)，就是全面試驗(yàn)。2、作用安排合理，經(jīng)濟(jì)高效。對(duì)

11、于多因素試驗(yàn)，若為全面考察因素與指標(biāo)間的關(guān)系，從而采用排列組合法時(shí)，則對(duì)4個(gè)因素、3個(gè)水平需做3481次試驗(yàn)。而采用正交表L9(34)僅需做9次試驗(yàn)，大大減少了試驗(yàn)次數(shù)。 食品質(zhì)量統(tǒng)計(jì)教材課件分清主次，找出關(guān)鍵。通過(guò)正交試驗(yàn)，能從眾多的影響因素中，分清主次，找出影響試驗(yàn)結(jié)果的關(guān)鍵因素。分清主次，找出關(guān)鍵。簡(jiǎn)單易懂，便于推廣在日本，有“不懂正交試驗(yàn)只能算是半個(gè)工程師”的說(shuō)法。簡(jiǎn)單易懂，便于推廣掌握規(guī)律，有效控制。正交試驗(yàn)有助于搞清因素與指標(biāo)間的因果關(guān)系，從而掌握內(nèi)在規(guī)律，對(duì)質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行有效控制。掌握規(guī)律，有效控制。指明方向，效果明顯。正交試驗(yàn)是一種方法論的科學(xué)，它不需要投資，但又能從試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果

12、的分析中，進(jìn)行預(yù)測(cè)、估計(jì)，為試驗(yàn)指明方向，因而其經(jīng)濟(jì)效果十分顯著。指明方向，效果明顯。范例：L9(34)表示該表最多能考察4個(gè)因素，每個(gè)因素可取3個(gè)水平，共需做9次試驗(yàn)。 L8(4X24)表示一個(gè)因素是4個(gè)水平，4個(gè)因素各為2個(gè)水平的混合水平正交表，共需做8次試驗(yàn)。范例：3、常用正交表的種類(lèi)根據(jù)水平數(shù)的相同與否分類(lèi)相同水平的正交表各試驗(yàn)因素采用的水平數(shù)都相同如：L4(23) 、L9(34) 、L8(27)L27(313)、L16(45)、L25(56)等3、常用正交表的種類(lèi)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法是用正交表來(lái)安排試驗(yàn)的。對(duì)于例1適用的正交表是L9（34），其試驗(yàn)安排見(jiàn)表2。水平因素溫度壓力Pa加水量k

13、g符號(hào)Tpm123T1(80 )T2(100)T3(120)p1(5.0)p2(6.0)p3(7.0)m 1(2.0)m2(2.5)m3(3.0)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法是用正交表來(lái)安排試驗(yàn)的。對(duì)于例1適用的正交表表2 試驗(yàn)安排表34123456789111（T1）2（T2）2（T2）2（T2）3（T3）3（T3）3（T3）123（p3）1（p1）2（p2）3（p3）1（p1）2（p2）3（p3）12（m2）3（m3）2（m2）3（m3）1（m1）3（m3）1（m1）2（m2）123312231L9(34)表2 試驗(yàn)安排表3411111L9(34)表2 試驗(yàn)安排表試驗(yàn)號(hào)列號(hào)1234因素溫度壓力Pa加堿

14、量kg符號(hào)Tpm1234567891（T1）1（T1）1（T1）2（T2）2（T2）2（T2）3（T3）3（T3）3（T3）1（p1）2（p2）3（p3）1（p1）2（p2）3（p3）1（p1）2（p2）3（p3）1（m1）2（m2）3（m3）2（m2）3（m3）1（m1）3（m3）1（m1）2（m2）123312231表2 試驗(yàn)安排表試驗(yàn)號(hào)列號(hào)1234因素溫度壓力Pa加堿量混合水平的正交表各試驗(yàn)因素采用的水平數(shù)都不同如：L12(3X24) 、L12(6X22)L18(2X37)、L12(3X23)L16(42X29)等混合水平的正交表L 8（4124）2水平列的列數(shù)為44水平列的列數(shù)為1實(shí)驗(yàn)

15、的次數(shù)正交表的代號(hào)各列水平數(shù)不相同的正交表，叫混合水平正交表，下面就是一個(gè)混合水平正交表名稱(chēng)的寫(xiě)法： L 8（4124）常簡(jiǎn)寫(xiě)為L(zhǎng) 8（424）。此混合水平正交表含有1 個(gè)4水平列，4個(gè)2水平列，共有145列。L 8（4124）4、正交表的特點(diǎn)均衡分散性 在任意一列中，每個(gè)水平的重復(fù)次數(shù)是相等的。范例：L9(34) 中任一列中每個(gè)水平重復(fù)出現(xiàn)3次。4、正交表的特點(diǎn) 所有的正交表與L9（34）正交表一樣，都具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：（1）在每一列中，各個(gè)不同的數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)相同。在表L9（34）中，每一列有三個(gè)水平，水平1、2、3都是各出現(xiàn)3次。（2）表中任意兩列并列在一起形成若干個(gè)數(shù)字對(duì)，不同數(shù)字對(duì)出

16、現(xiàn)的次數(shù)也都相同。在表L9（34）中，任意兩列并列在一起形成的數(shù)字對(duì)共有9個(gè)：（1,1），（1,2），（1,3），（2,1），（2,2），（2,3），（3,1），（3,2），（3,3），每一個(gè)數(shù)字對(duì)各出現(xiàn)一次。 所有的正交表與L9（34）正交表一樣，都具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：可伸可縮，效用明確正交表La（bc）中c代表最多可考察的因素?cái)?shù)范例：L9(34) 最多可安排4個(gè)因素，但根據(jù)試驗(yàn)的實(shí)際需要，可安排少于4個(gè)的因素?cái)?shù)，也可考察因素間的交互作用，但考察的因素和因素間的互作數(shù)不能大于4?？缮炜煽s，效用明確存在基本列和交互列在正交表中，基本列是用來(lái)安排試驗(yàn)因素的，交互列是用來(lái)考察因素間交互作用的。如果不

17、考慮因素間的交互作用，交互列也可用來(lái)安排試驗(yàn)因素。當(dāng)一個(gè)因素對(duì)試驗(yàn)值的影響與另一個(gè)因素所取水平有關(guān)系時(shí)，就稱(chēng)這兩個(gè)因素之間存在交互作用。存在基本列和交互列 嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，因素之間總是存在著或大或小的交互作用，因此，交互作用是多因素試驗(yàn)中常常碰到的一個(gè)問(wèn)題。 嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，因素之間總是存在著或大或小的交互作正交表中有的可以用來(lái)考察兩因素間的交互作用有的正交表在安排試驗(yàn)時(shí)不能考慮兩因素間的交互作用。正交表中有的可以用來(lái)考察兩因素間的交互作用5、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)范例：以從柑桔果皮中提取果膠的研究，來(lái)說(shuō)明正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟。5、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)背景果膠的用途甚廣，食品工業(yè)中廣泛地用作增稠劑、穩(wěn)定劑、乳化劑等。生產(chǎn)果膠

18、的原料主要為柑桔皮渣。我國(guó)是柑桔主要產(chǎn)國(guó)之一，可以供給生產(chǎn)果膠的原料是十分充足的。背景明確試驗(yàn)?zāi)康?，確定試驗(yàn)指標(biāo)在此試驗(yàn)中，試驗(yàn)?zāi)康氖菍で髲母探燮ぶ刑崛」z的最佳條件，試驗(yàn)指標(biāo)以綜合指標(biāo)評(píng)分為依據(jù)，分值越高，說(shuō)明提取效果越好。 明確試驗(yàn)?zāi)康?，確定試驗(yàn)指標(biāo)挑因素、選水平，制定因素水平表主要根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康牟檎业挠嘘P(guān)資料、試驗(yàn)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)的具體條件，確定相關(guān)因素。一般試驗(yàn)中，因素以不超過(guò)4個(gè)為好。因素挑好后，就要根據(jù)資料和實(shí)際情況選水平。一般水平數(shù)選2-4個(gè)為宜。挑因素、選水平，制定因素水平表 每個(gè)因素的水平可以相等，也可以不等。 水平間間隔可以相等，也可以不等。 重要的因素或者特別希望詳細(xì)了

19、解的因素，水平數(shù)可多一些，其余可少一些。 在因素水平表中每一因素的水平次序排列，也可隨機(jī)確定。但一旦確定，在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，就不能任意更動(dòng)。 每個(gè)因素的水平可以相等，也可以不等。提取果膠的主要方法有酸提取法、離子交換法、微生物法等幾種。本研究采用酸提取法。其工藝流程如下：果實(shí)熱燙去皮滅酶漂洗加酸調(diào)整pH值在一定溫度下萃取過(guò)濾、冷卻沉淀洗滌烘干粉碎包裝成品提取果膠的主要方法有酸提取法、離子交換法、微生物法等幾種。有關(guān)果膠提取資料的研究表明： 在酸提取法中，pH值、溫度、時(shí)間和酸種類(lèi)是影響提膠的主要因素。有關(guān)果膠提取資料的研究表明：ABCDpH溫度（ ）時(shí)間（min）酸種類(lèi)2.06030亞硫酸2.

20、57050鹽酸3.08070酒石酸3.59090硫酸表3-1 果膠提取因素水平表ABCDpH溫度（ ）時(shí)間（min）酸種類(lèi)2.06030亞選取合適的正交表提取果膠的試驗(yàn)，是一個(gè)4個(gè)因素4個(gè)水平的相同水平的試驗(yàn)，而且不考慮因素間的交互作用，因此選用L16(45)正交表。選取合適的正交表根據(jù)試驗(yàn)因素和水平的多少，以及是否需要估計(jì)交互作用，選擇合適的正交表。當(dāng)試驗(yàn)的主要目的是尋找事物內(nèi)部變化的規(guī)律，必須研究因素間的交互作用，而且試驗(yàn)的工作量與經(jīng)費(fèi)能夠解決時(shí)，惡意選擇較大的正交表。當(dāng)試驗(yàn)的目的主要是尋求較好的水平組合而不著重因素間的交互作用，而且客觀條件又不允許做太多試驗(yàn)時(shí)，就可選擇較小的正交表。根據(jù)

21、試驗(yàn)因素和水平的多少，以及是否需要估計(jì)交互作用，選擇合試驗(yàn)號(hào)因素pH溫度（ ）時(shí)間（min）酸種類(lèi)空列112332234122324343442113513144631314721131843321表3-2L16(45)正交表試因素pH溫度（ ）時(shí)間（min）酸種類(lèi)空列1123322試驗(yàn)號(hào)因素pH溫度（ ）時(shí)間（min）酸種類(lèi)空列9114231033233112341212412421314211143244115222241644434試因素pH溫度（ ）時(shí)間（min）酸種類(lèi)空列9114231作表頭設(shè)計(jì)指將試驗(yàn)方案中的各因素科學(xué)地安排到正交表的各列，從而形成試驗(yàn)方案。通過(guò)表頭設(shè)計(jì)可以得到試驗(yàn)

22、方案表。一般采用不研究交互作用的表頭設(shè)計(jì)。這種表頭設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，各因素確定的哪一列上任意選定。同一試驗(yàn)，即使采用同一張正交表，可以有不同的表頭設(shè)計(jì)方案，但這并不影響最終的結(jié)果分析。 作表頭設(shè)計(jì)試驗(yàn)號(hào)因素pH溫度（ ）時(shí)間（min）酸種類(lèi)空列11（2.0）2（70）3（70）3（酒石酸）223（3.0）4（90）1（30）2（鹽 酸）232（2.5）4（90）3（70）4（硫 酸）344（3.5）2（70）1（30）1（亞硫酸）351（2.0）3（80）1（30）4（硫 酸）463（3.0）1（60）3（70）1（亞硫酸）472（2.5）1（60）1（30）3（酒石酸）184（3.5）3（80）

23、3（70）2（鹽 酸）1表3-3 果膠提取正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案試因素pH溫度（ ）時(shí)間（min）酸種類(lèi)空列11（2.0）試驗(yàn)號(hào)因素pH溫度（ ）時(shí)間（min）酸種類(lèi)空列91（2.0）1（60）4（90）2（鹽 酸）3103（3.0）3（80）2（50）3（酒石酸）3112（2.5）3（80）4（90）1（亞硫酸）2124（3.5）1（60）2（50）4（硫 酸）2131（2.0）4（90）2（50）1（亞硫酸）1143（3.0）2（70）4（90）4（硫 酸）1152（2.5）2（70）2（50）2（鹽 酸）4164（3.5）4（90）4（90）3（酒石酸）4試因素pH溫度（ ）時(shí)間（min）酸種

24、類(lèi)空列91（2.0）為了便于對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，在表頭設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量留出空列并設(shè)置23次重復(fù)試驗(yàn)為了便于對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，在表頭設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，收集試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)于試驗(yàn)方案表的實(shí)施，既可以按表中試驗(yàn)號(hào)順序來(lái)做，也可將試驗(yàn)號(hào)按隨機(jī)排列的順序來(lái)做。但不能將各個(gè)試驗(yàn)號(hào)中處理組合的內(nèi)容隨意更改。 在試驗(yàn)過(guò)程中，要加強(qiáng)管理，試驗(yàn)結(jié)束，及時(shí)收集有關(guān)試驗(yàn)指標(biāo)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析。進(jìn)行試驗(yàn)，收集試驗(yàn)數(shù)據(jù)試驗(yàn)號(hào)因素綜合指標(biāo)pH溫度（ ）時(shí)間（min）酸種類(lèi)11（2.0）2（70）3（70）3（酒石酸）190.4523（3.0）4（90）1（30）2（鹽 酸）82.7532（2.5）4（90）3（70）4（硫 酸

25、）195.9544（3.5）2（70）1（30）1（亞硫酸）110.5051（2.0）3（80）1（30）4（硫 酸）131.5063（3.0）1（60）3（70）1（亞硫酸）140.8072（2.5）1（60）1（30）3（酒石酸）76.9084（3.5）3（80）3（70）2（鹽 酸）87.25表3-4 果膠提取正交試驗(yàn)的結(jié)果試因素綜合指標(biāo)pH溫度（ ）時(shí)間（min）酸種類(lèi)11（2.試驗(yàn)號(hào)因素綜合指標(biāo)pH溫度（ ）時(shí)間（min）酸種類(lèi)91（2.0）1（60）4（90）2（鹽 酸）163.95103（3.0）3（80）2（50）3（酒石酸）185.40112（2.5）3（80）4（90）1（

26、亞硫酸）54.85124（3.5）1（60）2（50）4（硫 酸）41.35131（2.0）4（90）2（50）1（亞硫酸）141.65143（3.0）2（70）4（90）4（硫 酸）52.05152（2.5）2（70）2（50）2（鹽 酸）130.20164（3.5）4（90）4（90）3（酒石酸）167.15試因素綜合指標(biāo)pH溫度（ ）時(shí)間（min）酸種類(lèi)91（2.對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)正交試驗(yàn)的結(jié)果分析，可采用直觀分析法和方差分析法。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析直觀分析法是對(duì)各試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行直接比較，并由試驗(yàn)結(jié)果求出各因素每個(gè)水平的試驗(yàn)結(jié)果綜合值與平均值，再求出每個(gè)因素的極差，由極差確定因素主次，由平

27、均值確定最佳工藝水平組合。直觀分析法優(yōu)點(diǎn)：該分析方法簡(jiǎn)單明了，便于推廣，對(duì)于尋求較好條件的可能位置以及決定下批試驗(yàn)的水平具有重要作用。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：直觀分析法不能估計(jì)試驗(yàn)過(guò)程中以及試驗(yàn)結(jié)果中必然存在的誤差的大小，因而不能區(qū)分某因素各水平所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果間的差異究竟是真正由因素水平不同所引起的，還是由試驗(yàn)誤差所引起的，因此不能知道分析的精度。同時(shí)，對(duì)于多水平的試驗(yàn)，當(dāng)要考慮交互作用時(shí)，由于三水平以上的因素的交互作用要占兩列以上。因此，直觀分析法主要用于正交試驗(yàn)中既沒(méi)有空列，又不設(shè)置重復(fù)的試驗(yàn)的結(jié)果分析。缺點(diǎn)：方差分析法可以對(duì)試驗(yàn)誤差進(jìn)行估計(jì)，并可進(jìn)行各因素的顯著性檢驗(yàn)，適合于在正交試驗(yàn)中有空列存在

28、或設(shè)置重復(fù)的試驗(yàn)結(jié)果的分析。方差分析法6、正交試驗(yàn)的直觀分析方法1）直接比較，找出試驗(yàn)的好結(jié)果對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行直接比較，找出在正交試驗(yàn)中指標(biāo)最好的因素水平的組合。如果在實(shí)際生產(chǎn)中時(shí)間比較緊，可將找出的好結(jié)果暫時(shí)用于生產(chǎn)中。范例：在果膠提取試驗(yàn)中，綜合指標(biāo)最好的是第3號(hào)試驗(yàn)，其因素組合是A2B4C3D4 ,即pH為2.5，溫度為90，時(shí)間為70min，酸種類(lèi)為硫酸。6、正交試驗(yàn)的直觀分析方法2）分別計(jì)算各因素各水平的指標(biāo)之和某因素某水平的指標(biāo)之和，等于該因素水平相對(duì)應(yīng)指標(biāo)值相加。各因素、各水平的指標(biāo)之和應(yīng)相等。依次可檢查計(jì)算是否正確。2）分別計(jì)算各因素各水平的指標(biāo)之和范例：A因素的各水平的指標(biāo)之和

29、范例：3）分別計(jì)算各因素各水平的平均指標(biāo)某因素某水平的指標(biāo)平均值，等于該列該水平的指標(biāo)之和除以該水平出現(xiàn)的次數(shù)。 各因素各水平的指標(biāo)的平均值的和應(yīng)相等。依次可檢查計(jì)算是否正確。3）分別計(jì)算各因素各水平的平均指標(biāo)范例：A因素的各水平的平均指標(biāo)范例：對(duì)于水平數(shù)相同的試驗(yàn)，也可以不計(jì)算各因素各水平的指標(biāo)之和的平均值，而用指標(biāo)之和直接進(jìn)行下步極差的計(jì)算。對(duì)于有擬水平因素的試驗(yàn)，要注意有擬水平的這一列的計(jì)算。對(duì)于水平數(shù)相同的試驗(yàn)，也可以不計(jì)算各因素各水平的指標(biāo)之和的范例：將A1擬為A3時(shí)在計(jì)算A1的指標(biāo)之和時(shí)，應(yīng)將A1和A3所對(duì)應(yīng)的各指標(biāo)值相加，而不另行計(jì)算A3的指標(biāo)之和。在計(jì)算A1的指標(biāo)之和平均值時(shí)，

30、應(yīng)將前述計(jì)算的A1的指標(biāo)之和除以A1和A3在試驗(yàn)中出現(xiàn)的次數(shù)。范例：4）計(jì)算各因素的極差某因素的極差R，等于該因素各水平指標(biāo)的平均值中，最大的數(shù)減去最小的數(shù) 范例：A因素 R=156.89-101.56=55.334）計(jì)算各因素的極差對(duì)于水平不同的正交試驗(yàn)，在計(jì)算出極差后，還需計(jì)算調(diào)整極差R，因此一般采用相同水平的正交表。 對(duì)于水平不同的正交試驗(yàn)，在計(jì)算出極差后，還需計(jì)算調(diào)整極差R試驗(yàn)號(hào)因素綜合指標(biāo)pH溫度（ ）時(shí)間（min）酸種類(lèi)11（2.0）2（70）3（70）3（酒石酸）190.4523（3.0）4（90）1（30）2（鹽 酸）82.7532（2.5）4（90）3（70）4（硫 酸）19

31、5.9544（3.5）2（70）1（30）1（亞硫酸）110.5051（2.0）3（80）1（30）4（硫 酸）131.5063（3.0）1（60）3（70）1（亞硫酸）140.8072（2.5）1（60）1（30）3（酒石酸）76.9084（3.5）3（80）3（70）2（鹽 酸）87.25表3-5 果膠提取正交試驗(yàn)的直觀分析結(jié)果試因素綜合指標(biāo)pH溫度（ ）時(shí)間（min）酸種類(lèi)11（2.試驗(yàn)號(hào)因素綜合指標(biāo)pH溫度（ ）時(shí)間（min）酸種類(lèi)91（2.0）1（60）4（90）2（鹽 酸）163.95103（3.0）3（80）2（50）3（酒石酸）185.40112（2.5）3（80）4（90）1

32、（亞硫酸）54.85124（3.5）1（60）2（50）4（硫 酸）41.35131（2.0）4（90）2（50）1（亞硫酸）141.65143（3.0）2（70）4（90）4（硫 酸）52.05152（2.5）2（70）2（50）2（鹽 酸）130.20164（3.5）4（90）4（90）3（酒石酸）167.15試因素綜合指標(biāo)pH溫度（ ）時(shí)間（min）酸種類(lèi)91（2.指標(biāo)之和K1627.55423.00401.65447.80K2457.90483.20498.60464.15K3461.00459.00614.45619.90K4406.25587.50438.00420.85平均值K1

33、156.89105.75100.41111.95K2114.48120.80124.65116.04K3115.25114.75153.61154.98K4101.56146.88109.50105.21極差R55.3341.1353.2049.77較好水平A1B4C3D3因素主次順序1423指標(biāo)之和K1627.55423.00401.65447.805）畫(huà)出因素與指標(biāo)間的關(guān)系示意圖對(duì)于水平數(shù)在3個(gè)或3個(gè)以上的因素，應(yīng)該畫(huà)出因素與指標(biāo)之間的關(guān)系示意圖，以便直觀地觀察試驗(yàn)結(jié)果隨每一因素取不同水平變化的趨勢(shì)。作圖時(shí)，各因素的水平從小到大依次排列。5）畫(huà)出因素與指標(biāo)間的關(guān)系示意圖圖3-1pH、溫度、

34、時(shí)間和酸與果膠提取綜合指標(biāo)的關(guān)系示意圖圖3-1pH、溫度、時(shí)間和酸與果膠提取綜合指標(biāo)的關(guān)系示意圖6）作出試驗(yàn)結(jié)論通過(guò)上述的分析和圖示，可以作出因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響的主次順序，并選出最優(yōu)的處理組合。6）作出試驗(yàn)結(jié)論7）找出主要因素在等水平正交試驗(yàn)中，極差R值的大小直接表示該因素的水平變化對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響大小。 R值越大，因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響也越大，因素也就越重要。（因素水平差別也越大，需要挑選最佳水平）反之，R值越小，因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響也越小，因素也越不重要。從因素與指標(biāo)關(guān)系示意圖上也可看出，凡坐標(biāo)點(diǎn)上升或下降幅度大的就是主要因素。7）找出主要因素范例：本例中，根據(jù)極差R值的大小，找出影響果膠提取綜

35、合指標(biāo)的因素主次順序依次為：A（pH） C（時(shí)間）D（酸種類(lèi)）B（溫度）。范例：對(duì)于不同水平的正交試驗(yàn)，不能由R值的大小直接確定因素的主次，須用調(diào)整極差的值的大小來(lái)確定因素的主次。對(duì)于不同水平的正交試驗(yàn)，不能由R值的大小直接確定因素的主次（8）選出最優(yōu)處理組合各因素、各水平的指標(biāo)之和最大者，即是要選的最好水平。范例：從表3-5中可以看出，pH以2.0、溫度為90、時(shí)間為70min、酸以酒石酸為最好，即最優(yōu)處理組合是A1B4C3D3 。而實(shí)際試驗(yàn)以第3號(hào)試驗(yàn)的綜合指標(biāo)為最好，其處理組合為A2B4C3D4 。（8）選出最優(yōu)處理組合 正交試驗(yàn)是部分實(shí)施的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，所以分析選出的最優(yōu)處理組合常常不一定與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果最好的處理組合相符合。 這也是正交試驗(yàn)的先進(jìn)之處，即有可能通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果的分析找出更好的處理組合。 正交試驗(yàn)是部分實(shí)施的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，所以分析選出的最優(yōu)處理9）驗(yàn)證試驗(yàn)或進(jìn)一步優(yōu)選因分析出的可能最佳的處理組合一般未經(jīng)試驗(yàn)，故為最后確認(rèn)能否作為投產(chǎn)的工藝條件