正交试验设计计算机在食品科学与工程中的应用市公开课金奖市赛课一等奖课件

正交试验设计

OrthogonalExperimentalDesign

赵玉平第1页什么是试验设计方法？怎样合理安排试验试验所得数据怎样分析第2页几个术语【试验指标】作为试验研究过程因变量，常为试验结果特征量

松花粉微波灭菌试验应该选择指标为：酵母菌改变、霉菌改变、细菌总数改变、颜色改变(用LAB值)这也是试验结果应该测定内容。第3页松花粉微波灭菌试验应该选择原因【原因

】做试验研究过程自变量，经常是造成试验指标按某种规律发生改变那些原因

原因：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：其它灭菌伎俩与微波第4页花粉不一样含水量【水平】试验中原因所处详细状态或情况，又称为等级5%，8%，10%，12%，14%，16%，18%，20%，22%注意：含水量计算第5页例子简化企业想经过“松花粉微波灭菌试验”到达满足产品质量要求，对工艺中三个主要原因各按三个水平进行试验。试验目标是为提升合格产品产量，寻求最适宜操作条件

水平原因温度微波杀菌功率连续杀菌时间符号T(℃)W(kw)T(min)123T1

(100)T2

(60)T3

(20)w1

(1.5)w2

(1.0)

w3

(0.5)t1

(3.0)t2

(2.5)t3

(2.0)第6页怎样安排试验？全组合方法T1T2T3P1P2P3m1m1m127组第7页正交设计(OrthogonalDesign)是依据正交性来挑选代表点，它在挑选代表点时有两个特点:均匀分散，整齐可比。第8页什么是正交表？正交表本身只是数学含义【整齐可比性】：每一列中全部数字出现次数是相等【均衡分散性】：任意两列间横向组合数字对搭配次数也是相等正交表是利用组合数学理论结构一个规格化表格第9页关于正交直观印象数据点分布是均匀每一个面都有3个点每一条线都有1个点第10页正交表表示方法L9（34）正交表列数一列中出现数字个数正交表行数正交表代号第11页第12页常见正交表各列水平均为2惯用正交表有：

L4（23），L8（27），L12（211），

L16（215），L20（219），L32（231）

各列水平数均为3惯用正交表有：

L9（34），L27（313）

各列水平数均为4惯用正交表有：

L16（45）

第13页正交试验设计－用正交表L9（34）序号列号1234ABC123456789111222333123123123123231312123312231第14页回到正题三原因三水平，选取正交表L9（34）T1T2T3P1P2P3m1m1m1？？第15页用正交表安排试验正交试验设计－用正交表L9（34）

试验号列号1234原因Twt（空缺）123456789T1T1T1T2T2T2T3T3T3w1w2w3w1w2w3w1w2w3t1t2t3t2t3t1t3t1t21233122319组第16页试验号ABCE细菌总数

温度功率时间误差CFU/g11111Y121222Y231333Y342123Y452231Y562312Y673132Y783213Y893321Y9第17页试验号ABCE细菌总数

温度功率时间误差CFU/g11111Y121222Y231333Y342123Y452231Y562312Y673132Y783213Y893321Y9水平1Y1+Y2+Y3Y1+Y4+Y7Y1+Y6+Y8Y1+Y5+Y9

水平2Y4+Y5+Y6Y2+Y5+Y8Y2+Y4+Y9Y2+Y6+Y7

水平3Y7+Y8+Y9Y3+Y6+Y9Y3+Y5+Y7Y3+Y4+Y8

极差分析模式第18页松花粉微波灭菌试验结果试验号ABCE细菌总数

温度功率时间误差CFU/g111111061212222916313331444421232809522312401623121764731323249832133744933214096第19页Ij5421711965697558IIj6974906198217929IIIj11089730470947997Ij/KK1807237321902519IIj/K

2325302032742643IIIj/K3696243523652666极差18896471084146极差分析表第20页极差分析法某列极差最大，表示该列数值在试验范围内改变时，使试验指标数值改变最大。所以各列对试验指标影响从大到小排队，就是各列极差D数值从大到小排队

试验指标随各原因改变趋势。为了能更直观地看到改变趋势，常将计算结果绘制成图。第21页原因影响大小排队温度＞时间＞功率第22页试验条件最正确组合温度选择100℃，杀菌功率1.5kw，杀菌时间3min第23页正交试验结果方差分析方差分析法是在极差分析基础上对数据深入分析

试验指标加和值＝试验指标平均值偏差平方和

fj

——自由度。fj

＝第j列水平数－1Vj

——方差。Vj

＝Sj

／fj

Ve

——误差列方差。Ve

＝Se

／fe

。式中，e为正交表误差列

Fj

——方差之比Fj

＝Vj

／Ve查F分布数值表，做显著性检验第24页

总偏差平方和

总偏差平方和等于各列偏差平方和之和

得出结论：各列对试验指标影响是否显著，在什么水平上显著第25页Y总和329273752

Y平均2609

Sj190634325528367732112407fj2222Ms9531711276413386606203F15421551F0.01999999

F0.05191919

F0.1999

显著性＊*（＊）＊

方差分析表第26页正交设计中交互作用第27页第28页松花能量饼酸价问题技术处理方案第29页鱼刺图分析第30页处理路径改变花粉用量进行包埋添加抗氧化剂适宜温度第31页原因水平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(%)0.050.2第32页第33页第34页第35页第36页第37页第38页第39页欢迎与您们共同学习，共同探讨第40页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、温度对提取率影响很大，故采取正交试验进行参数优化。第41页水平酶用量/U/mL浸提时间/h温度/℃1101(1)1(30)2122(2)2(40)3143(3)3(50)4164(4)4(55)酶法浸提工艺条件优化试验(L1645)第42页试验号酶用量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正交试验结果

第43页项目酶用量误差列浸提时间温度误差U/mLh℃Ⅰj190.1213.0168.5160.8219.0Ⅱj194.0211.5194.5216.6202.3Ⅲj218.9220.7222.0220.8211.8Ⅳj237.6195.4255.6242.4207.5k44444Ij/KK47.553.342.140.254.8IIj/K48.552.948.654.250.6Ⅲj/K54.755.255.555.253.0Ⅳj/k59.448.963.960.651.9极差11.96.321.820.44.2可溶性固形物质得率极差分析

第44页项目酶用量误差列浸提时间温度误差U/mLh℃Ⅰj172.6209.1162.0187.2229.8Ⅱj205.5223.6215.7202.0214.4Ⅲj233.6223.8242.4233.9216.4Ⅳj261.8217.0253.4250.4212.9k44444Ij/KK43.252.340.546.857.5IIj/K51.455.953.950.553.6Ⅲj/K58.456.060.658.554.1Ⅳj/k65.554.363.462.653.2极差22.33.722.915.84.2黄酮类物质得率极差分析

第45页方差起源平方和S自由度均方F值显著性酶用量373.223124.49.9*浸提时间1046.43348.827.9*温度907.623302.524.2*误差122.12620.3可溶性固形物质得率方差分析

第46页方差起源平方和S自由度均方F值显著性酶用量1094.83364.924.2*浸提时间1247.63415.927.6*温度626.83208.913.8*误差81.46F0.99(3,3)=29.5各原因对山