大米煮饭过程中煮饭时长影响因素探究

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1、大米煮饭过程中煮饭时长影响因素探究【摘要】在本文中，测量了煮饭过程中涉及的影响因素:水温，水量、米量、水米比、淘米时间、煮饭前后米粒厚度及煮饭时长。利用SPSS软件，通过煮饭时长影响因素的主成分分析及相关性分析实验，求得了影响煮饭时长的主要因素。通过Matlab软件，建立了煮饭时长的多元非线性回归模型。【关键词】米粒厚度；吸水率；误差比；非线性回归1•预备知识在大米煮饭过程当中，煮饭时长的影响因素是什么，一直是我国烹饪专家研究的热点问题之一。要建立大米煮饭时长（煮饭所用时间）的模型，找出主要影响因素是非常关键的。煮不

2、同量的米饭就需要不同数量的水，淘米的时间不同,煮饭前大米所吸收的水量也就不同，因此水的温度、水量、米量、淘米时间都是煮饭时长的影响因素（参见[1-2]）o本文针对五种大米（东北珍珠米、中国香米、黑龙江大米、七星一号长粒米、秋田小町米），经过53次实验，我们测量了生大米和熟大米的厚度（大米较窄方向的长度）、水温、水量、米量、水米比、淘米时间等。大米的品种由于其形态、结构、内部所含物质不同而有所区别。但是大米之间的不同能够通过大米的吸水性能反映出来。针对五种大米，经过53次实验，测量了生大米和熟大米的厚度（大米较窄方向的

3、长度），并定义大米的吸水率为：吸水率二相应的我们计算了对应大米的吸水率。1.1模型假设1.1.1不考虑煮饭器具（电饭煲）对不同组实验的影响,即实验之间是相互独立的；1.1.2数据测量的时间对实验不产生影响，即全天时间内外因是恒定的，不造成测量差异；③过程之间的衔接时间忽略不计，即“淘米一煮饭一测量”这一过程是连续发生的。2•影响煮饭时长的主要因素设水温、米量、水量、水米比、淘米时间、吸水率为：，，……，，记，直接用线性回归建模的自变量（i二1,2……6）维数比较高，如果自变量之间并不存在严格的线性相关性，即回归系数向

4、量的最小二乘估计a=（xTx）-lxTy中的（xTx）-1不会出现病态。为了降低自变量的维数，减少回归计算的计算量，采用主元素分析方法，利用维数比较低的少数几个主元素去承载原始自变量所提供的大部分信息，然后用所得到的主元去进行回归，得到所需要的回归模型。（见［3-4］）2.1主成分筛选由于水米比二水量/米量，即水米比是由水量和米量组成的线性相关函数，因此不属于主成分中的范围。因此，根据其余煮饭特征变量（水量、米量、淘米时间、吸水率、水温）,通过SPSS软件，根据其余特征尺寸主成分分析NIPALS迭代算法得KMO指数为

5、0.533,说明进行的相关性分析效果很好。利用相关性分析矩阵（图2-1）可得到煮饭时长的主要影响因素为：水量（0.863）、米量（0.605）和淘米时间（-0.526）。1.非线性回归模型由2.1的结论得知，煮饭时长与水量、米量和淘米时间三个因素相关性最大。煮饭时长可采用三元二次多项式回归的方法来拟合，能够取得较好的效果。设：其中，：煮饭时长，zl=水量，z2=米量，z3=淘米时间，，，，，，，。对于交互项来说，由于主成分含量中的各个因素之间相互独立，可知交互项的影响微小。根据单因素试验结果，以米量、水量和淘米时间为

6、自变量，以煮饭时长为因变量，在Matlab中利用Nlinfit函数，构建出回归方程：此时我们看到以及系数非常小，但不能忽略掉。因为米量和水量的数值是以为单位计算的，当它们平方过后，所得的数值比较大。图2-12.回归函数的验证我们新测量五组数据：米量，水量，淘米时间，熟米时间。将测量新数据代入回归方程可以得到理论上的煮饭时长。设误差比为：通过模型结果与实际测量数据的对比，从表4-1中可以看出，误差比的绝对值在6%以下，因此回归计算值误差较小。表4—1米量水量淘米时间煮饭时长回归方程y值误差比(%)54961032.00

7、683671.63-1.66551071769.001152995.93-5.3356982036.0012751126.11-3.0571991988.00913888.40-2.6958901217.00632798.06-4.071.结论本文建立了大米煮饭时长的非线性回归模型，对电饭煲控制系统的设置有一定的指导意义。参考文献：[1]张玉荣，周显青，张秀华，杨兰兰，大米蒸煮条件及大米蒸煮过程中米粒形态结构变化的研究，河南，河南工业大学，2008.[2]何健飞，陈绍桂，不同米种大米品质的评价分析，浙江，五芳斋食品研

8、究所，2009.[3]王桂增，叶昊，主元分析与偏最小二乘法，北京，清华大学出版社，2011.[4]夏天昌，系统辨识一一最小二乘法，北京，国防工业出版社，1984.基金项目：天津市高等学校国家级创新创业训练计划项目(201210058006)通讯作者：杜艳梅，女，硕士，副教授，主要从事应用数学专业。