正交试验设计计算机在食品科学与工程中的应用

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1、正交试验设计OrthogonalExperimentalDesign赵玉平什么是试验设计方法？如何合理安排试验试验所得的数据如何分析几个术语【试验指标】作为试验研究过程的因变量，常为试验结果特征的量松花粉微波灭菌实验应该选择的指标为：酵母菌变化、霉菌变化、细菌总数变化、颜色变化(用LAB值)这也是实验结果应该测定的内容。松花粉微波灭菌实验应该选择的因素【因素】做试验研究过程的自变量，常常是造成试验指标按某种规律发生变化的那些原因因素：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：其他灭菌手段与微

2、波花粉不同含水量【水平】试验中因素所处的具体状态或情况，又称为等级5%，8%，10%，12%，14%，16%，18%，20%，22%注意：含水量的计算例子简化公司想通过“松花粉微波灭菌实验”达到满足产品质量要求，对工艺中三个主要因素各按三个水平进行试验。试验的目的是为提高合格产品的产量，寻求最适宜的操作条件水平因素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)如何安排试验？全组合方法T1T2T3P1P2P3m1m1m127组正交设计(Or

3、thogonalDesign)是根据正交性来挑选代表点的，它在挑选代表点时有两个特点:均匀分散，整齐可比。什么是正交表？正交表本身只是数学的含义【整齐可比性】：每一列中所有数字出现的次数是相等的【均衡分散性】：任意两列间横向组合的数字对搭配次数也是相等的正交表是运用组合数学理论构造的一种规格化的表格关于正交的直观印象数据点分布是均匀的每一个面都有3个点每一条线都有1个点正交表表示方法L9（34）正交表列数一列中出现的数字个数正交表行数正交表的代号常见正交表各列水平均为2的常用正交表有：L4（23），L8（27），L12（211），L16（215），L20（219），L32（231

4、）各列水平数均为3的常用正交表有：L9（34），L27（313）各列水平数均为4的常用正交表有：L16（45）正交试验设计－用正交表L9（34）序号列号1234ABC123456789111222333123123123123231312123312231回到正题三因素三水平，选用正交表L9（34）T1T2T3P1P2P3m1m1m1？？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因素Twt（空缺）123456789T1T1T1T2T2T2T3T3T3w1w2w3w1w2w3w1w2w3t1t2t3t2t3t1t3t1t21233122319组试验号ABC

5、E细菌总数温度功率时间误差CFU/g11111Y121222Y231333Y342123Y452231Y562312Y673132Y783213Y893321Y9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极差分析模式松花粉微波灭菌实验结果试验号

6、ABCE细菌总数温度功率时间误差CFU/g111111061212222916313331444421232809522312401623121764731323249832133744933214096Ij5421711965697558IIj6974906198217929IIIj11089730470947997Ij/KK1807237321902519IIj/K2325302032742643IIIj/K3696243523652666极差18896471084146极差分析表极差分析法某列的极差最大，表示该列的数值在试验范围内变化时，使试验指标数值的变化最大。所以各列对

7、试验指标的影响从大到小的排队，就是各列极差D的数值从大到小的排队试验指标随各因素的变化趋势。为了能更直观地看到变化趋势，常将计算结果绘制成图。因素影响大小排队温度＞时间＞功率实验条件最佳组合温度选择100℃，杀菌功率1.5kw，杀菌时间3min正交试验结果方差分析方差分析法是在极差分析的基础上对数据进一步分析试验指标的加和值＝试验指标的平均值偏差平方和fj——自由度。fj＝第j列的水平数－1Vj——方差。Vj＝Sj／fjVe——误差列的方差。Ve＝Se／fe。式中，e为正交表的误