实验设计方法在食品加工方面应用.doc

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1、实验设计方法在食品加工方面的应用摘要：本文以火麻仁蛋白提取工艺研究为例介绍了实验设计方法在食品加工方面的应用，综合阐述了实验设计方法的选择、实验结果的分析以及各种试验方法的优劣。关键词：实验设计方法；食品加工；应用；为了推动食品科学的发展，常常要进行科学研究。例如，食品原料资源的研究，新产品开发和新的加工工艺的研究等。这些研究都离不开试验。进行试验首先必须解决的问题是：如何合理地进行试验设计。若试验设计方法好，则用较少的人力、物力和时间即可收集到必要而有代表性的资料，从中获得可靠的结论，达到试验的预期目的，收到事半功倍之效。食品试验设计与统计分

2、析是整理统计原理和方法在食品科学研究中的应用。正确的试验方法可使食品研究得到正确的试验结果，而正确的统计分析可排除试验假象，增加试验的可靠性。因此合理地进行试验设计，科学地整理、分析所收集得来的资料对于食品的科学研究是必不可少的[1]。试验设计方法是一项通用技术，是当代科技和工程技术人员必须掌握的技术方法。科学地安排实验，以最少的人力和物力消费，在最短的时间取得更多、更好的生产和科研成果。简称为：多、快、好、省。可应用于提高试验效率、优化产品设计、改进工艺技术、强化质量管理。试验设计在工业生产和工程设计及科学研究中能发挥重要的作用，例如：提高产

3、量、减少质量的波动，提高产品质量水准、大大缩短新产品试验周期、降低成本、延长产品寿命。多用在化工、电子、材料、建工、建材、石油、冶金、机械、交通、电力等领域，近年来在食品加工方面也得到了广泛的应用，对食品加工工艺条件的优化有着重要是指导意义。1、实例水酶法提取火麻仁蛋白工艺研究。考察三个因素，因素A（加酶量），因素B（pH值），因素C（反应时间min），每个因素三个水平。2、单因素试验如果在试验时，只考虑一个对目标影响最大的因素，其它因素尽量保持不变，则称为单因素问题。一般步骤：（1）首先应估计包含最优点的试验围，如果用a表示下限，b表示上限，

4、试验围为[a，b]（2）然后将试验结果和因素取值的关系写成数学表达式，不能写出表达式时，就要确定评定结果好坏的方法。我们所选的方法一般有以下几种（见表2.1）：表2.1单因素优选法试验方法适用围平分法在试验围，目标函数单调，能判断终点黄金分割法对于一般的单峰函数，我们可以采用此法分数法适合单峰函数，但要求预先知道试验总数均分法单调性未知，试验次数未知2.1均分法举例以加酶量对火麻仁蛋白质的提取率的影响为例，假设我们不知道它的单调性和总的试验次数，那么我们选择均分法来进行单因素试验，评判标准为火麻仁蛋白提取率高但是用量要省。通过查询资料我们确定加

5、入木瓜蛋白酶，试验围为物料质量的0.5%到3.0%。平均分为六个点，即0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%，同时确定pH值为7.5，反应时间为90min，实验结果见图2.1。图2.1加酶量对蛋白质提取率的影响通过图2.1看出，火麻仁蛋白质提取率最高时加酶量为1.5%，且此时的加酶量较少，因此优选结果为加酶量为1.5%。2.2黄金分割法举例假如已知蛋白质提取率对加酶量是一般的单峰函数，那么可以选择黄金分割法。第一个试验点x1设在围（0.5%，3.0%）的0.618位置上，第二个试验点x2取成x1的对称点，即：x1=a+0.6

6、18(b-a)=2.045%，x2=a+0.382(b-a)=1.455%，在这两点做实验，实验结果y2>y1，那么重新在新的试验围重复黄金分割法，即：在（0.5%，2.045%）围取x3=a+0.618(b-a)=1.455%，x4=a+0.382(b-a)=1.09%，在这两点做实验，实验结果y3>y4，如此重复实验数次，根据评判标准最终也可以确定优选结果为1.5%。在进行单因素实验时，根据已知的实验条件和试验方法的适用围，可灵活选用合适的方法，争取做到实验简便快捷，实验结果准确。1、多因素实验多因素实验也有很多方法，目前主要运用的有正交试

7、验和响应面分析方法。3.1正交试验用正交表来安排试验及分析试验结果，这种方法叫做正交试验法。事实上，正交最优化方法的优点不仅表现在试验的设计上，更表现在对试验结果的处理上。正交试验法优点：（1）试验点代表性强，试验次数少。（2）不需做重复试验，就可以估计试验误差。（3）可以分清因素的主次。（4）可以使用数理统计的方法处理试验结果，提出展望好条件。正交试验（表）法的特点：（1）均衡分散性－－代表性。（2）整齐可比性－－可以用数理统计方法对试验结果进行处理。通过查询资料和单因素的实验结果进行表头设计，如表3.1所示。表3.1因素水平表水平ABC11

8、.3%75021.5%7.57031.7%890本试验可选取正交表L9(34)安排试验，该表共有四列，将因素A、B、C分别安排在地1、2、3列，第四列