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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,正交试验设计,Orthogonal Experimental Design,1,什么是试验设计方法？,如何合理安排试验,试验所得的数据如何分析,2,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。,3,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：其他灭菌手段与微波,4,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,5,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,6,如何安排试验？,全组合方法,T1,T2,T3,P1,P2,P3,m1,m1,m1,27,组,7,正交设计,(Orthogonal Design),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。,8,什么是正交表？,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,9,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,10,正交表表示方法,L,9,（,3,4,）,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,11,常见正交表,各列水平均为,2,的常用正交表有：,L,4,（,2,3,），,L,8,（,2,7,），,L,12,（,2,11,），,L,16,（,2,15,），,L,20,（,2,19,），,L,32,（,2,31,）,各列水平数均为,3,的常用正交表有：,L,9,（,3,4,），,L,27,（,3,13,）,各列水平数均为,4,的常用正交表有：,L,16,（,4,5,）,12,正交试验设计用正交,表,L,9,（,3,4,）,13,回到正题,三因素三水平，选用正交,表,L,9,（,3,4,）,T1,T2,T3,P1,P2,P3,m1,m1,m1,？,？,14,用正交表安排试验,正交试验设计用正交,表,L,9,（,3,4,）,9,组,15,16,极差分析模式,17,18,Ij,5421,7119,6569,7558,IIj,6974,9061,9821,7929,IIIj,11089,7304,7094,7997,Ij / KK,1807,2373,2190,2519,IIj/ K,2325,3020,3274,2643,IIIj/ K,3696,2435,2365,2666,极差,1889,647,1084,146,极差分析表,19,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。,20,因素影响大小排队,温度时间功率,21,实验条件最佳组合,温度选择,100,，杀菌功率,1.5 kw,，杀菌时间,3 min,22,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,f,j,自由度。,f,j,第,j,列的水平数,1,V,j,方差。,V,j,S,j,f,j,V,e,误差列的方差。,V,e,S,e,f,e,。式中，,e,为正交表的误差列,F,j,方差之比,F,j,V,j,V,e,查,F,分布数值表，做显著性检验,23,总的偏差平方和,总的偏差平方和等于各列的偏差平方和之和,得出结论：,各列对试验指标的影响是否显著，在什么水平上显著,24,方差分析表,25,正交设计中的交互作用,26,松花能量饼酸价问题技术处理方案,27,鱼刺图分析,28,解决途径,改变花粉用量,进行包埋,添加抗氧化剂,适宜的温度,29,因素,水平,1,水平,2,松花粉添加量,(%),0.5,2,温度（,）,20,40,麦芽糊精添加量,(%),2,5,抗氧化剂加量,(%),0.05,0.2,30,31,32,33,34,35,欢迎与您们,共同学习，共同探讨,36,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、温度对提取率的影响很大，故采用正交实验进行参数优化。,37,水平,酶用量,/U/mL,浸提时间,/h,温度,/,1,10,1(1),1(30),2,12,2(2),2(40),3,14,3(3),3(50),4,16,4(4),4(55),酶法浸提工艺条件优化实验,(L,16,4,5,),38,实验号,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,%,1,1,1,1,1,1,27.7,21.8,2,1,2,2,2,2,43.6,38.7,3,1,3,3,3,3,56.2,53.9,4,1,4,4,4,4,62.6,58.2,5,2,1,2,3,4,47.3,50.9,6,2,2,1,4,3,46.9,46.1,7,2,3,4,1,2,48.2,52.7,8,2,4,3,2,1,51.6,55.8,9,3,1,3,4,2,64.5,69.1,10,3,2,4,3,1,71.3,75.2,11,3,3,1,2,4,47.9,40.2,12,3,4,2,1,3,35.2,49.1,13,4,1,4,2,3,73.5,67.3,14,4,2,3,1,4,49.7,63.6,15,4,3,2,4,1,68.4,77,16,4,4,1,3,2,46,53.9,正交试验结果,39,项目,酶用量,误差列,浸提时间,温度,误差,U/mL,h,j,190.1,213.0,168.5,160.8,219.0,j,194.0,211.5,194.5,216.6,202.3,j,218.9,220.7,222.0,220.8,211.8,j,237.6,195.4,255.6,242.4,207.5,k,4,4,4,4,4,Ij / KK,47.5,53.3,42.1,40.2,54.8,IIj/ K,48.5,52.9,48.6,54.2,50.6,j/ K,54.7,55.2,55.5,55.2,53.0,j/k,59.4,48.9,63.9,60.6,51.9,极差,11.9,6.3,21.8,20.4,4.2,可溶性固形物质得率的极差分析,40,项目,酶用量,误差列,浸提时间,温度,误差,U/mL,h,j,172.6,209.1,162.0,187.2,229.8,j,205.5,223.6,215.7,202.0,214.4,j,233.6,223.8,242.4,233.9,216.4,j,261.8,217.0,253.4,250.4,212.9,k,4,4,4,4,4,Ij / KK,43.2,52.3,40.5,46.8,57.5,IIj/ K,51.4,55.9,53.9,50.5,53.6,j/ K,58.4,56.0,60.6,58.5,54.1,j/k,65.5,54.3,63.4,62.6,53.2,极差,22.3,3.7,22.9,15.8,4.2,黄酮类物质得率的极差分析,41,可溶性固形物质得率的方差分析,42,各因素对山楂黄酮得率影响的显著性分析,43,结论,酶用量和浸提时间对可溶物和山楂黄酮得率有显著影响，其最佳作用参数为酶用量,16U/mL,，浸提温度,50,，浸提时间,4h,。推测的最佳可溶物得率,78.8%,，可溶物得率变化范围,(71.0%,，,86.6%),；山楂黄酮最佳得率为,82.2%,，黄酮得率变化范围,(75.8%,，,88.6%),。,44,验证实验,根据正交实验结果，采用最佳作用条件，进行了三次重复验证实验，结果为山楂可溶性固形物平均得率为,82.5%,，,黄酮类物质的平均得率为,84.1%,45,
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