【正文】 畢業(yè)論文 14 第三章 主要穩(wěn)定劑的正交試驗(yàn) 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本概念 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法（簡(jiǎn)稱正交法）是統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)的重要分支。它是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程和質(zhì)量管理的重要工具和方法。 在試驗(yàn)中需要考查的效果的特性值，簡(jiǎn)稱為指標(biāo) [9]。例如，試驗(yàn)?zāi)康氖翘岣弋a(chǎn)量，則產(chǎn)量就是試驗(yàn)要考查的指標(biāo)；如果試驗(yàn)?zāi)康氖墙档统杀荆瑒t成本就成了試驗(yàn)要考查的指標(biāo)。指標(biāo)一般分為定量指標(biāo)和定性指標(biāo)，正交 試驗(yàn)需要通過(guò)量化指標(biāo)以提高可比性，所以，通常把定性指標(biāo)通過(guò)評(píng)分定級(jí)等方法轉(zhuǎn)化為定量指標(biāo)。 。通常用大寫英文字母 A、 B、 C 等來(lái)表示?？煽匾蛩刂冈诂F(xiàn)有科學(xué)技術(shù)條件下，能人為控制調(diào)節(jié)的因素；不可控因素指在現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)條件下，暫時(shí)還無(wú)法控制和調(diào)節(jié)的因素。 。例如：加熱溫度為 70、80、 90 這 3 個(gè)狀態(tài)，可分別用“ 1”、“ 2”、“ 3”來(lái)表示。同理，一個(gè)因素也可分為 4 水平、 5 水平或更多水平，以此類推驗(yàn)證?！?9”表示有 9行，即需要安排做 9次試驗(yàn)。指數(shù)“ 4”，表示該表有 4列，最多可安排四個(gè)因素，因此，該表可作四因素 3水平試驗(yàn)之用，需做 9次試驗(yàn)，如方案為三因素 3水平，也可用這表，只需任意去掉表中一列安排即可，但試驗(yàn)次數(shù)不減。其方法是四因素三水平的正交試驗(yàn)。 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行九次實(shí)驗(yàn)，有關(guān)制品的膨脹率、融化率、粘度、口感。 表 31 正交試驗(yàn)表 實(shí)驗(yàn)號(hào) 瓜爾豆膠（ A) 卡拉膠 (B) 海藻酸鈉（ C） 剌槐豆膠 (D) 1 0． 08％ 0． 02％ 0 .02％ 0 .03％ 2 0． 08％ 0 .03％ 0 .03％ 0． 04％ 3 0． 08％ 0. 04％ 0 04％ 0． 05％ 4 0. 10％ 0． 02％ 0 .03％ 0． 05％ 5 0. 10％ 0 .03％ 0 04％ 0 .03％ 6 0. 10％ 0. 04％ 0 .02％ 0． 04％ 7 0． 12％ 0． 02％ 0 04％ 0． 04％ 8 0． 12％ 0 .03％ 0 .02％ 0． 05％ 9 0． 12％ 0. 04％ 0 .03％ 0 .03％ 原料及產(chǎn)品質(zhì)量控制指標(biāo) 感官評(píng)價(jià) 食品感官評(píng)價(jià) [7]是以人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)等感覺(jué)器官為工具，利用客觀內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 16 方法收集產(chǎn)品對(duì)人類刺激的感官 反應(yīng)，從而感知到的食品的特征或者性質(zhì)的一種科學(xué)方法，以得到或推測(cè)消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的反映。低脂冰激凌制作工藝研究中安全指標(biāo)主要有蛋白質(zhì)含量、脂肪含量、總固形物含量、乳酸菌活菌數(shù)、酸度等。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行了九次實(shí)驗(yàn)，有關(guān)制品的膨脹率、融化率、粘度、口感見(jiàn)表 32 正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表。融化率最低者為 6 號(hào)方案，融化率為內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 18 %，方案為 A2B3C1D2，即：瓜爾豆膠 A為 %、卡拉膠 B 為 %、海藻酸鈉C 為 %、剌槐豆膠 D為 %。因?yàn)?49L（ 3） 正交表，實(shí)際有 81個(gè)方案， 49L（ 3） 僅做了 9 次試驗(yàn)，最佳方案可能在做過(guò)的 9次試驗(yàn)中，也可能不在，所以必須計(jì)算分析，找出最佳方案。這實(shí)際上是把每 1 個(gè)因素的試驗(yàn)結(jié)果分成了 3 組。 A 的 K1=++= A 的 K2=++= A 的 K3=++= 同理 B 因素的： K1= K2= K3= C 因素的： K1= K2= K3= D 因素的： K1= K2= K3= 把計(jì)算結(jié)果分別記在 A、 B、 C、 D 這 4個(gè)因素下方。 A 的極差 R== B 的極差 R== C 的極差 R== D 的極差 R== 最后分析計(jì)算結(jié)果，分析表明極差越大的因素重要程度越高。 為了直觀起見(jiàn)， 用因素的水平變化為橫坐標(biāo)，指標(biāo)的平均值為縱坐標(biāo)，畫出水平與指標(biāo)關(guān)系圖： 圖 31 因素水平與膨脹率關(guān)系圖 圖 31 膨脹率 從上圖可明顯看出，最佳方案為 A3B3C2D1。則影響膨脹率的最優(yōu)方案就為 A3B3C2D1，無(wú)需驗(yàn)證。 同理用上述方法，可以得出 9 次實(shí)驗(yàn)的融化率的最優(yōu)方案。影響膨脹率因子的主從順序?yàn)椋菏紫仁悄z體 B的添加 量，其次是膠體 C 的用量，再次是膠體 A的用量，最后是膠體 D 的用量，即 A3B3C2D1。 按極差大小。所以，若要降低融化率，首先考慮的應(yīng)是膠體 C的添加 量，說(shuō)明膠體 C 所體現(xiàn)的融化性能較強(qiáng) ,所以根據(jù)融化率指標(biāo)獲得低脂冰激凌最佳復(fù)合穩(wěn)定劑配料是：瓜爾豆膠 A為%、卡拉膠 B為 %、海藻酸鈉 C 為 %、剌槐豆膠 D為 %。上述得到的二組因素水平最佳組合是針對(duì)膨脹率和融化率而言的，而最終的最優(yōu)方案只能是一組；所以需要對(duì)上述二組因素水平組合進(jìn)行綜合平衡，找出兼顧膨脹率和融化率的最佳方案組合。因素瓜爾豆膠 A對(duì)膨 脹率影響最好的是 A3，綜合考慮因素瓜爾豆膠 A應(yīng)取 A3，即：瓜爾豆膠 A 為 %?？ɡz B因素取 B3 水平時(shí)，對(duì)膨脹率影響最好，且對(duì)融化率也影響最好。 因素海藻酸鈉 C：對(duì)融化率影響較大，處于第一位置；對(duì)膨脹率影響不大，處于第二位置。 因素剌槐豆膠 D：對(duì) 融化率影響較大，處于第二位置；對(duì)膨脹率基本沒(méi)有影響，處于第四位置。 所以，根據(jù)極差計(jì)算兼顧膨脹率和融化率，分析出提高冰激凌抗融性復(fù)合穩(wěn)定劑的最優(yōu)方案是 A3B3C1D3，即：瓜爾豆膠 A為 %、卡拉膠 B為 %、海藻酸鈉 C為 %、剌槐豆膠 D為 %。這就需要進(jìn)行再次的驗(yàn)證試驗(yàn)，以便于“直接分析”的最優(yōu)組合 A3B3C2D A1B3C1D3 相比較，確定三者的優(yōu)劣。最終選擇最優(yōu)組合。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 22 表 37驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù) 試驗(yàn)號(hào) 膨脹率 （ %） 融化率 （ %） 粘度 口感 均質(zhì)后 老化后 1 組織細(xì)膩、口感好、無(wú)冰晶 2 有冰晶、氣泡較大 3 組織結(jié)構(gòu)緊密、口感好、無(wú)冰晶 綜上所述，提高冰激凌抗融性復(fù)合穩(wěn)定劑的最優(yōu)方案是 A3B3C1D3，即：瓜爾豆膠 A為 %、卡拉膠 B 為 %、海藻酸鈉 C為 %、剌槐豆膠 D 為 %。 確定低脂冰激凌的最佳配方后，分別用黃原膠、卡拉膠、瓜爾豆膠、刺槐豆膠、魔芋膠、海藻酸鈉、 CMCFH瓊脂、明膠、阿拉伯膠、亞麻籽膠等穩(wěn)定劑和分子蒸餾單甘酯、脂肪酸蔗糖脂進(jìn)行單一的試驗(yàn)，以制品的膨脹率、融化率為判斷指標(biāo)，確定影響冰激凌品質(zhì)較優(yōu)的四種穩(wěn)定劑。 按極差大小。根據(jù)融化率指標(biāo)獲得低脂冰激凌最佳復(fù)合穩(wěn)定劑配料是： A1B3C1D3，即：瓜爾豆膠 A 為 %、卡拉膠 B 為 %、海藻酸鈉 C 為 %、剌槐豆膠 D 為 %。上述得到的二組因素水平最佳組合是針對(duì)膨脹率和融化率而言的，而最終的最優(yōu)方案只能是一組；所以需要對(duì)上述二組因素水平組合進(jìn)行綜合平衡，找出 兼顧膨脹率和融化率的最佳方案組合。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 24 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