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1、食品试验设计与数据处理课程论文姓 名 何亮钧院 （系） 轻工食品学院 专业班级 食品科学与工程082班学 号 200810714217指导教师 王 德 培职 称 教 授日 期 2011年12月17日仲恺农业工程学院正交试验设计的基本程序和步骤摘要：正交试验设计是利用正交表来安排与分析多因素试验的一种设计方法。它是由试验因素的全部水平组合中，挑选部分有代表性的水平组合进行试验的，通过对这部分试验结果的分析了解全面试验的情况，找出最优的水平组合。本文介绍正交试验的原理、特点，结合“研究啤酒酵母最适合的自溶条件”这个试验设计案例重点阐述“正交试验设计的基本程序和步骤”。关键词：正交试验；试验设计；基
2、本程序；基本步骤1、 正交试验设计的原理及特点原理：在试验安排中 ，每个因素在研究的范围内选几个水平，就好比在选优区内打上网格 ，如果网上的每个点都做试验，就是全面试验。例如：3个因素的选优区可以用一个立方体表示，3个因素各取 3个水平，把立方体划分成27个格点，反映在图上就是立方体内的27个“.”。若27个网格点都试验，就是全面试验。3因素3水平的全面试验水平组合数为33=27，4 因素3水平的全面试验水平组合数为34=81 ，5因素3水平的全面试验水平组合数为35=243，这在科学试验中是有可能做不到的。正交设计就是从选优区全面试验点（水平组合）中挑选出有代表性的部分试验点（水平组合）来进
3、行试验。 特点：用部分试验来代替全面试验，通过对部分试验结果的分析，了解全面试验的情况。 正因为正交试验是用部分试验来代替全面试验的，它不可能像全面试验那样对各因素效应、交互作用一一分析；当交互作用存在时，有可能出现交互作用的混杂。虽然正交试验设计有上述不足，但它能通过部分试验找到最优水平组合 ，因而很受实际工作者青睐。2正交试验设计的基本程序和步骤案例：为了研究啤酒酵母最适合的自溶条件，选择3因素3水平正交试验。因素有温度（A）和pH（B），加酶量（C）3个，试验指标为蛋白质含量，试验指标越大越好。选用L9(34) 正交表，试验方案和结果如下表，试作方差分析，并找出啤酒酵母最适合的自溶条件。
4、试验结果L9(34)处理号温度ApHBC加酶量试验指标蛋白质%11（50）1（6.5）1（2.0）1625212（7.0）2（2.4）2497313（7.5）3（2.8）345442（55）123753522315546231255073（58）1321148321310993321895以上案例的正交试验方差分析研究啤酒酵母最适合的自溶条件试验因素水平表水平ABC温度pH加酶量1506.52.02557.02.43582.82.8（1）计算计算各列各水平的K值计算各列各水平对应数据之和K1j、K2j、K3j及其平方K1j2、K2j2、K3j2。计算各列偏差平方和及自由度同理，SSB=6.49
5、，SSC=0.31 SSe=0.83（空列）自由度：dfAdfBdfCdfe3-1=2计算方差研究啤酒酵母最适合的自溶条件的试验结果处理号ABCD试验指标温度 pH加酶量空列蛋白质（xi）/ %11（50）1（6.5）1（2.0）1625212（7.0）2（2.4）2497313（7.5）3（2.8）345442（55）123753562223311255455073（58）1321148321310993321895K1j15.7625.1822.6520.74K2j18.5721.4121.4521.8765.58（T）K3j31.2518.9921.4822.971j5.258.397.
6、556.912j6.197.147.157.297.293j10.426.337.167.66Rj5.172.060.40.75（2）显著性检验根据以上计算，进行显著性检验，列出方差分析表，结果见下表变异来源 平方和 自由度 均方 F值 Fa显著水平 A45.40222.7079.6F0.05(2,4)=6.94*B6.4923.2411.4F0.01(2,4)=18.0*C0.3120.16误差e0.8320.41误差e1.1440.285总和53.03（3）优化工艺条件的确定 本试验指标越大越好。对因素A、B分析，确定优水平为A3、B1；因素C的水平改变对试验结果几乎无影响，从经济角度考虑
7、，选C1。优水平组合为A3B1C1。即温度为58，pH值为6.5，加酶量为2.0%。 上面的案例采用3因素3水平正交试验来研究啤酒酵母最适合的自溶条件，它选用L9(34) 正交表进行研究并将所选正交表中的各列不同的数字换成对应因素的水平，形成了试验方案和结果表；而在找出啤酒酵母最适合的自溶条件时，案例借助方差分析的方式来得出结论。所以，正交试验设计的基本程序：可分为设计试验方案和处理试验结果两大部分。试验结果的处理一般有两种方法：直观分析法和方差分析法，本案例要求采用方差分析法来处理试验结果。正交试验设计的基本步骤：结合上述案例分析，正交试验设计的基本步骤可以归纳成如下：1. 明确试验目的，确定试验指标。2. 挑因素，选水平。3. 选择合适的正交表。4. 进行表头设计。5. 确定试验方案，实施试验。6. 试验结果分析。参考文献：（1） 王钦德，杨坚.食品试验设计与统计分析.北京:中国农业大学出版社,2010,2:260271（2） 刘瑞江，张业旺，闻崇炜，汤建.正交试验设计和方法研究.实验技术与管理.2010,9（27）:52（3） 章银良，食品与生物试验设计与数据分析；中国轻工业出版社 .2010.4.1