食品试验优化设计

试验优化设计上机考核题目 2008-2009-（1）学期

1、硅橡胶基本工艺参数试验，指标为老化前的抗拉强度，选取的因素及水平如下表： 表3.2 硅橡胶基本工艺参数试验因素水平表 第一阶段硫化温度 第一阶段硫化时间 硫化压力 第二阶段硫化保温 水平 因素 A/℃ B/min C 时间D 150℃-1h——250℃-4h 按压强计算表压 1 130 20 150℃-1h——250℃-6h 以模具闭合为准 2 143 15 试验选用L8(27)正交表，每号试验重复4次，表头设计及试验结果如下表： A111112222B211221122C412121212表3.3 硅橡胶基本工艺参数试验数据2Dy*ij=yij-60/(kg/cm)5671234111-8-16.6-7.70.3222-18.2-22.212-6.812261314.58.82116.3-5.2-2.7-7.121220.1-7.9-6.81219.14.91016.422111.66.512.115.5112-100-0.7-16.9∑y*ij-32-35.242.3-8.7-12.640.445.7-27.6水平 因素12345678311222211

1. 单因素方差分析

1，进行某化学反应时，为了了解催化剂对收率是否有影响，分别用A、B、C、D、E五种不同的催化剂在相同实验条件下，每种催化剂实验四次，得收率如下： 催化剂 收 率 A 0.86 0.89 0.91 0.90 B 0.80 0.83 0.88 0.84 C 0.83 0.90 0.94 0.85 D 0.76 0.81 0.84 0.82 E 0.96 0.93 0.95 0.94

2. 无交互作用的多因素方差分析

桂林饮料厂空罐车间选择焊锡的工艺参数，制定因素水平表如下：

因素 水平1 水平2 水平3

序号

焊锡温度/℃ 300 320 280 一道药水浓度/Be’ 。二道药水。浓度/Be’ 38 40 48 48 32 30 A

1 1 1 2 2 2 3 3 3

B

1 2 3 1 2 3 1 2 3

C

1 2 3 2 3 1 3 1 2

BLACK

1 2 3 3 1 2 2 3 1

y

58 70 59 70 64 78 90 73 65

1 2 3 4 5 6 7 8 9

采用L9(34)表，试验指标为综合评分，试验结果依次为58，70，59，70，64，78，90，73，65。试用方差分析法分

《食品试验优化设计》

习 题 集

第一章 绪 论

一、简答题

1、什么是试验设计与统计分析？它在食品科学研究中有何作用？ 2、统计分析的两个特点是什么？

3、食品试验设计与统计分析的主要内容、知识框架结构。

第二章 统计资料的整理与分析

一、名词解释

总体 个体 样本 样本容量 随机样本 参数 统计量 随机误差 系统误差 准确性 精确性 数量性状资料 质量性状资料 半定量（等级）资料 计数资料 计量资料 全距（极差） 组中值 次数分布表 次数分布图 算术平均数 无偏估计 几何平均数 中位数 众数 调和平均数 标准差 方差 离均差的平方和（平方和） 变异系数 二、简答题

1、如何提高试验的准确性与精确性？

2、如何控制、降低随机误差，避免系统误差？ 3、资料可以分为哪几类？它们有何区别与联系？

4、为什么要对资料进行整理？对于计量资料，整理的基本步骤怎样？

5、在对计量资料进行整理时，为什么第一组的组中值以接近或等于资料中的最小值为好？

6、统计表与统计图有何用途？常用统计图有哪些？常用统计表有哪些？列统计表、绘统计图时，应注意什么？

7、统计中常用的平均数有几种？各在

华南农业大学

综合性/设计性实验

实验报告

实 验 内 容：食品感官评定系列试验 实验项目性质：综合性 所属课程名称：食品感官评定

2014年 12月 20 日

摘 要

通过对评价员味觉敏感度实验来评定评价员的味觉灵敏度的基础上，分别用三点检验法评定两种品牌纯牛奶的风味，得出蒙牛、伊利，aka之间风味存在差异性显著；用排序检验评达能、光明、卡士3种不同品牌酸奶的喜爱排序，得出三种酸奶在喜爱排序上无明显差异；用9点快感法评价明治巧克力，斯格登巧克

力，瑞特斯波德巧克力3种品牌纯牛奶巧克力的消费者接受性，得出3种品牌纯牛奶巧克力的消费者接受存在差异；用定量描述检验评价木桐，长城两种品牌的干红葡萄酒，得出两者总体上存在差异，在透明度上存在显著差异，澄清度上无显著差异。

关键词：感官评定 味觉敏感度 差异性 方差分析

1 前言

感官评定是一种测量、分析、解释由食品与其它物质相互作用所引发的， 能通过人的味觉、触觉、视觉、嗅觉和听觉进行评价的一门科学[1]。

虽然目前已经拥有非常先进和灵敏的分析仪器，但许多仪器分析专家们意识到只有通过仪器与

优化设计：就是在规定的设计限制条件下，运用最优化原理和方法将实际工程设计问题转化为最优化问题，然后以计算机为工具进行 寻优计算，在全部可行设计方案中，寻求满足预定设计目标的最佳设计方案。

优化设计的方法：首先必须将实际问题加以数学描述，形成一组由数学表达式组成的数学模型；然后选择一种最优化数值计算方法和计算机程序，在计算机上进行寻优运算求解，得到一组最佳的设计参数。这组设计参数就是设计的最优解。

优化设计的步骤：（1）设计课题分析（2）建立数学模型（3）选择优化设计方法（4）上机计算求优解

上述优化设计过程的四步其核心是进行如下两项工作：

一是分析设计任务，将实际问题转化为一个最优化问题，即建立优化问题的数学模型； 二是选用适用的优化方法在计算机上求解数学模型，寻求最优设计方案。

数学模型三要素：设计变量（独立）：目标函数的极小化minf(x)：约束条件：g(x)<0 等值线有以下几个特点：

(1) 不同值的等值线不相交；

(2) 除极值点外，在设计空间内，等值线不会中断； (3) 等值线充满整个设计空间；

(4) 等值线分布的疏或密，反应出函数值变化的慢或快；

(5) 一般来说，在极值点附近，等值线近似是同心椭圆族，极值点就是椭圆的中心点。 在设计空间内，目标函数值相等

优化设计

什么是优化设计?

优化设计是一种寻找确定最优设计方案的技术。所谓“最优设计”，指的是一种方案可以满足所有的设计要求，而且所需的支出（如重量，面积，体积，应力，费用等）最小。也就是说，最优设计方案就是一个最有效率的方案。

设计方案的任何方面都是可以优化的，比如说：尺寸（如厚度），形状（如过渡圆角的大小），支撑位置，制造费用，自然频率，材料特性等。实际上，所有可以参数化的ANSYS选项都可以作优化设计。（关于ANSYS参数，请参看ANSYS Modeling and Meshing Guide 第十四章。）

ANSYS程序提供了两种优化的方法，这两种方法可以处理绝大多数的优化问题。零阶方法是一个很完善的处理方法，可以很有效地处理大多数的工程问题。一阶方法基于目标函数对设计变量的敏感程度，因此更加适合于精确的优化分析。

对于这两种方法，ANSYS程序提供了一系列的分析——评估——修正的循环过程。就是对于初始设计进行分析，对分析结果就设计要求进行评估，然后修正设计。这一循环过程重复进行直到所有的设计要求都满足为止。

除了这两种优化方法，ANSYS程序还提供了一系列的优化工具以提高优化过程的效率。例如，随机优化分析的迭代次数是可以指定的。随机

利用正交试验法分析优化饮品

摘要 正交分析实验是食品科学中常用且重要的一种研究方法，有效减小实验次数和误差。

本文介绍了用正交实验法优化咖啡因提取实验工艺研究和正交试验法研究红薯浆的酵制备红薯全汁酸奶两个实验，以体现正交分析实验的设计与数据分析过程。并分析食品中试验设计与数据分析的注意事项，以及实验的重要作用。

关键词 正交试验 食品 咖啡因 酸奶 正文

食品研究的重要表现形式是新产品、新工艺的研制与开发。把琳琅满目的食品提供给社会。以满足不同层次、不同需求、不同用途的人们对食品多样化、合理化的要求。从事食品生产的企业在激烈的市场竟争中要靠新产品、新工艺的研制与开发谋求企业的生存和发展。因而重视食品研究。用现代化的科学技术不断提高产品的科技含量。增加产品的附加值来谋求企业的发展。然，食品研究与其他学科一样，实际上是一个数据的收集、整理、分析过程。翻阅国内外有关食品的期刊、杂志。可以明显的发现国内与国外食品研究在试验设计与数据分析方面存在的差距。因此将食品研究中常用的研究方法介绍给从事食品科研人员是非常必 要的。

食品研究具有多因素的综合影响，试验效应常常包括因素的主效应,也包括因素间的交互作用，因此，试验设计者总希望安排足够多的研

《单级齿轮减速器的优化设计》说明书

摘 要

单级圆柱齿轮减速器是原动机和工作机之间的减速传动装置，它广泛应用于日常生活和生产中，但传统设计中仍存在着体积过大、效率过低的问题，因此有必要对齿轮减速器进行优化设计。针对一级齿轮减速器，选取合理的设计变量，以减速器体积最小为目标建立优化设计的数学模型，用MATLBAB并且根据齿宽系数、模数、齿轮的应力和轴的弯曲强度等约束条件来确定约束函数。对机械校核得出优化出的参数是满足约束条件，实现了齿轮减速器体积最小的优化目标。

关键词：单级圆柱齿轮减速器；MATLAB优化工具箱；优化设计

I

《单级齿轮减速器的优化设计》说明书

目 录

摘 要 ..................................... 错误！未定义书签。 1设计任务 .................................... 错误！未定义书签。 2优化设计的数学模型 ........................................... 2

2.1建立数学模型 ...........................................................

第1章 绪论

1.1 最优化问题的提出

“优化”既是一个专业术语，也是一个通俗的词语，这一方面说明优化问题的广泛性；另一方面也说明解决优化问题具有一定的难度，需要有专门的理论和技巧。优化问题来源于求某一设计（广义的设计）的最优结果，用数学观点来说就是求用某一指标或某几个指标描述的设计的最大值或最小值。设计的决策包含优化的过程，其中有通过以往经验判断得出的决策，有通过枚举或多方案比较得出的决策，而经济的做法则是通过对设计建立数学模型，通过解析或数值计算寻找到决策的依据，用以指导设计的实施。例如，某设计的模型可用一元函数f（x）来表示，对其进行最优化设计就是求该一元函数的最大值和最小值。如果一元函数是单调函数，则函数的最大值或最小值会在变量x的边界上取得；如果一元函数是二次多项式，则函数的极值在函数曲线的顶点上取得；如果一元函数是高次多项式，函数曲线有多个极值点，则求函数的最大值或最小值问题就变得复杂起来。对多元函数的极值问题更是如此，需要用到局部或全局优化算法来求解。

线性规划问题是目标函数和限制条件都是线性函数的问题，在生产和生活中很多问题都可抽象为线性规划问题。下面以线性规划举例说明优化设计问题的提出、建模及求解的全过程。 例1

有一名学生

试验优化设计试题

组员：王东飞 李恒章 任孚淼 余鹏 朱凌翱 毛义深 马智越

1正交试验设计方差分析(Minitab)

选择丹皮酚与白芨多糖的A物料比（w/w）、B 反应时间（h）c 包合温度（C）三个对实验结果影响较大的因素为考察对象，每个因素各取三个水平（表1）采用L9(3**4)进行正交试验，试确定物料比、反应时间、反应温度对其影响比较显著。

水平

因素 B反应时间C反应温度

A物料比（w/w） (h) (C) 1 1:02 2 30 2 1:04 3 40 3 1:06 4 50 B反应时间 1 1 1 2 2 2 3 3 3

1 2 3 1 2 3 1 2 3 C反应温度

1 2 3 2 3 1 3 1 2

包封率收的率（%） （%）

8.54 54.67 4.63 50.67 4.34 58 20.36 70 15.81 69.6 27.65 70.4 17.85 78 29.39 74.29 21.01 73.71

A物料比

D

1 2 3 3 1 2 2 3 1

2多因素方差分析（EXCLE）

为提高某化工产品的产量，需要寻找最好的反应温度和反应压力配合，为此选取如下水平： 因子A4(反应温度)：60、70、80 因子B（