Результаты и обсуждение

Анализ поверхности отклика был применен с экспериментальными данными и второй порядок поверхности отклика модели уравнения(6) был установлен на все параметры ответа - шероховатость(хрупкость), твердость, режущая сила. Результаты регрессивного анализа и дисперсионного анализа было проведено для изучения статистической значимости модели терминов. Отсутствие согласия, тестовые значения F были незначительными, что свидетельствует о модели была достаточно точна, чтобы предсказать ответы. Модели объяснены различия в данных, более чем на 90%(R²>0,90). Коэффициент вариации(CV) значение менее 10% указывает, что эксперименты проводились с адекватной точностью. Поэтому все модели были адекватны и следовательно, были использованы, чтобы показать влияние параметров обработки на ответ. Знак и величина коэффициентов в уравнении(8) указывает на влияние параметров на ответ. Отрицательный знак коэффициента свидетельствует об уменьшении в ответ, когда уровень параметра увеличивается, в то время как положительный знак указывает на увеличение отклика с увеличением уровня параметра.

Шероховатость(хрупкость)

уравнение множественной регрессии представляющий эффект обработки параметров на шероховатость(хрупкость) в закодированном значении задается следующим вторым порядком модели:

где Y₁ относится к шероховатость(хрупкость), X₁ относится к закодированному значению влажсноти, X₂ относится к предопределенному значению в смеси коэффициента, X₃ относиться к предопределенному значению температуры головки, X₄ относиться к предопределенному значению температуры барреля, X₅ относится к закодированному значению скорости вращения шнека.

Модель показывает, что влияние параметров обработки на шероховатость(хрупкости) дал положительный результат на содержание влаги, соотношение смеси и температуры барреля, а также температура головки и скорость вращения шнека негативно влияет на шероховатость(хрупкости). Адекватность модели была доказана F,R² и CV значениями, которые были 11.31, 0.95 и 6.51% соответственно. В линейном соотношении, влажность и смесь соотношение было значительно эффективным при P<0.01 и P<0.05, соответственно. Взаимодействие влажности с температурой головки и температурой барреля значительно эффективнее при P<0,01, в то время как соотношение смеси и скорость вращения шнека, был бы значительнее эффективнее при P<0,05. Взаимодействие смеси с отношением температуры головки и скорости вращения шнека был эффективнее при P<0,01 в то время как взаимодействие с температурой барреля был эффективен при P<0,05. Квадратичный член соотношение смеси и температурой барреля был значительней эффективным при P<0,05.

Суммарный эффект индивидуальных параметров обработки на шероховатость(хрупкость) экструдатов был значительно эффективнее при P<0,01; тем не менее, общий эффект от температуры головки на шероховатость(хрупкость) экструдатов была значительнее при P<0,05(таблица 2).

Взаимодействие технологических параметров, которые были влияющие на шероховатость(хрупкость) P<0,01 изучали с помощью ответа поверхности, созданный Design Expert (version 7.1.3). Экструдатов с высокой шероховатость(хрупкость) были востребованы, поэтому взаимодействие параметров обработки, отвечающий за генерирование более высоких значений шероховатость(хрупкость) изучали с помощью поверхности отклика. На рисунке 1a,b изображает, что экструдатов имели более высокое значение, когда шероховатость(хрупкость) расплава используется для экструзии была высокой влажности и экструзии приготовленной проводилась при высокой температуре головки, или при высокой температуры барреля. Это выведено на рисунке 1c,d что расплав, имеющий высокий коэффициент смеси, когда экструдирование в условиях низкой температуры головки или низкой скорости винта, выданный экструдатами с высокой шероховатость(хрупкость).

ТАБЛИЦА 2.

ОБЩИЙ ЭФФЕКТ(ЗНАЧЕНИЕ F) ПАРАМЕТРОВ ОБРАБОТКИ НА ИНСТРУМЕНТАЛЬНО ИЗМЕРЯЕМОМ ТЕКСТУРНОМ АТРИБУТЕ ИЗ ЭКСТРУДИРОВАННОГО ГОТОВОГО К УПОТРЕБЛЕНИЮ ЗАКУСКИ ИЗ ПРОСА И БОБОВЫХ ЧАСТЕЙ

Переменные	Шероховатость(хрупкость)	Твердость	Режущая сила
Влажность	23,57***	41,91***	32,62***
Соотношение смеси	13,02***	24,47***	12,70***
Температура головки	4,603**	12,37***	7,796***
Температура барреля	7,596***	6,47***	5,97***
Скорость вращения шнека	9,104***	16,24***	10,29***

** значимость на P<0,05

*** значимость на P<0,01

РИС.1. ПОВЕРХНОСТЬ ОТКЛИКА ИЗ ЭКСТРУДИРОВАННОГО ГОТОВОГО К УПОТРЕБЛЕНИЮ ЗАКУСОК ИЗ ПРОСА И БОБОВЫХ ЧАСТЕЙ ДЛЯ ШЕРОХОВАТОСТЬ(ХРУПКОСТЬ) В ЗАВИСИМОСТИ (A) ТЕМПЕРАТУРЫ ГОЛОВКИ И СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ, (B) ТЕМПЕРАТУРА БАРРЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ, (C) ТЕМПЕРАТУРА ГОЛОВКИ И СООТНОШЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ, (D) СКОРОСТЬ ВРАЩЕНИЯ ШНЕКА И СООТНОШЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ

Твердость

уравнение множественной регрессии представляющий эффект обработки параметров на твердость в закодированном значении задается следующим вторым порядком модели:

где Y₂ относится к твердости, X₁ относится к закодированному значению влажности, X₂ относится к предопределенному значению смеси коэффициента, X₃ относиться к предопределенному значению температуры головки, X₄ относиться к предопределенному значению температуры барреля, X₅ относится к закодированному значению скорости вращения шнека.

Влияние параметров обработки на твердость дал положительный результат на содержание влаги, соотношение смеси и температуры барреля, а также температура головки и скорость вращения шнека оказали негативное влияние на твердость. Jha и Prasad (2003) также заметили, что температура головки и твердость была отрицательно коррелировала в их исследовании готовых к употреблению экструдированных пищевых продуктов из смеси риса и монго(зеленый грамм). Адекватность модели были доказаны в F,R² и CV значениях, которые были 20.82, 0.97 и 5.77% соответственно. В линейном соотношении, влажность и смесь соотношение было значительно эффективным при P<0.01. Взаимодействие влажности со всеми параметрами обработки оказались значительными. Взаимодействие влажности с соотношением смеси было значительно эффективным при P<0,05, в то время как взаимодействие с остальными параметрами обработки значимыми при P<0,01. Взаимодействие соотношение компонентов смеси с температурой головки и скоростью вращения шнека были значительными при P<0,01, в то время как взаимодействие с температурой барреля было значимо при P<0,05. Квадратичный член соотношение смеси был значимым при P<0,05.

Было отмечено, что общий эффект всех индивидуальных параметров обработки на твердость был значимым при P<0,01(таблица 2).

Взаимодействие технологических параметров, влияющие на твердость при P<0,01 изучали с помощью ответа поверхности, созданный Design Expert (version 7.1.3). Желательно, чтобы экструдат был с минимальной твердостью. Изучение поверхностей отклика был бы сосредоточено на взаимодействие параметров обработки, приводя к производству экструдатов с минимальной жесткостью. Рис. 2a-d изображает, что для экструдатов имеет низкое значение твердости, расплав должен быть с низким содержанием влаги и экструзия приготовленной должна осуществляться при высокой температуре головки, температуры барреля и скорости вращения шнека. Рис. 2e представляет, что твердость может быть меньше, если отношение смеси расплава, а также скорость вращения шнека экструдера низкое.

РИС.2. ПОВЕРХНОСТЬ ОТКЛИКА ИЗ ЭКСТРУДИРОВАННОГО ГОТОВОГО К УПОТРЕБЛЕНИЮ ЗАКУСОК ИЗ ПРОСА И БОБОВЫХ ЧАСТЕЙ ДЛЯ ТВЕРДОСТИ В ЗАВИСИМОСТИ (A) ТЕМПЕРАТУРЫ ГОЛОВКИ И СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ, (B) ТЕМПЕРАТУРА БАРРЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ, (C) СКОРОСТЬ ВРАЩЕНИЯ ШНЕКА И СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ, (D) ТЕМПЕРАТУРЫ ГОЛОВКИ И СООТНОШЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ, (E) СКОРОСТЬ ВРАЩЕНИЯ ГОЛОВКИ И СООТНОШЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ

Режущая сила

уравнение множественной регрессии представляющий эффект обработки параметров на режущую силу в закодированном значении задается следующим вторым порядком модели:

где Y₃ относится к режущей силе, X₁ относится к закодированному значению влажности, X₂ относится к предопределенному значению в смеси коэффициента, X₃ относиться к предопределенному значению температуры головки, X₄ относиться к предопределенному значению температуры барреля, X₅ относится к закодированному значению скорости вращения шнека.

Влияние параметров обработки на режущую силу дал положительный результат на содержание влаги, соотношение смеси, температуры головки и температура барреля, в то время как скорость вращения шнека отрицательно сказывается на режущую силу. Адекватность модели была доказана F,R² и CV значениями, которые были 13.73, 0.96 и 7.13% соответственно. В линейном соотношении модель режущей силы, влажность и соотношение смеси было значительно эффективным при P<0.01 и P<0.05, соответственно. Содержание влаги оказалось существенно повлияет на кривую силы деформации(режущую силу) в перфорировании испытании проведенное Thomas и соавторами (1994) для изучения с высоким содержанием влаги со всеми параметрами обработки было значительным. Взаимодействие влажности со всеми параметрами обработки было значительным. Содержание влаги взаимодействует при P<0,05 в соотношении смеси, а с остальными параметрами обработки, взаимодействие при P<0,01. Взаимодействие смеси с отношением температуры головки и скорости вращения шнека был эффективнее при P<0,01 в то время как взаимодействие с температурой барреля был эффективен при P<0,1. Среди квадратичной условии модели, было отмечено, что только температура барреля значительно влияет на ответ при P<0,1.

Было отмечено, что общий эффект всех индивидуальных параметров обработки режущей силы был значительно эффективным при P<0,01(таблица 2).

Взаимодействие технологических параметров, которые были влияющие нарежущую силу при P<0,01 изучали с помощью ответа поверхности, созданный Design Expert (version 7.1.3). Желательно, чтобы экструдат был с минимальной режающей силой. Ответ поверхности был использован таким образом, чтобы понять взаимодействие параметров обработки, приводя к производству экструдатов с минимальной режущей силой. Низкая режущая сила была показана на экструдатове, которая была сделана из расплава с низким содержанием влаги, в то время как экструзия приготовление параметров(температура головки, температура барреля и скорость вращения шнека) были высокими(рис.3a-c). Рис 3d,e представляет, что режущая сила может быть меньше, если соотношение смеси расплава был меньше, а приготовление проводилось при низких значениях температуры головки и скорости вращения шнека.

Оптимизация

Численная оптимизация, а также графическая оптимизация была выполнена для параметров процесса подготовки готовой к употреблению экструдированной закуски из проса и бобовых частей смеси для получения лучшего продута. Программа Design Expert (version 7.1.3) из STAT-EASE software (Minneapolis, MN) была использована для одновременной оптимизации ответа.

Численная оптимизация. Желаемая цель была назначена для всех параметров для получения численных значений для оптимизация ответа. Все параметры обработки находились в пределах досягаемости. Шероховатость(хрупкость) был развернут, а твердость и режущая сила была сведена к минимуму. Оптимальные значения, полученные из содержание влаги, соотношение смеси, температура головки, температура барреля и скорости вращения шнека 24%, 18.7% бобовых, 171.2С, 140.0С и 103.81 оборотов в минуту, соответственно. Соответствующие оптимальные значения шероховатость(хрупкость), твердость и режущая сила была 50.0, 48.2 N и 79.7 N, соответственно.

Графическая оптимизация. Контуры были построены для всех ответов одновременно против двух параметров обработки, в то время как остальные параметры обработки были на центральную точку. Наложение этих контурных графиков осуществлялось с помощью программы Design Expert (version 7.1.3). Накладывается участки контуров дало некоторые общие области, которые были использованы, чтобы определить диапазон значений для параметров обработки. Средние границы диапазона даст оптимальное значение; эти оптимальные значения наряду с центральной точкой значения трех других параметров обработки дает оптимизированные условия процесса экструзии. Экструдат, полученный из этих условий обработки будет иметь максимальную шероховатость(хрупкость), минимальную твердость и минимальную режащую силу. Графическая оптимизация дала восемь наборов таких условий обработки(таблица 3).

РИС.3. ПОВЕРХНОСТЬ ОТКЛИКА ИЗ ЭКСТРУДИРОВАННОГО ГОТОВОГО К УПОТРЕБЛЕНИЮ ЗАКУСОК ИЗ ПРОСА И БОБОВЫХ ЧАСТЕЙ ДЛЯ РЕЖУЩЕЙ СИЛЫ В ЗАВИСИМОСТИ (A) ТЕМПЕРАТУРЫ ГОЛОВКИ И СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ, (B) ТЕМПЕРАТУРА БАРРЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ, (C) СКОРОСТЬ ВРАЩЕНИЯ ШНЕКА И ВЛАЖНОСТИ, (D) ТЕМПЕРАТУРА ГОЛОВКИ И СООТНОШЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ, (E) СКОРОСТЬ ВРАЩЕНИЯ ШНЕКА И СООТНОШЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ

ТАБЛИЦА 3

УСЛОВИЕ ОБРАБОТКИ, ПОЛУЧЕННЫЙ ПОСЛЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ПО ПОДГОТОВКЕ ЭКСТРУДИРОВАННОЙ ГОТОВ К УПОТРЕБЛЕНИЮ ЗАКУСА ИЗ ПРОСА И БОБОВЫХ ЧАСТЕЙ С ОПТИМАЛЬНЫМИ АТРБУТАМИ ТЕКСТУРЫ

Обработка параметров	Различные условия обработки и соответствующие значения
Влажность, ВО, %	(18)	(14)	(15)	(14)	18	18	18	18
Соотношение смеси	(20)	20	20	20	(15)	(16)	(20)	20
Температура головки	180	(185)	180	180	(171)	180	180	(169)
Температура барреля	120	120	(123)	120	120	(113)	120	(103)
Скорость вращения шнека	120	120	120	(124)	120	120	(122)	120

Цифры в скобках указывает на оптимальное значение, в то время как другие параметры обработки на центральной точке.

ВО, влажная основа

ВЫВОДЫ

Разработанные экспериментов проводились следующим RSM (Myres 1976). Это сочетание математических и статистических методов, которые полезны для моделирования и анализа проблем, в которых ответ интерес, зависит от нескольких параметров и цель заключается в оптимизации ответа. В настоящем исследовании CCRD из пяти независимых параметров с пятью уровнями каждого был использован. В этом исследовании влияние параметров обработки – влажность (12-24%, ВО), соотношение смеси(12-28% бобовых), температуры головки(160-200С), температура барреля(100-140С), и скорость вращения шнека(100-140 оборотов в минуту) – были оптимизированы против следующих ответов: шероховатость(хрупкость), твердость и режущая сила экструдатов. Прогнозирования модели была разработана для каждого из ответов. Модель анализа, которая включала проверку обоснованности модели с помощью различных соответствующих статистических средств, таких как значение F, коэффициент детерминации(R²), CV и отсутствие нужным, показало, что все модели были статистически значимыми. Оптимальные значения получены с помощью численной оптимизации с помощью Design Expert (version 7.1.3) для всех параметров обработки, держа на расстоянии, когда ответ шероховатость(хрупкость)был развернут и твердость и режущая сила была сведена к минимуму. Оптимальное значение, полученные из содержание влаги, соотношение смеси, температуры головки, температуры барреля и скорость вращения шнека 24;, 18.7% бобовых, 171.2С, 140.0С и 103.81 оборотов в минуту, соответственно. Соответствующие оптимальные значения шероховатость(хрупкость), твердость и режущая сила была 50.0, 48.2 N и 79.7 N, соответственно. Графическая оптимизация проводилась с помощью поверхности отклика графиков/контурных графиков получили восемь комплектов обработки условии, которые дадут экструдированному продукту с максимальной шероховатость(хрупкость) и минимальной твердостью и режущей силой.