燕麦挂面制作过程中干燥工艺优化研究

【目的】研究不同干燥模式、干燥因素和干燥工艺参数对燕麦挂面干燥品质和单位能耗的影响,建立模型并进行多目标优化,以期得到品质好、能耗低的燕麦挂面干燥模式及工艺参数。【方法】研究9种不同温湿度干燥模式对燕麦挂面干燥品质及单位能耗的影响,对最佳煮制时间、蒸煮损失、烹调吸水率、延展性、硬度、咀嚼性、黏着性、抗弯曲强度、折断距离、酸度和脂肪酸值等指标进行因子分析,得出品质综合评价值,确定燕麦挂面的最佳干燥模式;利用Plackett-Burman试验对燕麦挂面三段变温变湿干燥工艺中的第一阶段温度、第一阶段相对湿度、第二阶段温度、第二阶段相对湿度、第三阶段温度和第三阶段相对湿度6个影响因素进行关键因素筛选,利用Box-Behnken响应面试验设计优化干燥工艺,得出最佳参数并加以验证。【结果】燕麦挂面的最佳干燥模式为升温降温结合降湿的三段变温变湿干燥模式。通过Plackett-Burman试验得出燕麦挂面干燥的关键因素为第一阶段相对湿度、第二阶段温度和第三阶段相对湿度;建立的燕麦挂面干燥工艺参数与单位能耗和品质综合评分的回归模型显著（P<0.05）。各因子对单位能耗有极显著影响,第一阶段相对湿度及第二阶段温度和第二阶段相对湿度交互作用极显著;各因子对品质综合评分有极显著影响,影响大小依次为第二阶段温度>第二阶段相对湿度>第一阶段相对湿度,第一阶段相对湿度和第二阶段相对湿度交互作用显著。燕麦挂面三段变温变湿干燥工艺的最佳工艺参数为：第一阶段温度25℃、第一阶段相对湿度88%,第二阶段温度43℃、第二阶段相对湿度71%,第三阶段温度35℃、第三阶段相对湿度50%;在此条件下,燕麦挂面的单位能耗为93.42 kJ·g^-1,综合评分为1.02。【结论】建立的二次多项式回归模型可用于分析和预测干燥工艺参数对燕麦挂面能耗和品质综合评分的影响。分段变温变湿干燥能够提高燕麦挂面干燥品质的同时降低能耗。利用试验设计和数据处理技术分步解决燕麦挂面干燥工艺的方法全面高效,结果直观、准确,能够提高试验效率和精度。研究为燕麦挂面的工业化生产及节能降耗提供了理论依据。     

基于Plackett-Burman试验设计与响应面法优化玉米秸秆离散元模型

为了减小免耕播种机防堵装置数值模拟的误差,结合物理试验与仿真试验进行玉米秸秆离散元参数的标定。基于Hertz-Mindlin with bonding 接触模型建立了玉米秸秆离散元模型,以物理试验与仿真试验中临界载荷的相对误差为试验指标进行仿真单轴压缩试验;采用Plackett-Burman试验筛选出具有显著性影响的试验因素;采用Box-Behnken响应面法对玉米秸秆离散元模型进行优化。试验结果表明:接触半径和单位面积切向刚度对试验指标影响极显著(P<0.01),单位面积法向刚度对试验指标影响显著(0.01<P<0.05);玉米秸秆的最优离散元参数为,接触半径1.2 mm、单位面积法向刚度9.361×10⁷ N/m³、单位面积切向刚度9.845×10⁷ N/m³,在此条件下,仿真压缩试验的临界载荷为950.2 N,与物理试验值935.4 N的相对误差为1.58%,验证了参数的可靠性。标定的玉米秸秆离散元模型可用于免耕播种机防堵装置的数值模拟,为防堵装置结构优化改进提供了依据。     

杯伞(Clitocybe sp.)培养条件Box-Behnken法优化研究

在Plackett-Burman试验设计结果基础上,采用Box-Behnken响应曲面法(responsesurfacemethodology,RSM)对影响杯伞(Clitocybesp.)AS5.112发酵胞外多糖与生长的关键培养条件(培养温度、时间和装液量)进行了探讨。结果表明,在培养温度为24.3～25.8℃、时间为9.7～10.2d和装液量为76.0～90.0ml条件下,每毫升发酵醪可获得>1253.00μg胞外多糖;而在培养温度为23.8～24.8℃、时间为9.6～10.3d、装液量为71.0～98.0ml范围内,每毫升发酵醪可获得8.32mg菌丝生长量。通过对胞外多糖曲面方程和菌丝干重二次多项回归方程解逆矩阵得知,在培养温度、时间和装液量分别为25.0℃、9.9d和83.4ml时,杯伞AS5.112胞外多糖的最大预测值为1265.45μg·ml-1发酵醪,在上述自变量分别为24.4℃、9.9d和87.1ml时,菌丝浓度可达8.50mg·ml-1发酵醪;在24.5℃、9.9d和84.7ml的条件下,每毫升发酵醪可同时获得1261.60μg胞外多糖和8.47mg菌丝量。验证试验证实了该方程的预测值与实际值之间具有较好的拟合度。     

Optimization of Cultivation Conditions for Exopolysaccharide and Mycelial Biomass by Clitocybe sp.Using Box-Behnken Design

Response surface(RSM)methodology based on a three-level three-factor Box-Behnken design of experiment was used to optimize the exopolysaccharide content(EPC)and the mycelium biomass in submerged cultivation by Clitocybe sp. AS 5.112. The critical factors selected for the investigation were cultivation temperature,time and volume of medium,based on the results of previous Plackett-Burman design. By analyzing the response surface plots,the optimum ranges of cultivation temperature,time and medium volume for obtaining over 1 253.00μgmL-1 of EPC lie in 24.3-25.8℃,9.7- 10.2d and 76.0-90.0 mL,respectively. While for obtaining over 8.32 mg mL-1 of dry cell weight(DCW),the above variables would be in the range of 23.8- 24.8℃,9.6- 10.3 d and 71.0 - 98.0mL,respectively. By solving the inverse matrix from the quadratic regression equations,the optimal conditions to gain 1 265.45μgmL-1 of EPC were 25.0℃,9.9d and 83.4mL,to gain8.50mg mL-1 of DCW were 24.4℃,9.9d and 87.1mL. In order to obtain the maximum yield of EPC and DCW at the same time,the above conditions would be 24.5℃,9.9d and 84.7mL,respectively,in this situation,the maximum predicted EPC and DCW were 1 261.60μgmL-1and 8.47 mg mL-1,respectively.. The experimental data under various conditions have validated the theoretical values.     

Plackett-Burman设计和响应面法优化单宁酶固态发酵培养基

通过优化单宁酶固态发酵培养基组成,以期最大程度提高产酶活力.首先采用Plackett-Burman设计对固态发酵培养基组分进行重要性筛选,并确定可显著影响单宁酶活力的3种组分:麸皮、水及单宁酸.通过最速上升试验接近最大响应区域后,再经中心组合设计响应面试验建立二次回归模型,发酵培养基最优组成确定为:麸皮9.23 g,水0.78 mL,单宁酸0.76 g,NH4NO31.20 g,MnCl2 0.024 g,NaCl 0.004 g,MgSO4·7H2O0.004 g,KH2PO40.004 g.在此条件下发酵单宁酶,酶活力达462.72 U/mL,与模型预测值467.57 U/mL非常接近.结果表明,利用Plackett-Burman设计和响应面法优化单宁酶固态发酵培养基非常有效.     

双酶分步水解制备棉籽多肽工艺条件优化

为高效制备棉籽多肽,采用Alcalase酶和Flavourzyme酶对棉籽蛋白进行双酶分步水解.在前期单因素试验的基础上,通过Plackett-Burrman设计对影响其多肽得率的相关因素进行评估并筛选出具有显著效应的3个因素,然后通过三因素三水平的 Box-Behnken 响应面分析法确定双酶分步水解棉籽蛋白的最优操作条件为:底物浓度(w/v)8.36%,先用Alcalase 酶在温度59.9℃、pH值8.0、酶用量25000 U/g的条件下水解150 min,再用Flavourzyme酶在温度50℃、pH值6.0、酶用量27430 U/g的条件下水解120 min,多肽得率可达到65.07%.     

响应面法优化产邻苯二酚培养基

采用快速有效的数学统计方法,对BGZ-06菌株利用苯甲酸钠产邻苯二酚的培养基进行了优化。首先通过Plackett-Burman的二水平因素设计筛选出较重要的因素,然后再利用响应面分析法中的杂合设计进行优化。优化后的培养基使邻苯二酚的产量提高了20.66%,获得的预测产量与实际产量之间具有较好的拟合度。     

海洋芽孢杆菌N11-8产蛋白酶的发酵条件优化

本研究采用响应面法(RSM)对南极海洋芽孢杆菌(Bacillus sp.)N11-8液体发酵产蛋白酶PBN11-8的发酵条件进行快速优化。通过单因素实验初步确定南极海洋芽孢杆菌N11-8产蛋白酶的最佳碳源和氮源分别为可溶性淀粉和蛋白胨;并通过Plackett-Burman(PB)设计对影响其产酶相关因素进行评估,筛选出具有显著效应的3个因素：温度、氮源和碳源;以最陡爬坡实验逼近至上述因子最大响应区域,进而采用RSM法对其最佳水平范围进行研究,确定最优发酵条件为：可溶性淀粉3 g/L,蛋白胨13.1 g/L,酵母浸粉2.9 g/L,NaCl 5 g/L,KH2PO4 1 g/L,FeCl3·6H2O 2 mmol/L,初始pH值为7.0,温度为34.0℃,转速为200 r/min,装液量为50 ml/250 ml,接种量为4%,培养时间为60 h。最终优化后的酶活达到90.5 U/ml,比初始酶活提高了23.6%。     

响应面法优化常温饮用型酸乳配方

采用响应曲面法对常温饮用型酸乳的配方进行优化。用Plackett-Burman设计法研究全脂乳粉与乳清粉的蛋白比例、琼脂、淀粉、果胶、果糖和稀奶油添加量6 个因素对酸乳黏度及持水力的影响,筛选出影响酸乳黏度和持水力的显著因素,用Box-Behnken试验设计优化最佳配方。结果表明：全脂乳粉与乳清粉的蛋白比例、琼脂、淀粉及果胶添加量是影响常温饮用型酸乳黏度和持水力的显著因素（P＜0.05）;经过响应面试验设计建立黏度、持水力和4因素的模型,对此模型进行求解得到最佳配方为全脂乳粉与乳清粉的蛋白比例5∶1、琼脂     

球磨处理玉米秸秆纤维素原料的工艺参数优化(简报)

研究了玉米秸秆水解过程中球磨预处理工艺的优化,采用Plackett- Burman(PB) 试验设计和均匀试验设计法,用数据处理软件对试验结果进行分析,筛选出了球磨预处理过程中的主要影响因素,得到了具有较好拟合度的回归方程;通过分析原料粒径(mm),转速（r/min）,原料填装量（g）,研磨介质,交替时间（min）等球磨条件对酶解效率的影响,得出行星式球磨机粉碎玉米秸秆的最佳工艺参数为：原料粒径0.5 mm,转速340 r/min,原料填装量3.4 g,装球量15个（Ф=10.0 mm）,交替运行时间5 min。