一、各產品特性指標間的相關關係
擠壓組織化產品的各評價指標間存在著複雜的相關關係(表1-4-1)。產品的組織化度與黏著性達極顯著正相關,與彈性、b*值和產量達顯著或極顯著負相關。產品的硬度與內聚性、膠凝性、咀嚼性和色差ΔE*呈極顯著或顯著正相關,而與產品水分含量、L*和b*值等呈極顯著或顯著負相關。ΔE*與L*值和a*值呈極顯著負相關。產量與彈性和L*值呈極顯著正相關,與a*和ΔE*呈負相關。產品水分含量與L*值和b*值呈極顯著正相關,而與硬度、內聚性、膠凝性、咀嚼性、a*和ΔE*值等呈極顯著負相關。
二、擠壓產品目標參數的因子分析
根據因子分析原理,構建擠壓產品目標參數的因子載荷陣,計算相關係數矩陣的特征值、特征值貢獻率和特征值累積貢獻率,結果如表1-4-2。
根據特征值累積貢獻率可知,當取4個公因子時,其方差累積貢獻率已達86.4%。因此,取前4個公因子構建因子載荷陣,並用方差極大正交旋轉法得到簡化的因子載荷陣(表1-4-3)。
公因子f1對產品硬度、內聚性、膠凝性、咀嚼性和產品水分含量起支配作用,這些指標主要反映的是產品的內在質構特征,因此可稱f1為內在質地因子;公因子f2對產品的ΔE*、L*和a*值起支配作用,主要反映的是產品的色澤特性,因此可稱f2為色澤因子;公因子f3對產品的組織化度、彈性、黏著性和b*值起支配作用,主要反映的是產品的表觀質構特性,因此可稱f3為表觀質構因子;公因子f4對產品的吸水率起支配作用,而跟其他產品特性關係不大,因此可稱f4為吸水性因子。
根據因子載荷陣和公式(1-4-2),計算得到各個樣本的因子得分(表1-4-4)。對每一個樣本所對應的因子得分進行加權求和即得到各樣本的綜合評分。因為對於高水分組織化蛋白產品,人為希望產品的硬度盡可能小一些,含水量盡可能高一些,因此公因子f1取值應該越小越好,所以將f1的權定為負權。
三、綜合評分的逐步回歸模型
應用響應麵法,以綜合評分作為目標參數,得到操作參數對產品綜合評分的回歸方程:
y=0.439+0.188x2+0.073x4+0.044x21+0.0517x22-0.052x23+0.041x24+0.062x2x4+0.054x3x4(r2=0.932)方程的決定係數為0.932,說明方程的預測精度較高。
由回歸方程可以看出,物料水分和機筒溫度是影響產品綜合評分的最主要操作參數,且均為正效應,即產品的綜合品質隨物料水分和機筒溫度的增加而增加。機筒溫度與物料水分以及機筒溫度與喂料速度對產品綜合品質還存在顯著的交互作用。
四、基於綜合評分的工藝參數的優化
結合感觀評價,當綜合評分≥0.8時,產品綜合品質(質地、色澤、口感等)較為理想。因此,取綜合評分≥0.8,根據上述回歸方程,應用頻數分析法,進行計算機模擬,尋找操作參數的最優組合方案。結果(表1-4-5)表明,共有166個方案滿足要求。由表中最後一行數據可知,當螺杆轉速為113~127r/min,物料水分為52.5%~53.5%,喂料速度為28.3~32.4g/min,機筒溫度為144~148℃時,綜合評分有95%的可能性高於0.8,即產品達到滿意的組織化效果。經試驗驗證,在此工藝條件下生產出的高水分組織化蛋白產品綜合品質良好。通過對綜合評分的優化,達到了多目標同時優化的目的。