Главная Коллекция "Revolution" Производство и технологии Планирование и организация эксперимента по исследованию кислотности творога

Планирование и организация эксперимента по исследованию кислотности творога

Составление календарного плана проведения исследований, технология проведения опытов с указанием измерительных инструментов. Расчет экономических затрат на проведение эксперимента, статистическая обработка измерений. Построение математической модели.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 22.10.2014
Размер файла 112,4 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Биолого-технологический факультет

Кафедра стандартизации, метрологии и сертификации

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

на тему: Планирование и организация эксперимента по исследованию кислотности творога

Григорьева Ю. С.

Новосибирск 2013

Содержание

  • Введение
  • 1. Календарный план
  • 2.Материал и методика исследований
  • 3.Результаты проведения эксперимента
  • 4. Экономическая часть
  • Заключение

Введение

Планирование эксперимента - комплекс мероприятий, направленных на эффективную постановку опытов. Основная цель планирования эксперимента - достижение максимальной точности измерений при минимальном количестве проведенных опытов и сохранении статистической достоверности результатов.

Планирование эксперимента применяется при поиске оптимальных условий, построении интерполяционных формул, выборе значимых факторов, оценке и уточнении констант теоретических моделей и др.

Методы планирования эксперимента позволяют минимизировать число необходимых испытаний, установить рациональный порядок и условия проведения исследований в зависимости от их вида и требуемой точности результатов. Если же по каким-либо причинам число испытаний уже ограничено, то методы дают оценку точности, с которой в этом случае будут получены результаты. Методы учитывают случайный характер рассеяния свойств испытываемых объектов и характеристик используемого оборудования. Они базируются на методах теории вероятности и математической статистики.

Творог -- белковый кисло-молочный продукт, изготовляемый сквашиванием культурами молочно-кислых бактерий с применением или без применения молокосвертывающего фермента и хлорида кальция пастеризованного нормализованного цельного или обезжиренного молока (допускается смешивание с пахтой) с последующим удалением из сгустка части сыворотки и отпрессовыванием белковой массы.

Цель работы: закрепление знаний, умений и навыков по оформлению научного отчета по результатам статистической обработки данных и измерений, проводимых в ходе исследований, а также построения математической модели, описывающей влияние факторов на параметр оптимизации. измерительный инструмент построение календарный

Для достижения поставленной цели в процессе выполнения контрольной работы нами были поставлены следующие задачи:

1. Составить календарный план проведения исследований, рандомизированный во времени.

2. Описать технологию проведения опытов с указанием измерительных инструментов.

3. Оформить результаты проведения эксперимента, рассчитать все необходимые для этого параметры.

4. Рассчитать экономические затраты на проведение эксперимента.

1. Календарный план

Для проведения данного эксперимента в аренду было взято помещение для производства творога.

№

Мероприятия

Сроки

Исполнители

Диагностический этап

1

Изучение литературы в области производства творога

1.10.13-4.10.13

Григорьева

Ермолович

Иванова

2

Ознакомление с опытом мировых производителей

4.10.13-8.10.13

Григорьева

Ермолович

Иванова

Прогностический этап

3

Уточнение формулировок темы, целей и задач исследования

8.10.13

Григорьева

Ермолович

Иванова

Организационно-подготовительный этап

4

Мероприятия по согласованию и утверждению эксперимента

8.10.13

Григорьева

Ермолович

Иванова

5

Подбор объектов экспериментирования, образцов творога

10.10.13

Григорьева

6

Подготовка методических материалов

10.10.13

Ермолович

7

Подготовка исследовательского инструмента, приборов и материалов

10.10.13

Иванова

Практический этап

8

Проведение собственно эксперимента - производство творога 15 % жирности кислотным способом

1) Приемка молока

2) Пастеризация молока 78-80°С

3) Сепарирование молока, оптимальная t 35-45°С, °T не более 21°Т

4) Сквашивание молока мезофильных молочных стрептококков от 1 до 5%

5) Отделение сыворотки из творога

6) Расфасовка бруски по 0,25; 0,5 и 1 кг

7) Хранение при t не выше 8°С и влажности 80-85%

8) Мойка оборудования

11.10.13-18.10.13

30 мин

30 с

10 мин

7 ч

20 мин

15 мин

не более 36 ч

1 ч

Григорьева

Ермолович

Иванова

Обобщающий этап

9

Обработка полученных результатов эксперимента

19.10.13

Григорьева

10

Анализ данных

21.10.13

Ермолович

11

Заключение по проделанной работе

23.10.13

Иванова

Данный эксперимент проводился одновременно в 5-ти ваннах в 8-ми проворностях.

Таблица 2. План эксперимента

№ опыта

Ванна1

Ванна 2

Ванна 3

Ванна 4

Ванна 5

Ответственный

1

11.10.13

Григорьева

2

12.10.13

Ермолович

3

13.10.13

Иванова

4

14.10.13

Григорьева

5

15.10.13

Ермолович

6

16.10.13

Иванова

7

17.10.13

Григорьева

8

18.10.13

Ермолович

2. Материал и методика исследований

Для производства творога применяют следующее сырье: молоко коровье, концентрат бактериальный сухой мезофильных стрептококков, кальций хлористый, порошок сычужный, вода питьевая.

Приемка молока

Молоко доставляют на комбинат в автомолцистернах, железнодорожных цистернах и флягах. После органолептической оценки, определения температуры, кислотности, отбора средней пробы и сортировки по качеству определяют их массу и, если они удовлетворяют необходимым требованиям, направляют на очистку в центробежных сепараторах, молокоочистителях, сепараторах-диспергаторах или сепараторах-нормализаторах с подогревом или без подогрева в зависимости от конструкции применяемого оборудования.

Пастеризация

Правильно выбранные режимы пастеризации позволяют сохранить питательную ценность молока, обеспечить его санитарно-гигиенические свойства. Эффективность пастеризации, т.е. количество уничтоженных микроорганизмов, зависит качественного состава микробов в исходном сырье. Если молоко содержит много термостойких бактерий, то эффективность пастеризации снижается. Если в молоке преобладают психрофильные расы, то эффективность пастеризации повышается. При выборе режимов пастеризации молока и их эффективности необходимо всегда учитывать вторичное обсеменение молока, которое возможно трубопроводах, молокохранильных танках и др. машинах и аппаратах. Для пастеризации молока используют пластичные универсальные пастеризационные установки. С повышением температуры пастеризации молока увеличивается дисперсность белковых частиц в сгустке и твороге. С повышением температуры пастеризации с 74 до 90°С продолжительность сквашивания практически не изменяется.

Нормализованное и очищенное молоко направляют на пастеризацию при 78--80°С с выдержкой 20--З0 с. Температура пастеризации влияет на физико-химические свойства сгустка, что, в свою очередь, отражается на качестве и выходе готового продукта. Так, при низких температурах пастеризации сгусток получается недостаточно плотным, так как сывороточные белки практически полностью отходят в сыворотку, и выход творога снижается.

С повышением температуры пастеризации увеличивается денатурация сывороточных белков, которые участвуют в образовании сгустка, повышая его прочность и усиливая влагоудерживающую способность. Это снижает интенсивность отделения сыворотки и увеличивает выход продукта. Путем регулирования режимов пастеризации и обработки сгустка, подбором штаммов заквасок можно получать сгустки с нужными реологическими и влагоудерживающими свойствами.

Сепарирование молока

При производстве жирного и полужирного творога раздельным способом содержание жира в обезжиренном молоке не имеет определяющего значения для выхода готового продукта. При этом экономия жира достигается в результате полного использования обезжиренного молока.

Таким образом, в производстве творога раздельным способом проблемы сокращения потерь жира при сепарировании не имеют первостепенного значения. Однако такие проблемы, связанные с сепарированием, как выбор рациональной температуры сепарирования и предотвращение пенообразования, имеют прямое отношение к производству творога. При сепарировании молока оптимальной температурой принято считать 35-45° С. Кислотность молока должна составлять не более 21° Т, т. е. соответствовать допустимым нормам. Во избежание повышения кислотности продукты сепарирования (сливки и обезжиренное молоко) надо перерабатывать сразу же по мере их получения либо немедленно пастеризовать или охлаждать (в случае резервирования).

Сквашивание молока

Пастеризованное молоко охлаждают до температуры сквашивания (в теплое время года до 28--З0, в холодное -- до 30 - 32°С) и направляют в специальные ванны для выработки творога. Закваску для производства творога изготовляют на чистых культурах мезофильных молочнокислых стрептококков и вносят в молоко в количестве от 1 до 5%.

Некоторые специалисты рекомендуют вводить в закваску Str. Acetoinicus. Продолжительность сквашивания после внесения закваски составляет 6--8 ч.

Отделение сыворотки из творога

Для улучшения качества творога желательно применять беспересадочный способ приготовления закваски на стерилизованном молоке, что позволяет снизить дозу внесения закваски до 0,8--1 % при гарантированной ее чистоте.

Готовность сгустка определяют по его кислотности и визуально -- сгусток должен быть плотным, давать ровные гладкие края на изломе с выделением Прозрачной зеленоватой сыворотки. Сквашивание при кислотном методе продолжается 6--8 ч, сычужно-кислотном -- 4--6, с использованием активной кислотообразующей закваски -- 3--4 ч. Важно правильно определить конец сквашивания, так как при недосквашенном сгустке получается кислый творог мажущейся консистенции.

Чтобы ускорить выделение сыворотки, готовый сгусток разрезают специальными проволочными ножами на кубики с размером граней 2 см. При кислотном методе разрезанный сгусток подогревают до 36--38 °С для интенсификации выделения сыворотки и выдерживают 15--20 мин, после чего ее удаляют.

Для дальнейшего отделения сыворотки сгусток подвергают самопрессованию и прессованию, для этого его разливают в бязевые или лавсановые мешки по 7--9 кг (на 70% вместимости мешка), их завязывают и помещают несколькими рядами в пресс-тележку. Под воздействием собственной массы из сгустка выделяется сыворотка. Самопрессование происходит в цехе при температуре не выше 16°С и продолжается не менее 1ч. Окончание самопрессования определяется визуально, по поверхности сгустка, которая теряет блеск и становится матовой. Затем творог под давлением прессуют до готовности. В процессе прессования мешочки с творогом несколько раз встряхивают и перекладывают. Во избежание повышения кислотности прессование необходимо проводить в помещениях с температурой воздуха 3-6°С, а по его окончании немедленно направлять творог на охлаждение до температуры не выше 8°С с использованием охладителей различных конструкций; наиболее совершенным из них является двухцилиндровый.

Расфасовка

Готовый продукт фасуют на автоматах в мелкую и крупную тару. Творог фасуют в чистые, пропаренные деревянные кадки или чистые алюминиевые, стальные, луженые широкогорлые фляги или картонные ящики с вкладышами из пергамента, полиэтиленовой пленки. В мелкую упаковку творог фасуют в виде брусков массой 0,25; 0,5 и 1 кг, завернутых в пергамент или целлофан, а также в картонные коробочки, пакеты, стаканы из различных полимерных материалов, упакованные в ящики массой нетто не более 20 кг.

Хранение

Творог хранят до реализации не более 36 ч при температуре камеры не выше 8 °С и влажности 80 - 85%. Если срок хранения будет превышен из-за непрекращающихся ферментативных процессов, в твороге начинают развиваться пороки

Методика проведения испытаний:

1 этап: Перед отправкой готового творога на расфасовку производим отбор проб.

2 этап: Заключает в титровании.

3 этап: Расчет результатов.

ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

Метод основан на нейтрализации кислот, содержащихся в продукте, раствором гидроокиси натрия до заранее заданного значения рН=8,9 с помощью блока автоматического титрования и индикации точки эквивалентности при помощи потенциометрического анализатора.

Аппаратура, материалы и реактивы

Анализатор потенциометрический с диапазоном измерения 4-10 ед. рН с ценой деления шкалы 0,05 ед. рН.

Блок автоматического титрования, аппаратурно совместимый с потенциометрическим титратором и имеющий дозатор раствора (бюретку) вместимостью не менее 5 см с ценой деления не более 0,05 см.

Весы лабораторные 4-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г по ГОСТ 24104.

- Стаканы В-1-50 ТС, В-2-50 ТС, В-1-100 ТС, В-2-100 ТС по ГОСТ 25336.

- Колбы 1-1000-2, 2-1000-2 по ГОСТ 1770.

- Пипетки 2-2-10, 2-2-20 по ГОСТ 29169.

- Цилиндры 1-50-1, 1-50-2, 3-50-1, 3-50-2 по ГОСТ 1770.

- Ступка фарфоровая с пестиком по ГОСТ 9147.

- Натрия гидроокись, стандарт-титр по ТУ 6-09-2540, раствор с молярной концентрацией 0,1 моль/дм.

- Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

Подготовка к измерениям

1. Подготовка приборов

Подключают блок автоматического титрования к анализатору согласно инструкции, прилагаемой к блоку. Затем подключают блок и анализатор к сети и прогревают их в течение 10 мин.

Заполняют дозатор блока автоматического титрования раствором гидроокиси натрия.

Согласно инструкции, прилагаемой к потенциометрическому анализатору, настраивают его на такой диапазон измерения рН, который включил бы в себя рН=8,9.

Согласно инструкции, прилагаемой к блоку автоматического титрования, настраивают его на точку эквивалентности, равную 8,9 ед. рН, и устанавливают на блоке значение рН=4,0, начиная с которого подача гидроокиси натрия должна вестись по каплям.

Устанавливают время выдержки после окончания титрования, равное 30 с.

В фарфоровую ступку вносят 5 г продукта. Тщательно перемешивают и растирают продукт пестиком. Затем количественно переносят продукт в стакан вместимостью 100 см, смывая его небольшими порциями воды, нагретой до 35-40 °С. Общий объем воды равен 50 см. Затем смесь перемешивают и проводят измерения.

В стакан помещают стержень магнитной мешалки и устанавливают стакан на магнитную мешалку. Включают двигатель мешалки и погружают электроды потенциометрического анализатора и сливную трубку дозатора блока автоматического титрования в стакан с продуктом. Включают кнопку "Пуск" блока автоматического титрования, а спустя 2-3 с, кнопку "Выдержка". Раствор гидроокиси натрия при этом начинает поступать из дозатора блока в стакан с продуктом, нейтрализуя последний. По достижении точки эквивалентности (рН=8,9) и истечении времени выдержки (30 с) процесс нейтрализации автоматически прекращается, а на панели блока автоматического титрования зажигается сигнал "Конец". После этого отключают все кнопки. Проводят отсчет количества раствора гидроокиси натрия, затраченного на нейтрализацию.

Обработка результатов

1. Кислотность в градусах Тернера находят умножением объема, см, раствора гидроокиси натрия, затраченного на нейтрализацию определенного объема продукта, на следующие коэффициенты:

20 - для мороженого, сметаны, творога и творожных изделий.

Предел допускаемой погрешности результата измерений при принятой доверительной вероятности =0,95 составляет, °Т:

±3,2 - для творога и творожных изделий.

За окончательный результат измерения принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных определений, округляя результат до второго десятичного знака.

При большем расхождении испытание повторяют с четырьмя параллельными определениями. При этом расхождение между средним арифметическим значением результатов четырех определений и любым значением из четырех результатов определения не должно превышать, °Т:

3,2 - для творога и творожных изделий.

При большем расхождении приготовляют заново все реактивы, проводят государственную поверку используемых приборов и повторяют испытание с четырьмя параллельными определениями. В этом случае при наличии расхождения, больше вышеуказанных значений, выполнение данной работы поручают оператору более высокой квалификации.

В ходе данного эксперимента нами была творог 15% жирности. Для исключения статистических ошибок опыт повторялся 5 раз.

Исследования проведены с применением методов математического планирования эксперимента. Нами была составлена матрица планирования

3.Результаты проведения эксперимента

На кислотность творога 15 % жирности от 170-220 °Т при производстве кислотным способом влияют следующие факторы:

Таблица 5. Определение факторов и уровней варьирования:

Наименование и обозначение факторов

Уровни варьирования

Интервалы варьирования

-2

-1

0

+1

+2

t- время, ч (Х1)

6

6,5

7

7,5

8

0,5

Т- кислотность °Т; (Х2)

18

18,5

19

19,5

20

0,5

tn- температура пастеризации, оС; (Х3)

78

78,5

79

79,5

80

0,5

Р-влажность творога, % (Х4)

60

61,25

62,5

63,75

65

1,25

N-количество закваски, %; (Х5)

1

2

3

4

5

1,0

tз- температура заквашивания, оС; (Х6)

28

29

30

31

30

1,0

p-время прессования сгустка , ч (Х7)

1

1,75

2,5

3,25

4

0,75

tпр- температура в помещении, оС; (Х8)

3

4,25

5,5

6,75

8

1,25

tх- температура хранения,оС; (Х9)

6

6,5

7

7,5

8

0,5

Таблица 6.Матрица рангов

Исследователи (m=4)

Факторы (k=9)

Тj=(tj3-tj)

Х1

Х2

Х3

Х4

Х5

Х6

Х7

Х8

Х9

1

2

8

7

2

7

4,5

6

2

4,5

30

2

1,5

7

7

3

9

5

7

1,5

4

30

3

1

9

7,5

3

7,5

5,5

5,5

2

4

12

4

1

8,5

7

2,5

8,5

5

6

2,5

4

12

?ai j

5,5

32,5

28,5

10,5

34

20

24,5

8

16,5

?Тj=84

m (k+1)/2

20

20

20

20

20

20

20

20

20

(?i)2

210,25

156,25

72,25

90,25

196

0

20,25

144

12,25

?=901,5

W= ====0,96

ч2= ===30,95

ч2табл=15,507

ч2факт>ч2табл (15,507)

Т.к. W>0,5, то мнения экспертов признаются предварительно согласованными, необходимо провести проверку достоверности с помощью критерия Пирсона ч2. Т.к. ч2расч>ч2табл ,при б=0,05, то мнения экспертов признаются согласованными, поэтому можно построить диаграмму рангов и выделить для эксперимента 3 наиболее важные факторы по силе влияния и параметра оптимизации.

Диаграмма рангов

Рисунок 2.Диаграмма рангов

Вывод: для ПФЭ 23 были выбраны первые 3 фактора а априорной диаграмме рангов (доля аморанта, время приготовления фарша, время охлаждения купатов).

Таблица 7. Весь перечень факторов и уровни их варьирования

Наименование и обозначение факторов

Уровни варьирования

Интервалы варьирования

-1

0

+1

Доля аморанта, V, X1

5

10

15

5

Время приготовления фарша, tо, Х8

4

5

6

1

Время охлаждения купатов, tо, Х3

1,5

2

20,5

0,5

По критерию Фишера:

Fрасч=

fmax= fmin= n-1

Fрасч==2,045

5-1=4

Fтабл=6,39

Fрасч< Fтабл>дисперсии однородны.

По критерию Кохрена:

G====0,168

Gтабл=0,396

Gтабл> Gрасч> дисперсии однородны.

S2y= ==0,000102

Gтабл> Gрасч, дисперсии однородны, весь эксперимент проведен с ошибкой 5%.

Расчет коэффициента регрессии для будущих границ:

b0==7,5628

b1==-0,7148

b2==-3083

b3==-0,49775

b1,2==-0,0437

b1,3==-0,0093

b2,3==-0,0107

b1,2,3==0,0677

Составим уравнение регрессии:

y=7,5628-0,7148*х1-0,3083*х2-0,49775*х3-0,0437*х1х2-0,0093*х1х3-0,0107х2х3+0,0677х1х2х3

Проверка значимости коэффициента регрессии:

?bj=±

?bj==±0,0314

Т.к. данные коэффициента не попали в пределы доверительного интервала, их можно считать незначительными, уравнение принимает новый вид.

Таблица 9. Проверка адекватности модели

Значения

Номер опыта

1

2

3

4

5

6

7

8

?i

6,046

7,446

6,636

8,132

6,946

8,58

7,764

8,952

yi

6,0659

7,4475

6,6345

8,1121

6,9261

8,5785

7,7655

8,9723

(?-?)2

0,000306

0,00000225

0,0000225

0,000396

0,000396

0,00000225

0,0000225

0,000412

n (?-?)2

0,00198

0,000011

0,000011

0,00198

0,00198

0,000011

0,000011

0,00206

y1=6,0659

y2=7,4475

y3=6,6345

y4=8,1121

y5=6,9261

y6=8,5785

y7=7,7655

y8=8,9723

S2ад===0,002011

F==1,97

f1=N-л=8-4=4

Fтаб=2,69

Fтаб> Fрасч, то уравнение адекватное, описывает экспериментальные данные с вероятностью 95%.

4. Экономическая часть

Таблица 10 Затраты на проведение эксперимента

Статьи расходов

Цена за единицу

Количество

Всего

Помещение

100000

Оборудование:

Куттер для измельчения фарша;

Шприц;

Измерительные материалы:

Весы+ калибровка

Секундомер+ калибровка

100000

78000

2000+1000

500+1000

Рабочие

5 человек

25000

Затраты на электроэнергию

1400

Затраты на водоснабжение

1700

Сырье:

Мясо куриное;

Лук;

Белок соевый;

Соль;

Перец;

Чеснок;

Амарантовая мука

100р за 1кг

20р

400 р

100 кг

8 кг

1 кг

1,5 кг

100 гр

250 гр

6кг

10000

160

50

50

30

30

2400

Вспомогательные материалы:

Лотки для готовой продукции;

Оболочка;

Шпагат

1000

2000

200

Итого: 326520

Заключение

В результате проделанного нами эксперимента были выполнены поставленные цели и задачи. Составлен календарный план исследований, по которому видно, что исследования проводились 12 дней, количество исследователей 3 человека. В материале и методике описана технологическая линия производства купатов, технология проведения опытов по определению факторов, оказывающих наибольшее влияние на параметр оптимизации, на цвет фарша на разрезе готовых купатов.

Была составлена матрица планирования эксперимента, в которой указаны количество опытов, наиболее важные факторы и результаты экспериментов в 5 повторяемостях. Для исследования цвета фарша использовалась экспертная группа в количестве 5 человек. Указаны результаты проведения эксперимента и их статистическая обработка. В экономической части отображены необходимые средства для проведения эксперимента.

Была достигнута цель работы, построена математическая модель, описывающая влияние факторов влияющих на цвет фарша на разрезе готовых купатов.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены