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La(bc) 正交设计 因素个数,列数 等水平正交表 La(bc) 正交表 表10-2是一张正交表,记号为L8(27)。 其中“L”代表正交表;L右下角的数字“8”表示有8行 ,用这张正交表安排试验包含8个处理(水平组合) ; 括号内的底数“2” 表示因素的水平数, 括号内2的指数“7”表示有7列 , 用这张正交表最多可以安排7个2水平因素。 L9(34)正交表 常用的正交表已由数学工作者制定出来,供进行正交设计时选用。 2水平正交表除L8(27)外,还有L4(23)、L16(215)等;3水平正交表有L9(34)、L27(313)……等(详见有关参考书)。 1 正交试验设计的基本程序 正交试验设计的基本程序包括试验方案设计及试验结果分析两部分。 明确试验目的与要求 选定试验指标 选因素、定水平 因素、水平确定 选择合适正交表 表头设计 列试验方案 试验方案设计: 试验结果分析 进行试验,记录试验结果 试验结果极差分析 计算K值 计算k值 计算极差R 绘制因素指标趋势图 优水平 因素主次顺序 优组合 结 论 试验结果分析: 试验结果方差分析 列方差分析表,进行F 检验 计算各列偏差平方和、自由度 分析检验结果,写出结论 1.1 试验方案设计 例:为提高微生物产酶效率,研究发酵产酶培养基的组成,拟通过正交试验来寻找液体发酵产酶的最佳培养基组成。 (1) 明确试验目的,确定试验指标 对本试验而言,试验目的是为了提高产酶效率。所以可以以单位发酵液的酶活力为试验指标,来评价培养基条件的好坏。酶活越高,培养基组成就越好。 根据专业知识、以往的研究结论和经验,从影响试验指标的诸多因素中,通过因果分析筛选出需要考察的试验因素。一般确定试验因素时,应以对试验指标影响大的因素、尚未考察过的因素、尚未完全掌握其规律的因素为先。 试验因素选定后,根据所掌握的信息资料和相关知识,确定每个因素的水平,一般以2-4个水平为宜。对主要考察的试验因素,可以多取水平,但不宜过多(≤6),否则试验次数骤增。因素的水平间距,应根据专业知识和已有的资料,尽可能把水平值取在理想区域。 (2) 选因素、定水平,列因素水平表 对本试验分析,影响产酶的因素很多,如碳源种类及用量、氮源种类及用量、无机盐种类及用量、培养基pH 值、培养温度、接种量、摇瓶转速、发酵时间等等。经全面考虑,最后确定碳源用量、氮源用量、无机盐和微量元素为本试验的试验因素,分别记作A、B、C和D,进行四因素正交试验,各因素均取三个水平,因素水平表见表1所示。 水平 试验因素 蔗糖 (g/100mL) A 蛋白胨 (g/100mL) B NaCl (g/100mL) C FeSO4 (g/100mL) D 1 1 0.5 0.03 0.001 2 3 1 0.05 0.002 3 5 1.5 0.07 0.004 表1 因素水平表 正交表的选择是正交试验设计的首要问题。确定了因素及其水平后,根据因素、水平及需要考察的交互作用的多少来选择合适的正交表。正交表的选择原则是在能够安排下试验因素的前提下,尽可能选用较小的正交表,以减少试验次数。 一般情况下,试验因素的水平数应等于正交表中的水平数;因素个数应不大于正交表的列数。 (3) 选择合适的正交表 此例有4个3水平因素,可以选用L9(34)或L27(313) ;因本试验仅考察四个因素对液化率的影响效果,故宜选用L9(34)正交表。若要考察交互作用,则应选用L27(313)。 所谓表头设计,就是把试验因素分别安排到正交表的各列中去的过程。 各因素可随机安排在各列上。 此例中,可将蔗糖用量(A)、蛋白胨用量(B)、NaCl(C)和FeSO4(D)依次安排在L9(34)的第1、2、3、4列上,见表2所示。 (4) 表头设计 列号 1 2 3 4 因素 A B C D 表2 表头设计 把正交表中安排各因素的列(不包含欲考察的交互作用列)中的每个水平数字换成该因素的实际水平值,便形成了正交试验方案(表3)。 (5)编制试验方案,按方案进行试验,记录试验结果。 试验号 因 素 A B C D 1 1 1 1 1 2 1 2 2 2 3 1 3 3 3 4 2 1 2 3 5 2 2 3 1 6 2 3 1 2 7 3 1 3 2 8 3 2 1 3 9 3 3 2 1 表3 试验方案及试验结果 说明:试验号并非试验顺序,为了排除误差干扰,试验中可随机进行;
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