Multifactorial planning of experiments in the development of new meat products | Многофакторное планирование экспериментов при разработке новых мясных продуктов

Английский. Based on the theory of the active experiment, a computer system SSS Bio has been developed for processing of data obtained in the course of research and optimizing experimental investigations of processes at the stage of studying in the laboratory conditions. An analysis of the main criteria for plan optimality has been carried out: symmetry, normalization requirement, orthogonality, robustness. According to the set criteria for optimality of realization and planning of the active complete factorial experiment (CFE), a planning matrix was constructed in the SSS Bio program. The planning matrix with the criteria for optimality establishes the most significant coefficients of the regression equation and provides an accurate prediction for the values of a state variable in any dimension of the factorial space. By formalizing several stages, the SSS Bio computer program enables solving tasks of the optimal experiment planning, data statistical analysis, and study of the technological calculation kinetics of the determined options for organization of the process under investigation. The multifactor planning is demonstrated by the example of an effect of different doses of composition components based on collagen raw materials and duration of its modification by a lactic acid preparation regarding the following criteria of optimization: Y1 – a content of amino-ammonia nitrogen that determines a degree of protein destruction in a composition and Y2- a pH value that should be in a range from 5.7 to 6.1 for meat systems. As a result of the performed computer experiment, equations for an effect of planning factors on criteria for optimization were obtained and the recommended levels of factors affecting an object that ensured the required result were determined based on the calculated weight coefficients. They are a weight fraction of wheat flour 5%, the starter volume 9 ml/100 g of hydrated feedstock and modification duration 48 h.

Русский. На основе теории активного эксперимента разработана компьютерная система SSS Bio, предназначенная для обработки данных, полученных в ходе выполнения НИР, и оптимизации экспериментальных исследований процессов на стадии изучения в лабораторных условиях. Проведен анализ основных критериев оптимальности планов: симметричности, условие нормировки, ортогональности, робастности. По заданным критериям оптимальности для реализации и планирования активного полного факторного эксперимента (ПФЭ) составлена матрица планирования в программе SSS Bio. Матрица планирования, обладая критериями оптимальности, устанавливает наиболее значимые коэффициенты уравнения регрессии и обеспечивает точное предсказание значений переменной состояния в любом направлении факторного пространства. Путем формализации ряда этапов компьютерная система SSS Bio позволяет решить задачи оптимального планирования эксперимента, проведения статистического анализа результатов, исследования кинетики проведения технологического расчета определенного множества вариантов организации исследуемого процесса. Показано многофакторное планирование на примере влияния различных дозировок компонентов композиции на основе коллагенового мясного сырья и продолжительности ее модификации препаратом молочнокислых бактерий на следующие критерии оптимизации: Y1 - содержание амино-амиачного азота, определяющее степень деструкции белка композиции, и Y2 - величина рН, которая для мясных систем должна находиться в интервале от 5,7 до 6,1. В результате проведенного машинного эксперимента получены уравнения влияния факторов планирования на критерии оптимизации и, исходя из рассчитанных коэффициентов весомости, определены рекомендуемые уровни факторов воздействия на объект, обеспечивающие требуемый результат. Это массовая доля пшеничной муки 5%, объем закваски 9 мл/100 г гидратированного сырья и продолжительность модификации 48 ч.