Tilastollisen koesuunnittelun hyödyntäminen suklaan valuprosessin tärkeiden prosessimuuttujien määrittämisessä

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201705174149
Title: Tilastollisen koesuunnittelun hyödyntäminen suklaan valuprosessin tärkeiden prosessimuuttujien määrittämisessä
Author: Koullias, Melina
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Food and Environmental Sciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2017
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201705174149
http://hdl.handle.net/10138/191292
Thesis level: master's thesis
Discipline: Elintarviketeknologia
Food Technology
Livsmedelsteknologi
Abstract: Elintarviketeollisuudessa tuotteiden ja prosessien kehittäminen vaatii monimutkaisten prosessien tärkeimpien muuttujien välisien syy-seuraussuhteiden syvällistä tuntemusta. Tämän vuoksi kehitystyössä on keskeistä käyttää tehokkaita ja systemaattisia menetelmiä, joilla saadaan paljon hyödyllistä tietoa. Tilastollisessa koesuunnittelussa tehdään sarja hyvin ennalta suunniteltuja testejä, joissa harkitusti muutetaan käsittelytekijöitä, jotta vasteessa kyetään havaitsemaan muutokset ja tunnistamaan niiden syyt. Keskeistä on löytää prosessin tärkeimmät vaihtelua aiheuttavat käsittelytekijät ja määrittää niiden vaikutuksien voimakkuudet vastemuuttujiin. Tilastollisen koesuunnittelun tavoitteena on saavuttaa entistä tuottavampi, vakaampi ja tehokkaampi prosessi ja näin suorituskykyisempää sekä kustannustehokkaampaa tuotantoa. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää tilastollisia koesuunnittelumenetelmiä hyödyntäen suklaalevyn valuprosessin tärkeimmät käsittelytekijät ja niiden vaikutukset vastemuuttujiin. Tavoitteena oli rakentaa lineaarinen polynomimalli, jonka avulla pystytään luotettavasti kuvaamaan merkitsevien käsittelytekijöiden ja vastemuuttujien välisiä suhteita. Tuotantomittakaavassa tehtiin seulontakoe. Käsittelytekijät olivat linjanopeus, kolme eri jäähdytyslämpötilaa ja esikiteytetyn kaakaovoin osuus. Vastemuuttujat olivat suklaalevyn loppulämpötila, käyryys, NMR-signaali, kovuus, väri, astinvarainen laatu ja rikkoutuneiden suklaalevyjen osuus. Varianssi- ja regressioanalyysillä määritettiin tekijöiden vaikutus vastemuuttujiin. Ennustekyvyiltään luotettavimpia malleja käytettiin vasteiden ennustamiseen sekä optimaalisten ajoarvojen määrittämiseen. Varmistuskokeella testattiin tulosten luotettavuus. Tulokset osoittivat, että linjanopeudella ja kahdella viimeisellä jäähdytyslämpötilalla oli suurin vaikutus vastemuuttujiin. Kaikkien käsittelytekijöiden vaikutukset olivat tilastollisesti merkitseviä NMR-signaalin ja kovuuden suhteen. Loppulämpötilaan vaikutti linjanopeus ja kaksi viimeistä jäähdytyslämpötilaa sekä esikiteytetyn kaakaovoin osuus. Linjanopeuden lisäämisen myötä suklaalevyn loppulämpötila nousi, kovuus pieneni, suklaan rasva kiteytyi vähemmän ja rikkoutuneiden levyjen osuus kasvoi. Jäähdytystunnelin kahta viimeistä jäähdytyslämpötilaa nostamalla suklaan loppulämpötila nousi, kovuus pieneni ja suklaan rasva kiteytyi vähemmän, mutta rikkoutuneiden suklaalevyjen osuus väheni. Loppulämpötilan, NMR-signaalin, kovuuden ja rikkoutuneisuuden selitysasteet (adj-R2 = 85,6 ̶ 99,98 %) ja ennustetarkkuudet (pre-R2 = 67,9 ̶ 98,72 %) olivat hyviä. Näiden mallien puutteellisuudet eivät olleet tilastollisesti merkitseviä (p > 0,05). Näitä malleja käytettiin vasteiden ennustamiseen. Käsittelytekijöiden vaihtelulla pystyttiin selittämään heikosti (adj-R2 < 60 %) levyn käyryyttä, pinta- ja pohjaväriä sekä aistittavaa laatua. Koesuunnittelun soveltaminen suklaan muottivaluprosessiin oli onnistunut. Varmistuskokeen tulokset osoittivat, että suklaan lämpötilan, kovuuden, NMR-signaalin ja rikkoutuneisuuden regressiomalleilla pystytään kuvaaman prosessia luotettavasti ja näitä malleja pystyttiin käyttämään vasteiden ennustamiseen sekä optimiajoarvojen määrittämiseen. Lisäksi näitä malleja on mahdollista käyttää hyväksi uusien samanlaisten suklaatuotteiden kehittämissä ja prosessin ohjaamisessa.


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record