更全的杂志信息网

基于主成分分析法对制糖原料和压榨生产的综合评价

更新时间:2016-07-05

0 前言

从入厂甘蔗到出厂产品,制糖生产监测的数据众多,且相互交叉,密切关联,这些数据往往隐藏着与生产有关的重要信息。其中,甘蔗品质、蔗汁成分对制糖工艺影响甚大,相关数据是糖厂选择制糖生产方法及工艺条件的依据。目前,由于缺乏科学的依据,糖厂技术人员只能凭经验阅读分析报表,无法在众多数据中找出规律,因此有必要通过适当的分析方法对甘蔗原料和压榨生产数据进行重要性评价,从而指导生产。

3.2 做好入院介绍 患者入院后一般均有1~2名家属陪伴,因此在入院介绍栏内除了介绍手外科团队的专家阵容外,同时介绍目前病房正在开展优质护理服务。

主成分分析法是一种考察多个变量间相关性的多元统计方法,其可以将相关性很高的变量转化成彼此相互独立或不相关的变量(主成分)[1],从而用较少的变量去解释原始信息,再通过计算综合主成分函数得分,对客观现象进行科学评价。主成分分析方法已被广泛应用在系统评价、质量管理和发展策略等许多方面[2-3]。目前,主成分分析方法在甘蔗品质特性研究方面应用较多,如高三基等[4]应用通径分析和因子分析方法,对不同甘蔗品种(系)的品质指标数据进行分析;谢静等[5]应用通径分析和主成分分析方法研究了甘蔗品质性状指标间的关系;王尊欣等[6]对海南 7个区甘蔗品种抗旱性进行主成分分析及综合评价。但利用主成分分析方法对制糖原料及压榨生产过程进行综合评价的研究鲜有报道。本文采用主成分分析法,对9个糖厂甘蔗及蔗汁相关指标进行分析,建立了一种制糖原料和压榨生产过程的综合评价方法,并利用该方法对各糖厂进行评分排名,最后用产糖率进行验证。

1 材料与方法

1.1 实验材料

9家糖厂的甘蔗、初压汁及混合汁,9家糖厂分别命名为A、B、C、D、E、F、G、H、I。

1.2 实验试剂

碱性醋酸铅(分析纯),市售;葡聚糖单克隆抗体免疫比浊检测试剂盒(抗体粉剂、抗体稀释液、样品稀释液、Dextran T-2000标准液),广州甘蔗糖业研究所;中性醋酸铅,市售;氢氧化钠(分析纯),市售;盐酸(分析纯),市售。

1.3 实验主要仪器

3.3.1 步行方式下养老服务设施可达性 从图4a可以看出,步行方式下养老服务设施的可达性值普遍偏低,城区外围有邻近大型养老服务设施的个别街道可达性很好.具体结果为:1)可达性值高的街道是花楼、西马街道,周边分布有许多老年公寓;可达性较高的有谌家矶街道、佛祖岭和藏龙岛办事处,街道内分布有规模较大的社会福利院.2)可达性值一般的有长青、月湖、汉兴、水塔街道,街区内有武汉市社会福利院、江夏区侨亚康瑞颐乐园老年公寓等养老设施.3)可达性值较低的集中在江汉、江岸、青山和东西湖区;可达性低的街道占比超过一半,大都处于中心城区,老年人较为集中且养老设施规模小.

1.4 指标测定

甘蔗及蔗汁的采样方法按《甘蔗制糖化学管理分析方法》[7]进行,采样后测定甘蔗指标:蔗糖分、纤维分;初压汁指标:锤度、葡聚糖含量、简纯度;混合汁指标:蔗糖分、锤度、重力纯度、还原糖分、葡聚糖含量。取样期间蔗汁样品桶中放入冰袋制冷。

根据各个主成分所占的方差贡献率,计算综合得分函数,公式为:

载荷矩阵可以表示各指标在主成分上所占的权重,结果如表4所示。

1.5 数据分析

使用 Excel 2003对数据进行整理,利用SPSS15.0进行相关分析和主成分分析。样品指标及产糖率数据为糖厂2015/16年榨季数据平均值。

2 结果与分析

2.1 各项指标总体情况

表1是9个糖厂甘蔗和蔗汁10项指标的榨季平均值。由表可知,各糖厂的原料质量和生产情况有一定差异。其中,甘蔗蔗糖分和初压汁锤度最高的为C糖厂,最低的为G糖厂,初压汁简纯度和混合汁重力纯度最高的为 F糖厂,最低的为 D糖厂,I糖厂的还原糖分和葡聚糖含量最高。

通过设置紧急切断阀和SIS,不但实现了进、出口阀门的远程控制,而且增加了安全联锁保护措施,提高了罐区的安全性能,符合国家安全监管相关要求。

表1 9个糖厂甘蔗及蔗汁指标情况

甘蔗 初压汁 混合汁糖厂 蔗糖分(%)纤维分(%)简纯度(%)锤度(°B x)葡聚糖量(m g/k g·°B x)蔗糖分(%)锤度(°B x)重力纯度(%)还原糖分(%)葡聚糖量(m g/k g·°B x)A 1 2.8 6 1 0.1 1 8 3.6 2 1 7.8 7 4 9 1 2.5 8 1 5.0 8 8 3.4 0 0.5 3 5 6 B 1 2.2 9 1 0.2 2 8 2.3 3 1 7.6 3 7 3 1 2.3 6 1 5.0 6 8 2.0 9 0.7 3 1 0 1 C 1 3.2 6 1 0.5 1 8 3.6 7 1 9.5 9 6 6 1 3.4 0 1 6.3 4 8 2.0 4 0.9 2 7 9 D 1 1.9 5 1 0.0 8 8 1.4 4 1 7.4 1 4 8 1 2.1 9 1 5.2 1 8 0.1 5 0.6 1 9 7 E 1 3.1 2 9.8 8 8 4.3 6 1 8.1 8 3 1 1 3.4 8 1 6.0 3 8 4.0 8 0.7 7 6 1 F 1 3.2 2 1 0.6 8 8 5.8 4 1 8.6 4 5 9 1 3.3 0 1 5.7 6 8 4.3 9 0.6 1 5 9 G 1 1.8 8 1 0.5 5 8 3.7 5 1 6.8 0 7 6 1 2.1 2 1 4.9 1 8 1.3 0 0.5 7 7 6 H 1 2.3 0 9.7 0 8 3.2 8 1 8.3 9 5 3 1 2.0 7 1 4.5 5 8 2.9 3 0.6 8 9 0 I 1 1.9 5 1 0.1 9 8 2.0 6 1 7.4 3 1 1 3 1 2.1 7 1 5.0 4 8 0.8 8 1.0 4 1 4 1

2.2 指标间相关性分析

开展自然拼读教学法,首先应当提升教师的思想觉悟,要求教师能够结合自身实际情况,端正心态,并从思想认知方面形成正确认识。学校则应当提供相应技术条件与硬件设备。对教师提供专业培训以及相关环境。教师则能够在阅读查阅具体教材与实践当中加强自身利用自然拼读方法的能力。真正意义上实现小学生的快乐学习目的。

由表2可知,甘蔗指标及蔗汁指标之间存在一定相关性,如甘蔗蔗糖分和初压汁锤度、混合汁蔗糖分之间存在极显著正相关性,相关系数分别为0.822、0.932;初压汁简纯度和混合汁重力纯度间存在正相关性,相关系数为0.843;初压汁葡聚糖含量和混合汁葡聚糖含量指标之间存在相关性,相关系数为0.777;混合汁重力纯度和混合汁中葡聚糖量成负相关,相关系数为-0.717。这些指标的相关性与理论相符,但仍然无法知道哪些指标更具代表性,且如果直接用这些指标进行综合评价,会造成信息的重叠,影响评价结果的客观性,需要经主成分分析进行数据降维,以便找出变化规律。

2.3 主成分分析

对10项指标进行主成分分析,得出特征值、各成分的方差贡献率、累计方差贡献率,结果见表3。

通过15.0对甘蔗及蔗汁指标数据进行标准化处理,并进行相关性分析,结果如下。

通过载荷值与特征值,计算标准化特征向量,得出的标准化特征向量矩阵如表5所示。

表2 指标间的相关性

注:X1-甘蔗蔗糖分;X2-初压汁简纯度;X3-初压汁锤度;X4-混合汁蔗糖分;X5-混合汁锤度;X6-混合汁重力纯度;X7-混合汁还原糖;X8-初压汁葡聚糖量;X9-混合汁葡聚糖量;X10-甘蔗纤维分;**表示极显著相关(p<0.01),*表示显著相关(p<0.05)。

X 1 X 2 X 3 X 4 X 5 X 6 X 7 X 8 X 9 X 10 X 1 1 0.7 3 7* 0.8 2 2** 0.9 3 2** 0.7 8 7* 0.7 8 8* 0.0 2 5 -0.4 9 4 -0.6 8 3* 0.2 0 0 X 2 1 0.4 6 0 0.6 8 7* 0.4 5 6 0.8 4 3** -0.2 6 9 -0.3 4 9 -0.7 5 3* 0.3 9 6 X 3 1 0.7 2 6* 0.6 7 4* 0.4 9 4 0.2 9 2 -0.2 9 3 -0.3 3 6 0.0 9 9 X 4 1 0.9 3 4** 0.6 4 9 0.1 6 1 -0.4 2 7 -0.5 8 7 0.2 9 3 X 5 1 0.3 3 4 0.3 1 6 -0.2 8 4 -0.3 9 3 0.3 8 3 X 6 1 -0.2 5 2 -0.5 2 5 -0.7 1 7* -0.0 4 0 X 7 1 0.5 8 2 0.6 5 3 -0.0 2 7 X 8 1 0.7 7 7* 0.3 5 6 X 9 1 -0.1 6 1 X 10 1

表3 指标的特征值和贡献率

成分 特征值 方差贡献率(%) 累计方差贡献率(%)1 5.3 8 0 5 3.7 9 7 5 3.7 9 7 2 2.2 1 9 2 2.1 9 1 7 5.9 8 8 3 1.2 6 6 1 2.6 6 4 8 8.6 5 2 4 0.6 7 6 6.7 6 1 9 5.4 1 4 5 0.3 1 9 3.1 9 1 9 8.6 0 5 6 0.0 8 5 0.8 5 1 9 9.4 5 6 7 0.0 4 9 0.4 8 9 9 9.9 4 5 8 0.0 0 5 0.0 5 5 1 0 0.0 0 0 9 0.0 0 0 0.0 0 0 1 0 0.0 0 0 1 0 0.0 0 0 0.0 0 0 1 0 0.0 0 0

根据表3结果,选取特征值大于1的前3个主成分,其累计方差贡献率达到 88.652%,说明前 3个主成分作为综合评价因素基本保留了原 10个指标的信息。从第四主成分起,特征值开始小于 1,后续主成分特征值逐渐减少。

甘蔗蔗糖分:二次旋光法;糖度:一次旋光法;锤度:密度法;还原糖分:兰-艾农法;以上指标及纤维分测定具体步骤见《甘蔗制糖化学管理分析方法》。葡聚糖:免疫比浊法[8-9]

由指标在各成分上的载荷值可以判断每个主成分所表示的综合指标。从表4可知,第一主成分主要在蔗糖分、纯度等指标上载荷比较大,即主要代表的是甘蔗品质方面信息。第二主成分在蔗汁还原糖、葡聚糖上有较大载荷值,还原糖分涉及甘蔗品质和蔗糖转化方面,而葡聚糖是甘蔗或蔗汁受明串珠菌感染而生成的多糖,其主要在甘蔗生产过程和压榨阶段形成,因此第二主成分主要反映的是甘蔗新鲜度和糖厂压榨生产管理方面的信息。第三主成分在纤维分上有较大载荷值。

1.治疗和检测:不论CD4+T淋巴细胞水平如何,只要无抗HIV暂缓治疗的指征,均建议尽早启动HAART。(1)HIV/HBV合并感染者应同时治疗两种病毒感染,包括两种抗HBV活性的药物,HAART方案核苷类药物选择推荐 TDF或丙酚替诺福韦(TAF)+3TC或FTC。(其中TDF+FTC及TAF+FTC有合剂剂型)。(2)治疗过程中需对HBV相关指标,如HBV DNA、肝生化、肝脏影像学等进行监测。(3)对于HIV/HBV合并感染者不建议选择仅含有1种对HBV有活性的核苷类药物(TDF、3TC、恩替卡韦、替比夫定、阿德福韦)的方案治疗乙型肝炎,以避免诱导HIV对核苷类药物耐药性的产生。

2.4 评价方法建立

表4 各指标在主成分上的载荷矩阵

指标 1 2 3主成分甘蔗蔗糖分 0.9 6 4 0.1 7 1 -0.1 0 6初压汁简纯度 0.8 4 1 -0.1 1 3 0.3 4 4初压汁锤度 0.7 2 8 0.4 0 8 -0.2 9 8混合汁蔗糖分 0.9 1 9 0.3 2 2 -0.0 4 8混合汁锤度 0.7 5 4 0.5 1 5 -0.0 2 1混合汁重力纯度 0.8 2 5 -0.2 5 0 -0.0 8 2混合汁还原糖分 -0.1 6 1 0.9 0 7 -0.3 1 0初压汁葡聚糖含量 -0.6 0 9 0.6 0 4 0.3 7 7混合汁葡聚糖含量 -0.8 1 7 0.5 1 1 -0.1 5 7甘蔗纤维分 0.2 3 8 0.3 6 1 0.8 8 1

表5 标准化正交特征向量矩阵

指标 1 2 3标准化特征向量甘蔗蔗糖分 0.4 1 6 0.1 1 5 -0.0 9 4初压汁简纯度 0.3 6 3 -0.0 7 6 0.3 0 6初压汁锤度 0.3 1 4 0.2 7 4 -0.2 6 5混合汁蔗糖分 0.3 9 6 0.2 1 6 -0.0 4 3混合汁锤度 0.3 2 5 0.3 4 6 -0.0 1 9混合汁重力纯度 0.3 5 6 -0.1 6 8 -0.0 7 3混合汁还原糖分 -0.0 6 9 0.6 0 9 -0.2 7 6初压汁葡聚糖含量 -0.2 6 3 0.4 0 5 0.3 3 5混合汁葡聚糖含量 -0.3 5 2 0.3 4 3 -0.1 4 0甘蔗纤维分 0.1 0 3 0.2 4 2 0.7 8 3

根据公式 Fi=Z1ti1+Z2ti2+Z3ti3+······Zptip(i=p=1,2,3,······,10),建立各主成分表达式,其中 Z1~Z10为标准化后的10项指标数据,t为标准化后的特征向量矩阵(见表5),前3个主成分Fl、F2、F3表达公式如下所示:

备选试验点集Pbi包含众多Pareto最优意义下的试验点,这些试验点兼具改进目标函数和刻画可行域边界的能力,在为试验者提供极大选择空间的同时,也提高了试验点选取的目的性。新试验点刻画可行域边界的能力十分有助于提高优化算法的优化精度和效率。

pH 测定仪,梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;WYA-2W自动阿贝折射仪,上海精密科学仪器有限责任公司;MCA-Sucrose TM浊度计(配套四面透光型测试皿),广州甘蔗糖业研究所;移液枪(10 μL,1000 μL),吉尔森 Gilson;WZZ-2S 自动旋光仪,上海精密科学仪器有限公司;DK-S24型数显恒温水浴锅,上海精胜科学仪器设备有限公司。

在历史上,董玘更多的是以文学家的身份出现的。其门生唐顺之编选《中峰文选》时,侧重的也是他的文章,故其《廷试策》《经筵讲章》《日讲直解》之类的应用文字多被摈落。明代中期的诗文界,弥漫的是复古派的“文必秦汉”之风,复古派提倡“文自西京、诗自中唐而下,一切吐弃”(《明史·文苑传序》),它虽然对荡涤明代早期充斥文坛的台阁体诗文起到了积极作用,但也造成模拟剽窃之弊,于是明代中后期就有以王慎中、唐顺之、茅坤、归有光为代表的唐宋派起来反对之。唐宋派既推尊三代两汉文的传统地位,又承认唐宋文的继承发展,因此董玘的文章是很符合唐顺之的文学主张的:

将9个糖厂标准化后数据代到公式(4)中,得出9个糖厂评分值,并依据每个厂得分进行排名,得分高排在前,结果如表6所示。

表6 糖厂得分和排名

糖厂 平均分值 排名A 0.1 3 4 B -0.6 9 5 C 1.7 5 2 D -1.3 4 9 E 1.2 1 3 F 1.9 0 1 G -0.8 0 6 H -0.9 1 7 I -1.2 5 8

由表6可知,F糖厂平均得分最高,得分为1.90,排名靠后的为 I、D 糖厂,平均得分分别为-1.25,-1.34。应用该公式,管理人员即可从得分情况看出入厂甘蔗与压榨生产情况,得分高说明甘蔗质量及压榨生产管理较好,得分低则说明甘蔗质量及压榨生产管理较差。

2.5 方法验证

9个糖厂得分平均值(见表 6)与产糖率(见表 7)做相关性分析,验证主成分分析建立的评价方法,结果如图1。

表7 各糖厂2015/16年榨季的产糖率

糖厂 A B C D E F G H I产糖率(%) 1 1.1 9 1 0.8 0 1 1.5 3 1 0.3 0 1 1.1 2 1 1.4 8 1 0.1 8 1 0.7 5 1 0.0 7

图1 糖厂得分与产糖率的关系

由图1可知,糖厂得分与其产糖率存在极显著正相关,R2为0.8106,p<0.01,即糖厂得分高的,产糖率也越高。F糖厂得分第一,其产糖率也较高,为 11.53%,而排名较后的 I糖厂产糖率最低,为10.07%。影响产糖率的因素主要是甘蔗蔗糖分和糖分收回率,其中,甘蔗蔗糖分对其影响较大[10]。而主成分分析中,第一主成分主要综合了蔗糖分、纯度等信息,是综合评分的主要依据,因此糖厂得分与糖厂产糖率具有显著正相关,这一结果与理论和实际均相符,可见用主成分分析方法对糖厂生产数据进行处理,结果较为客观准确。

3 结论

本文通过相关性分析可知,有关甘蔗和蔗汁的10个指标存在一定的相关性和信息的重叠,可降维。主成分分析将这 10个指标简化为 3个独立的主成分,其中第一主成分主要综合了蔗糖分、纯度信息,是综合评分的主要依据;第二、三主成分主要综合了还原糖、葡聚糖、纤维分信息;前三个主成分基本代表了甘蔗原料质量和糖厂压榨生产管理方面的情况。用糖厂产糖率进行验证,糖厂得分与产糖率呈显著正相关,可见主成分分析法对糖厂原料和压榨生产过程的综合评价是有效的。与用某一指标去评价甘蔗品质与制糖生产的传统方法[11-14]相比,该评价方法更全面,具有指导意义。

在制糖生产中,甘蔗原料和压榨生产情况影响着后续生产技术指标、产品质量及企业经济效益,因此糖厂有必要重视甘蔗质量和压榨生产管理。在糖厂原料生产方面,可从甘蔗品种选育和砍运榨等方面入手提高甘蔗蔗糖分,降低糖分损失;在压榨生产过程中,蔗汁中一定量还原糖和葡聚糖会直接或间接地给制糖生产过程带来不良影响[15-17]。因此糖厂要加强对压榨车间环境的卫生管理,尽量避免微生物感染而引起蔗糖转化,造成损失。

参考文献

[1] 何晓群. 现代统计分析方法与应用[M]. 北京:中国人民大学出版社,1998.

[2] 童其慧. 主成分分析方法在指标综合评价中的应用[J].北京理工大学学报(社会科学版),2002,4(1):59-61.

[3] 黄安,杨联安,杜挺,等. 基于主成分分析的土壤养分综合评价[J]. 干旱区研究,2014,31(5):819-825.

[4] 高三基,傅华英,陈如凯,等. 甘蔗品质指标的通径分析和因子分析[J]. 植物遗传资源学报,2006(1):81-84.

[5] 谢静,吴建涛,杨俊贤,等. 甘蔗品质指标的通径分析和主成分分析[J]. 西南农业学报,2012,25(3):771-774.

[6] 王尊欣,蔡文伟,曾军,等. 海南7个区试甘蔗品种抗旱性的主成分分析及综合评价[J]. 广东农业科学,2014,41(10):9-13.

[7] 中国轻工总会甘蔗糖业质量监督检测中心. 甘蔗制糖化学管理统一分析方法[M]. 北京:中国轻工业出版社,1974.

[8] 曾练强,王生育,李雨虹,等. 葡聚糖多克隆抗体竞争抑制 elisa检测方法的建立[J]. 广西轻工业,2009,25(12):11-12.

[9] 蚁细苗,柳颖,林荣珍,等. 免疫比浊法定量测定制糖过程中的葡聚糖[J]. 广西蔗糖,2013(4):35-40.

[10] 陈国有. 试论甘蔗蔗糖分与产糖率的关系及其意义[J].甘蔗糖业,1996(4):25-31.

[11] 余永祥. 甘蔗新鲜度及其计算方法[J]. 甘蔗糖业,1992(2):45-47.

[12] 陈一震. 甘蔗新鲜度测定方法的研究[J]. 福建糖业,1998(1): 34-38.

[13] EGGLESTON G, LEGENDRE B L. Mannitol and oligosaccha-rides as new criteria for determining cold tolerance in sugarcane varieties [J]. Food Chemistry,2003, 80 (4): 451-461.

[14] 杨云飞,周智璋,梅雪娟,等. 压榨过程蔗糖转化损失的若干问题的探讨[J]. 甘蔗糖业,1987(4):6-8.

[15] 梁达奉,曾练强,郭亭,等. 葡聚糖对制糖工业的影响及对策(上)[J]. 甘蔗糖业,2008(3):28-33.

[16] 梁达奉,曾练强,郭亭,等. 葡聚糖对制糖工业的影响及对策(下)[J]. 甘蔗糖业,2008(4):23-27.

[17] 高大维,虞建梅. 制糖过程中还原糖问题的初步研究[J].甘蔗糖业,1992(2):26-31.

刘桂云,林荣珍,柳颖,马步,常国炜,梁达奉
《甘蔗糖业》 2018年第02期
《甘蔗糖业》2018年第02期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号