Аналитическое выравнивание временного ряда числа разжижения кукурузной крахмальной смеси
https://doi.org/10.20914/2310-1202-2022-2-179-190
Аннотация
Статистическое описание развития динамических процессов во времени осуществляется с помощью временных рядов. Для устранения случайных колебаний и построения аналитической функции тренда временного ряда применяется процедура аналитического выравнивания. Выбор вида функции тренда осуществляется методом конечных разностей, расчет параметров тренда ‒ методом наименьших квадратов. Целью данной работы явилось аналитическое выравнивание временного ряда числа разжижения кукурузной крахмальной смеси, полученного в опыте на приборе ПЧП-99. Механизм протекания клейстеризации крахмала с заданной скоростью разжижения в подобных условиях требует дополнительного теоретического и экспериментального изучения. Экспериментально установлено, что в кукурузной крахмальной смеси увеличение доли амилопектинового крахмала приводит при прогреве набухающей водно-крахмальной суспензии к повышению максимальной вязкости образующегося геля. В процессе дальнейшей клейстеризации кукурузной крахмальной смеси с повышением доли амилопектинового крахмала сила геля уменьшается за счет сохранения подвижности молекул воды при переходе в системе золь-гель, что способствует повышению числа разжижения. Расчеты показали, что процесс разжижения крахмального геля можно описать экспоненциальным уравнением тренда: y = a · ebt, являющимся частным случаем показательного тренда. Опытные данные не содержат аномальные значения, ошибка аппроксимации регрессионного уравнения тренда временного ряда составляет менее 5 %. Статистическая значимость коэффициентов линеаризованного уравнения тренда доказана в пользу гипотезы существования временного ряда. Полученные оценки уравнения регрессии позволяют использовать его в прогнозных целях, обеспечивая точность до 95,42 % от общей вариабельности числа разжижения при отсутствии автокорреляции остатков первого порядка. Проверка нормальности распределения остаточной компоненты по RS-критерию показала адекватность трендовой модели, гипотеза об отсутствии гетероскедастичности по тестам Спирмена и Голдфелда-Квандта принимается.
Об авторах
Н. А. Шмалькок.т.н., доцент, кафедра пищевой инженерии, ул. Московская, 2, г. Краснодар, 350072, Россия
И. А. Никитин
д.т.н., доцент, заведующий кафедрой биотехнологий продуктов питания из растительного и животного сырья, ул. Земляной Вал, 73, г. Москва, 109004
Д. А. Велина
младший научный сотрудник, кафедра биотехнологий продуктов питания из растительного и животного сырья, ул. Земляной Вал, 73, г. Москва, 109004, Россия
М. Ф. Хайруллин
к.т.н., ведущий научный сотрудник, отдел комплексных научных исследований, ул. Земляной Вал, 73, г. Москва, 109004, Россия
Список литературы
1. Aue A. Time series: a first course with bootstrap starter. // Journal of Time Series Analysis. 2022. V. 43. P. 341–342. doi: 10.1111/jtsa.12606
2. Кизбикенов К.О. Прогнозирование и временные ряды. Барнаул: АлтГПУ, 2017.
3. Трофимец А.А., Трофимец Е.Н. Аналитическое выравнивание временных рядов: теоретические аспекты // Актуальные научные исследования в современном мире. 2021. № 11–3 (79). С. 262–267.
4. Низамитдинов А.И., Лашена Т.В. Моделирование временных рядов с помощью метода наименьших квадратов // Вестник ПИТТУ имени академика М.С. Осими. 2019. № 4(13). С. 17–27.
5. Трофимец А.А., Трофимец Е.Н. Аналитическое выравнивание временных рядов: прикладные аспекты // Актуальные научные исследования в современном мире. 2021. № 11–3 (79). С. 256–261.
6. Веревкин А.П., Муртазин Т.М. Моделирование производственных процессов на основе когнитивной информации и временных рядов // Системная инженерия и информационные технологии. 2022. Т. 4. № 1(8). С. 12–19.
7. Fu Z. – Q., Wang L. – J., Zou H., Li D. et al. Studies on the starch–water interactions between partially gelatinized corn starch and water during gelatinization // Carbohydrate Polymers, 2014. V. 101. P. 727–732. doi: 10.1016/j.carbpol.2013.09.098
8. Xing J. – J., Li D., L. – J. Wang, Adhikari B. Relationship between biphasic endotherms and multi-stage gelatinization of corn starch in excess water // LWT – Food Science and Technology, 2017. V. 81. P. 335–342. doi:10.1016/j.lwt.2017.04.012
9. Ai Y., Jane J. – I. Gelatinization and rheological properties of starch // Starch – Stärke. 2014. V. 67. №. 3–4. P. 213–224. doi:10.1002/star.201400201
10. Wang S., Copelan L. Molecular disassembly of starch granules during gelatinization and its effect on starch digestibility: a review // Food & Function. 2013. V. 4. P. 1564–1580.
11. Yang W.H., Rao M.A. Transient natural convection heat transfer to starch dispersion in a cylindrical container: numerical solution and experiment // Journal of Food Engineering, 1998. V. 36. № 4. P. 395–415. doi:10.1016/S0260–8774(98)00069–7
12. Xing J. – J., Li D., Wang L. – J., Adhikari B. Temperature thresholds and time-temperature dependence of gelatinization for heat-moisture treated corn starch // Journal of Food Engineering. 2018. V. 217. P. 43–49. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2017.08.019
13. Pérez-Santos D. – M., Velazquez G., Canonico-Franco M., Morales-Sanchez E. et al. Modeling the limited degree of starch gelatinization // Starch – Stärke. 2016. V. 68. P. 727–733. doi:10.1002/star.201500220
14. Shang M., Chen H., Wang Yu., Li Q. Effect of single and dual heat–moisture treatments on the gelatinization properties and crystalline structure of normal corn starch // Starch – Stärke. 2016. V. 68. №. 11–12. P. 1196–1202. doi:10.1002/star.201500350
15. Jin N., Kong D., Wang H. Effects of temperature and time on gelatinization of corn starch employing gradient isothermal heating program of rapid visco analyzer // Journal of Food Process Engineering. 2019. V. 42. №. 7. P. e13264. doi:10.1111/jfpe.13264
16. ГОСТ 32159–2013. Крахмал кукурузный. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2019. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200104210
17. ГОСТ ISO 3093–2016. Зерно и продукты его переработки. Определение числа падения методом Хагберга-Пертена. М.: Стандартинформ, 2019. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200140380
18. He Y., Lin Y. – L., Chen C., Tsai M. – H. et al. Impacts of Starch and the Interactions Between Starch and Other Macromolecules on Wheat Falling Number // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2019. V. 18. P. 641–654. doi:10.1111/1541–4337.12430
19. Yousefi A., Razavi S.M. Dynamic rheological properties of wheat starch gels as affected by chemical modification and concentration // Starch – Stärke. 2015. V. 67. P. 567–576. doi:10.1002/star.201500005
20. Коптелова Е.К., Кузьмина Л.Г., Лукин Н.Д. Влияние влаготермической и экструзионной обработки кукурузного крахмала на его резистентность // Хранение и переработка сельхозсырья. 2018. № 1. С. 11–14.
21. Genkina N.K., Kozlov S.S., Martirosyan V.V., Kiseleva V.I. Thermal behavior of maize starches with different amylose/amylopectin ratio studied by DSC analysis // Starch – Stärke. 2014. V. 66. P. 700–706. doi:10.1002/star.201300220
22. Katyal M., Singh N., Chopra N., Kaur A. Hard, medium-hard and extraordinarily soft wheat varieties: Comparison and relationship between various starch properties // International Journal of Biological Macromolecules. 2019. V. 123. P. 1143–1149. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2018.11.192
Рецензия
Для цитирования:
Шмалько Н.А., Никитин И.А., Велина Д.А., Хайруллин М.Ф. Аналитическое выравнивание временного ряда числа разжижения кукурузной крахмальной смеси. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2022;84(2):179-190. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2022-2-179-190
For citation:
Shmal N.A., Nikitin I.A., Velina D.A., Khayrullin M.F. Analytical time series alignment liquefaction number of corn starch mixture. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2022;84(2):179-190. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2022-2-179-190