Спосіб прогнозування кількості бактерій enterobacter sakazakii в сирому охолодженому молоці протягом зберігання

Спосіб прогнозування кількості бактерій Enterobacter sakazakii в сирому охолодженому молоці протягом зберігання, який характеризується тим, що для прогнозування використовується метод штучних нейронних мереж, з використанням таких показників, як жир, білок та кислотність, при цьому середня помилка (відхилення) становить 4,62 %, а максимальна - 12,3 %. (19) (21) u201100047 (22) 04.01.2011 (24) 10.06.2011 (46) 10.06.2011, Бюл.№ 11, 2011 р. (72) БЕРГІЛЕВИЧ ОЛЕКСАНДРА МИКОЛАЇВНА, КАСЯНЧУК ВІКТОРІЯ ВІКТОРІВНА, АЛЕКСЄЄВ ОЛЕКСАНДР МИКОЛАЙОВИЧ, ЗАСЄКІН ДМИТРО АДАМОВИЧ, БЕРГІЛЕВИЧ ОЛЕГ ОЛЕКСАНДРОВИЧ 3 60298 Спосіб був розроблений в п'ять етапів: I. формували базу даних з наступних результатів власних експериментальних досліджень (формат dbf): а) результати вивчення впливу вмісту білку в молоці на кількість бактерій Enterobacter sakazakii в ньому протягом терміну зберігання 48 год; б) результати вивчення впливу вмісту жиру в молоці на кількість бактерій Enterobacter sakazakii в ньому протягом терміну зберігання 48 год; в) результати вивчення впливу кислотності молока на кількість бактерій Enterobacter sakazakii в ньому протягом терміну зберігання 48 год. II. Створювали нейропроект. III. Навчали штучну нейронну мережу та проводили її тестування. IV. Визначали та зберігали показники значимості вхідних сигналів та спрощували штучну нейронну мережу (проводили зменшення кількості найменш значимих сигналів). V. Отримували статистичну інформацію та оцінювали прогнозуючу здатність щодо достовірності прогнозування кількості бактерій Enterobacter sakazakii в сирому охолодженому молоці протягом зберігання. Переваги способу полягають в його швидкості, точності та інформативності, а також значному зменшенні досліджень, необхідних для прогнозування кількості мікрооргнізмів. Цей спосіб дозволить замінити реальні досліди на математичні мо 4 делі, що адекватно відображають найбільш важливі закономірності досліджуваних об’єктів. Встановлення ефективності способу прогнозування кількості бактерій Enterobacter sakazakii в молоці коров'ячому збірному охолодженому з використанням штучних нейронних мереж протягом його зберігання проводили шляхом порівняння експериментальних даних та даних отриманих з використанням комп’ютерного прогнозу. При цьому середня помилка (відхилення) становила 462,45 (4,62%), а максимальна помилка була 1229, 59 (12,3%). Корисна модель ілюструється наступними прикладами. Приклад І. Прогнозування кількості бактерій Enterobacter sakazakii в молоці коров'ячому збірному охолодженому в залежності від різних значень титрованої кислотності молока (перемінна величина). Вихідна кількість бактерій Enterobacter 3 sakazakii – 10000 КУО/см (величина, що прогнозується). В цьому прикладі наступні показники молока були сталими і становили: температура зберігання 4°С, масова частка жиру 4,0%, вміст білку 3,0% Зміну кількості бактерій визначали через 2, 10, 16 та 24 годин зберігання молока збірного охолодженого. Ефективність запропонованого способу в даному прикладі визначали шляхом порівняння результатів експериментальних досліджень та нейропрогнозу. Результати досліджень наведені в таблиці 1. Таблиця 1 Встановлення ефективності способу прогнозування кількості бактерій Enterobacter sakazakii в молоці збірному охолодженому з використанням штучних нейронних мереж в залежності від різних значень титрованої кислотності молока кількість бактерій Enterobacter sakazakii, КУО/см Кислотність, T 17 18 19 17 18 19 17 18 19 17 18 19 Час, год 2 10 16 24 Фактично Нейропрогноз 10 000 10 000 9 500 9 000 9 000 8 000 8 000 8 000 7 000 8 000 8 000 7 000 9 232,90 9 104,40 8 969,40 8 129,35 7 922,31 7 725,67 7 919,47 7 699,19 7 492,95 7 721,91 7 487,31 7 267,97 Приклад II. Прогнозування кількості бактерій Enterobacter sakazakii в молоці коров'ячому збірному охолодженому в залежності від різної масової частки жиру в ньому (перемінна величина). Вихідна кількість бактерій Enterobacter sakazakii 3 10 000 КУО/см (величина, що прогнозується. В цьому прикладі наступні показники молока були сталими і становили: титрована кислотність 17°Т, вміст білку 3,0%, температура зберігання 4°С. Змі 3 Ступінь достовірності Відхилення 767,1 895,6 530,6 870,65 1077,69 274,33 80,53 300,81 -492,95 278,09 512,69 -267,97 % 7,67 8,96 5,31 8,71 10,78 2,74 0,81 3,0 2,78 5,13 ну кількості бактерій визначали через 2, 10, 16 та 24 годин зберігання молока збірного охолодженого. Ефективність запропонованого способу в даному прикладі визначали шляхом порівняння результатів експериментальних досліджень та нейропрогнозу. Результати досліджень наведені в таблиці 2. 5 60298 6 Таблиця 2 Встановлення ефективності способу прогнозування кількості бактерій Enterobacter sakazakii в молоці коров'ячому збірному охолодженому з використанням штучних нейронних мереж в залежності від різної кількості масової частки жиру в ньому Масова частка жиру в молоці, % 4,5 4,0 3,6 4,5 4,0 3,6 4,5 4,0 3,6 4,5 4,0 3,6 кількість бактерій Enterobacter sakazakii, КУО/см Час, год 2 10 16 24 Фактично Ступінь достовірності Нейропрогноз 10 000 10 000 10 000 9 000 9 000 9 000 8 000 8 000 8 000 8 000 8 000 8 000 3 9 232,94 8 921,91 9 232,94 8 129,35 8 129,35 8 129,35 7 919,47 7 699,19 7 919,47 7 721,91 7 721,91 7 721,91 Приклад III. Прогнозування кількості бактерій Enterobacter sakazakii в молоці коров'ячому збірному охолодженому в залежності від різної кількості білку в ньому (перемінна величина). Вихідна кількість бактерій Enterobacter sakazakii 3 10 000 КУО/см (величина, що прогнозується), В цьому прикладі наступні показники молока були сталими і становили: титрована кислотність 17°Т, Відхилення 767,06 1 078,09 767,06 870,65 870,65 870,65 80,53 300,81 80,53 278,09 278,09 278,09 % 7,67 10,78 7,67 8,7 8,7 8,7 0,81 3,0 0,81 2,78 2,78 2,78 масова частка жиру 4,5%, температура зберігання 4°С. Зміну кількості бактерій визначали через 2, 10, 16 та 24 годин зберігання коров’ячого молока збірного охолодженого. Ефективність запропонованого способу в даному прикладі визначали шляхом порівняння результатів експериментальних досліджень та нейропрогнозу. Результати досліджень наведені в таблиці 3. Таблиця 3 Встановлення ефективності способу прогнозування кількості бактерій Enterobacter sakazakii в молоці коров'ячому збірному охолодженому з використанням штучних нейронних мереж в залежності від різної кількості білку в ньому кількість бактерій Enterobacter sakazakii, КУО/см Кількість білку, в % Час, год 3,3 3,0 2,9 3,3 3,0 2,9 3,3 3,0 2,9 3,3 3,0 2,9 2 10 16 24 Фактично Нейропрогноз 10 000 10 000 10 000 9 000 9 000 9 000 8 000 8 000 8 000 8 000 8 000 8 000 9 232,94 9 232,94 9 232,94 8 129,35 8 129,35 8 129,35 7 919,47 7 919,47 7 919,47 7 721,91 7 721,91 7 721,91 Приклад IV. Прогнозування кількості бактерій Enterobacter sakazakii в молоці коров'ячому збірному охолодженому в залежності від впливу комплексу перемінних величин: температури зберігання, масової частки жиру, масової частки білку, термін зберігання молока: при цьому вихідна кіль 3 Ступінь достовірності Відхилення 767,06 767,06 767,06 870,65 870,65 870,65 80,53 80,53 80,53 278,09 278,09 278,09 % 7,67 7,67 7,67 8,7 8,7 8,7 0,81 0,81 0,81 2,78 2,78 2,78 кість бактерій Enterobacter sakazakii становила 3 10 000 КУО/см (величина, що прогнозується). Ефективність запропонованого способу визначали шляхом порівняння результатів експериментальних досліджень та нейропрогнозу. Результати досліджень наведені в таблиці 4. 7 60298 8 Таблиця 4 Встановлення ефективності способу прогнозування кількості бактерій Enterobacter sakazakii в молоці коров'ячому збірному охолодженому з використанням штучних нейронних мереж в залежності від впливу різних його фізико-хімічних показників масова кількість Ступінь достовіртемпература Термін збечастка жи- білку в кислотність ності зберігання рігання мо- Фактично Нейропрогноз ру в моло- молоці, молока, °Т молока, °С лока, год Відхилення % ці, % % 4 4,5 2,9 18 24 8000 7487,31 512,69 5,13 6 4,0 2,9 18 12 10600 10744,65 - 144,65 14,5 6 3,6 3,3 19 10 10900 10352,53 547,47 5,47 10 4,5 3,0 17 12 10325 10573,05 -248,05 2,48 Як видно з наведених прикладів І-IV запропонований спосіб прогнозування кількості бактерій Enterobacter sakazakii в молоці протягом зберігання, з використанням штучних нейронних мереж в Комп’ютерна верстка М. Ломалова залежності від його кислотності та вмісту жиру та білку в ньому має високу ступінь достовірності оскільки середня помилка (відхилення) становить 4,62%, а максимальна - 12,3%. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601