dc.contributor.author | Beletti, Douglas Romano | |
dc.date.accessioned | 2021-09-17T12:12:39Z | |
dc.date.available | 2021-09-17T12:12:39Z | |
dc.date.issued | 2021-06-16 | |
dc.identifier.citation | BELETTI, Douglas Romano. Utilização de técnicas espectro analíticas para avaliação de açúcar de cana-de-açúcar. 2021. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14902. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14902 | |
dc.description.abstract | Brazil is the largest sugarcane producer in the world, and its consolidated industry also
places it in the position of the largest producer and exporter of sugar. With a highly
variable process and also with large transported volumes, the control of tampering and
analysis of its physical chemical parameters becomes a crucial step at various points
in its supply chain, establishing quality standards and its final demand. Given the
importance of control, in the laboratory scope, new techniques and applications are
sought that enable quick, non-destructive analysis, not using harmful reagents and
also easy to operate, and that this allows for quick actions that lead to improvements
in the efficiency of the processes decrease in losses. Thus, the objective of this work
is the evaluation and development of new applications for sugar analysis using the
Laser Induced Plasma Optical Emission Spectrometry (LIBS) and Near Infrared
Region Spectroscopy (NIRS) techniques. In the first part of this study 64 samples of
mixture were prepared, and using chemometric tools, PLS models were developed
and optimized to determine the parameters Sugar (%), Sand (%) and Black Spots
(pp/100g). For performance evaluation, the RMSEP values were obtained for the
prediction models for Sand at 6.48, 1.29 and 5.96 percent, for Sugar at 6.53, 1.23 and
5.99 percent and for Black Spots at 7.74, 5.81 and 10.94 bp/100g of sample, each of
which is obtained with the LIBS, NIR and Data Fusion data respectively. In the second
part of this study, spectroanalytical data from 41,110 samples of Crystal, VHP,
Amorphous Refined and Granulated Refined sugars were collected via NIRS in
different regions of Brazil and mPLS and ANN prediction models were developed for
Ash (% m/m), Color ICUMSA (UI), Polarization (°Z) and Humidity (%). Individual mPLS
and ANN models were compared with a global model (containing all types of sugar),
with the literature and also with a proficiency test applied in industry laboratories. For
the ANN models of the Global calibration, it was possible to obtain RMSEP values of
0.017 for ash, 43 for color, 0.016 for moisture and 0.098 for Pol. Therefore, the LIBS
technique showed promise in the evaluation of contaminants in sugar, and can be
evaluated for development of routine applications obtaining greater spectral variability.
The NIRS technique for sugar evaluation demonstrated an advanced state of
development and robustness due to global variability and performance when
compared to literature and laboratory techniques. Finally, the implementation of global
ANN models provide greater stability, robustness and precision, having several
advantages over local models and mPLS models. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Açúcar | por |
dc.subject | Cana-de-açúcar | por |
dc.subject | Nirs | por |
dc.subject | Libs | por |
dc.subject | Quimiometria | por |
dc.subject | ANN | por |
dc.subject | PLS | por |
dc.subject | Chemometrics | eng |
dc.subject | Sugar | eng |
dc.title | Utilização de técnicas espectro analíticas para avaliação de açúcar de cana-de-açúcar | por |
dc.title.alternative | Use of spectroanalytic techniques to evaluate sugar cane sugar | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.contributor.advisor1 | Pereira Filho, Edenir Rodrigues | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3394181280355442 | por |
dc.description.resumo | O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar no mundo, e sua indústria consolidada
também o coloca em posição de maior produtor e exportador do açúcar. Com um
processo bastante variável e também com grandes volumes transportados, o controle
de adulterações e análise dos seus parâmetros físico-químicos se torna etapa crucial
em diversos pontos da sua cadeia de suprimento, estabelecendo os padrões de
qualidade e a demanda fim do mesmo. Dada a importância do controle, no âmbito
laboratorial, busca-se novas técnicas e aplicações que possibilitem análises rápidas,
não destrutivas, sem emprego de reagentes químicos e de fácil operação,
possibilitando assim tomadas rápidas de ação que conduzam a melhorias na
eficiência dos processos e diminuição das perdas. Desse modo, o objetivo deste
trabalho é a avaliação e desenvolvimento de novas aplicações para análise do açúcar
utilizando as técnicas de Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma Induzido por
Laser (LIBS) e Espectroscopia na Região do Infravermelho Próximo (NIRS). Na
primeira parte deste estudo, 64 amostras de mistura contendo açúcar, areia e pontos
pretos (pp) foram preparadas, e modelos quimiométricos foram desenvolvidos e
otimizados para determinação dos parâmetros Açúcar (%), Areia (%) e Pontos Pretos
(pp/100g). Para avaliação do desempenho foram obtidos os valores de RMSEP dos
modelos de previsão para Areia em 6,48, 1,29 e 5,96%, para Açúcar em 6,53, 1,23 e
5,99% e para Pontos Pretos em 7,74, 5,81 e 10,94 pp/100g de amostra, sendo cada
dos valores obtidos com os dados do LIBS, NIR e Fusão de Dados, respectivamente.
Na segunda parte desse estudo dados espectroanalíticos de 41.110 amostras de
açúcares tipo Cristal, VHP, Refinado Amorfo e Refinado Granulado foram coletados
via NIRS em diferentes regiões do Brasil e modelos de previsão mPLS e ANN foram
desenvolvidas para os parâmetros Cinzas (% m/m), Cor ICUMSA (UI), Polarização
(°Z) e Umidade (%). Modelos individuais mPLS e ANN foram comparados com
modelos globais (contendo todos os tipos de açúcar), com a literatura e também com
teste de proficiência aplicado em laboratórios do setor. Para os modelos ANN da
calibração Global foi possível obter valores de RMSEP de 0,017 para cinzas, 43 para
cor, 0,016 para umidade e 0,098 para Pol. Portanto, a técnica LIBS se mostrou
promissora na avaliação de contaminantes no açúcar, podendo ser avaliada para
desenvolvimento de aplicações de rotina com maior variabilidade espectral. A técnica
NIRS para avaliação do açúcar demonstrou avançado estado de desenvolvimento e
robustez pela variabilidade global e desempenho quando comparados com literatura
e técnicas de laboratório. Por fim, a implementação de modelos globais ANN conferem
maior estabilidade, robustez e precisão apresentando diversas vantagens sobre os
modelos locais e modelos mPLS. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ | por |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA | por |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::INSTRUMENTACAO ANALITICA | por |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA | por |
dc.description.sponsorshipId | CAPES: código de financiamento - 001 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/2149030292958156 | por |