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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37088
Tipo: Tese
Título: Desenvolvimento de metodologias analíticas para a classificação e a determinação do índice de cor em amostras de açúcar, usando imagens digitais, espectroscopia NIR e quimiometria
Autor(es): Paz, Jose Eduardo de Matos
Primeiro Orientador: Pontes, Marcio José Coelho de
Resumo: A análise da cor do açúcar é bastante relevante porque pode servir como indicador do seu nível de pureza, qualidade e adequação para diferentes usos industriais e alimentícios. O presente trabalho propõe dois novos métodos analíticos, um baseado em imagens digitais e outro em espectroscopia NIR, ambos associados a técnicas quimiométricas, para determinação de um dos principais parâmetros de qualidade do açúcar, a cor. Além disso, classifica o açúcar quanto ao atendimento a diferentes tipos de mercado com base na cor. Com esse intuito, estratégias para construção de modelos de classificação foram empregadas em imagens decompostas nos canais escala de cinza (Gray), RGB e HSI e suas combinações. Dois estudos de classificação foram avaliados. O primeiro envolveu a discriminação de amostras de açúcar refinado (RS) e não refinado (US). O segundo estudo envolveu a classificação de amostras de açúcar em três diferentes classes: refinado destinado ao mercado externo (EMRS); refinado destinado ao varejo (RRS) e US. Os melhores resultados obtidos para os dois estudos realizados foram construídos pelo GA-LDA. Com duas classes (RS e US), apresentou 97,4% de acurácia para a combinação de canais Gray+RGB+HSI; ao inserir a terceira classe, a combinação RGB+HSI levou a 95,7% de acurácia. Os modelos também apresentaram boa capacidade preditiva, atingindo o melhor resultado para o modelo construído a partir do Gray+RGB+HSI/SPA-MLR, que resultou em valores de r2pred de 0,976, RMSEP de 4,882 UI e REP de 9,879%. O estudo realizado com base na espectroscopia NIR utilizou dois equipamentos, um de bancada e um portátil. Os espectros registrados foram submetidos a um estudo de classificação com objetivo de classificar as amostras como açúcar refinado padrão mercado externo ou não refinado. Os resultados foram satisfatórios em ambos os equipamentos, registrando até 98,9% de acurácia geral do modelo com 100% de classificação correta no conjunto de teste em alguns modelos, a exemplo daqueles cujos espectros foram submetidos a LBC e modelados pelo PLS-DA (LBC/PLS-DA) e ao pré-processamento por suavização e derivação para aplicação do iSPA- PLS-DA (SG-1d-2o-21w/iSPA-PLS-DA) om dados registrados pelo equipamento de bancada. Os modelos baseados no iSPA-PLS-DA obtiveram 100% de acurácia quando os espectros foram pré-processados através da LBC e SNV (LBC/iSPA-PLS-DA e SNV/iSPA-PLS-DA) para dados obtidos pelo equipamento portátil. Os modelos de calibração construídos com dados obtidos no equipamento de bancada apresentaram resultado inferior aos obtidos no equipamento portátil, cujo melhor resultado apresentou RMSEP de 5,087 UI, r2pred de 0,971 e REP de 9,375% para o modelo OFF/iSPA-PLS. Conclui-se, portanto, que, diante dos resultados obtidos, os métodos apresentados são uma alternativa interessante para obtenção do índice de cor do açúcar.
Abstract: Analysing the colour of sugar is very important because it can serve as an indicator of its level of purity, quality and suitability for different industrial and food uses. This work proposes two new analytical methods, one based on digital images and the other on NIR spectroscopy, both associated with chemometric techniques, to determine one of the main quality parameters of sugar, its color. Furthermore, to classify sugar in terms of its suitability for different types of market based on its color. To this end, strategies for building classification models were employed on images decomposed into grey scale, RGB and HSI channels and their combinations. Two classification studies were evaluated. The first involved discriminating between refined sugar (RS) and unrefined sugar (US) samples. The second study involved classifying sugar samples into three different classes: refined for the external market (EMRS); refined for retail sugar (RRS) and US. The best results obtained for the two studies carried out were constructed by GA-LDA. With two classes (RS and US), it showed 97.4 per cent accuracy for the combination of Gray+RGB+HSI channels; when inserting the third class, the RGB+HSI combination led to 95.7 per cent accuracy. The models also showed good predictive capacity, achieving the best result for the model built from Gray+RGB+HSI/SPA-MLR, which resulted in r2pred values of 0.976, RMSEP of 4.882 UI and REP of 9.879%. The study based on NIR spectroscopy used two pieces of equipment, one bench-top and one portable, where the recorded spectra were submitted to a classification study with the aim of classifying the samples as standard refined sugar for the external market or unrefined sugar. The results were satisfactory on both pieces of equipment, recording up to 98.9% overall model accuracy with 100% correct classification in the test set for some models, such as those whose spectra were subjected to LBC and modelled by PLS-DA (LBC/PLS-DA) and pre-processing by smoothing and derivation for application of iSPA-PLS-DA (SG-1d-2o-21w/iSPA-PLS-DA) with data recorded by the bench equipment. The models based on iSPA-PLS-DA obtained 100% accuracy when the spectra were pre-processed using LBC and SNV (LBC/iSPA-PLS-DA and SNV/iSPA-PLS-DA) for data obtained by the portable equipment. The calibration models built with data obtained on the benchtop equipment showed lower results than those obtained on the portable equipment, with the best results showing an RMSEP of 5.087 UI, r2pred of 0.971 and REP of 9.375% for the OFF/iSPA-PLS model. It can therefore be concluded that, given the results obtained, the methods presented are an interesting alternative for obtaining the color index of sugar.
Palavras-chave: Açúcar
Química analítica verde
Imagens digitais
Espectroscopia NIR
Análise multivariada.
Imagens digitais
Sugar
Digital image
Green analytical chemistry
Multivariate analysis
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Tipo de Acesso: Acesso aberto
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37088
Data do documento: 7-Fev-2025
Aparece nas coleções:Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN) - Programa de Pós-Graduação em Química

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