Combinação de ferramentas quimiométricas e infravermelho próximo para análise de material desfibrado de cana-de-açúcar

The Monsanto Company presents in one of its segments the development of varieties of sugacane which have high productivity. The productive capacity of these clones is measured using at lest six analytical parameters: brix degree, Pol, purity, fiber, juice pol and cane pol. The determination of these...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2015
Main Author: Carvalho, Renato de lattes
Orientador/a: Pereira Filho, Edenir Rodrigues lattes
Format: Dissertação
Language:por
Published: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa: Programa de Pós-graduação em Química (Mestrado Profissional)
Assuntos em Português:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/7508
Resumo Português:A empresa Monsanto apresenta em um dos seus segmentos o desenvolvimento de variedades de cana-de-açúcar que apresentam alta produtividade. A capacidade produtiva dessas variedades é aferida por meio de pelo menos 6 parâmetros analíticos: Grau brix, leitura de Pol, pureza, teor de fibra, Pol de caldo e Pol de cana. A determinação destes parâmetros é feita por medidas instrumentais que requerem intensa atenção do operador. Além disso, na Monsanto, o custo por análise é da ordem de R$ 7,50. Logicamente, não somente o custo por análise é o parâmetro principal, mas sim a rapidez na frequência de resultados para atestar se determinada variedade é ou não economicamente viável. Assim, a proposta desse projeto de mestrado profissional é utilizar um espectofotômetro de infravermelho próximo (NIR, near, infrared) combinado com ferramentas quimiométricas para propôr modelos de calibração. Esses modelos seriam utilizados para prever de forma mais rápida e com baixo custo os valores dos parâmetros analíticos reportados acima. Na realização desse projeto foram utilizados mais de 7000 espectros de infravermelho próximo que foram obtidos após o desfibramento de cana-de-açúcar. Os espectros foram obtidos e construídos modelos de calibração multivariada (6300 espectros) com a ferramenta quimiométrica PLS (Partial least squares). Os modelos foram criados no laboratório de Conchal e validados com 700 espectros que não fizeram parte do banco de dados da calibração e os erros de validação variaram de 0,57 (para grau brix) até 3,55 (para leitura de Pol). Além disso, os modelos de calibração criados foram empregados em duas outras estações experimentais da Monsanto. A primeira delas é localizada na cidade de Araçatuba (SP) e a segunda em Mandaguaçu (PR). Nessa etapa foram testadas 3 estratégias de transferência (recalibration, model update e slope and intercept) de calibração e a slope and intercept apresentou os menores erros de validação (cerca de 2 vezes mais baixos quando comparados sem transferência). O projeto de mestrado profissional representou até o presente momento uma economia de recursos financeiros da ordem de R$100.000,00 por safra.
Resumo inglês:The Monsanto Company presents in one of its segments the development of varieties of sugacane which have high productivity. The productive capacity of these clones is measured using at lest six analytical parameters: brix degree, Pol, purity, fiber, juice pol and cane pol. The determination of these parameters is done by instrumental measurements that require intense attention of the operator. Beyond that, in Monsanto, the cost per analysis is the order to R$7.50. Of course, not only the cost per analysis is the main parameter, but how fast the frequency of results to verify if the variety is or isn’t economically viable. The proposal of this professional master’s degree project is to use the near infrared spectrophotometer (NIR) combined with chomometric tools to propose calibration models. These models would be used to provide faster and low costs of the analytical parameters reported above. In realization of this project were used over 7000 NIR spectra were obtained after defibration sugarcane. Spectra were obtained and constructed multivariate calibration models (6300 spectra) with the chemometric tool PLS (partial least squares). The models were created in the Conchal laboratory and validated with 700 spectra that not were part of the calibration database and the validation errors ranged from 0.57 (for brix degrees) to 3.55 (for pol). Furthmore, the models of calibration were used in two other experimental stations of Monsanto. The first is located in Araçatuba (SP) and the second in Mandaguaçu (PR) At this part were tested 3 strategies of transfer calibration (recalibration, model update and slope and intercept) and slope and intercept had the lowest validation errors (around twice lower when compared with no transfer). The professional master degree represented up to now a saving of financial resources around R$ 100.000,00 per harvest.