Um analisador baseado em visão de máquina para a determinação da concentração de biomassa no processo de fermentação cervejeira
| Ano de defesa: | 2023 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal da Paraíba
Brasil Química Programa de Pós-Graduação em Química UFPB |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/34035 |
Resumo: | In this study, we proposed an analytical method with characteristics of speed and sensitivity, developed for the determination of biomass concentration during the beer fermentation process. To achieve this, an analyzer was developed, incorporating lighting control systems and digital film capture. A user-friendly and intuitive control software was developed in the LabView(R) environment, featuring video frame sampling and analysis using machine vision technology, employed for sediment area recognition. Brewer's wort samples were used for calibration and prediction assays. The use of the machine vision algorithm yielded promising results, enabling the construction of a statistical regression model with a coefficient of determination (R2) value of 0.9849, indicating an excellent linear fit. The constructed model was validated through Analysis of Variance (ANOVA), and prediction accuracy was confirmed by paired t-tests and the Joint Elliptical Confidence Region (EJCR) test. The proposed method reduced the analysis time from over 24 h in the reference method to 17 min, eliminating the need for several laborious steps prescribed by the reference method. Thus, the developed instrumentation and method can be considered an interesting alternative for monitoring biomass concentration during the beer production process, as well as paving the way for the implementation of this methodology for other types of fermented beverages. This method stands out for its analysis speed, low implementation cost, and exploration of Industry 4.0 resources, such as intelligent processing, process miniaturization, and machine vision. |
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Um analisador baseado em visão de máquina para a determinação da concentração de biomassa no processo de fermentação cervejeiraFermentação cervejeiraFermentação alcoólicaVisão de máquinaProcessamento de vídeoConcentração de biomassaMachine visionVideo processingalcoholic fermentationBiomass concentrationCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAIn this study, we proposed an analytical method with characteristics of speed and sensitivity, developed for the determination of biomass concentration during the beer fermentation process. To achieve this, an analyzer was developed, incorporating lighting control systems and digital film capture. A user-friendly and intuitive control software was developed in the LabView(R) environment, featuring video frame sampling and analysis using machine vision technology, employed for sediment area recognition. Brewer's wort samples were used for calibration and prediction assays. The use of the machine vision algorithm yielded promising results, enabling the construction of a statistical regression model with a coefficient of determination (R2) value of 0.9849, indicating an excellent linear fit. The constructed model was validated through Analysis of Variance (ANOVA), and prediction accuracy was confirmed by paired t-tests and the Joint Elliptical Confidence Region (EJCR) test. The proposed method reduced the analysis time from over 24 h in the reference method to 17 min, eliminating the need for several laborious steps prescribed by the reference method. Thus, the developed instrumentation and method can be considered an interesting alternative for monitoring biomass concentration during the beer production process, as well as paving the way for the implementation of this methodology for other types of fermented beverages. This method stands out for its analysis speed, low implementation cost, and exploration of Industry 4.0 resources, such as intelligent processing, process miniaturization, and machine vision.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqNeste estudo, propôs-se um método analítico com características de rapidez e sensibilidade, desenvolvido para determinação de concentração de biomassa durante o processo de fermentação cervejeira. Para isso, foi desenvolvido um analisador que incorpora sistemas de controle de iluminação e captura de filmes digitais. Um software de controle com interface amigável e intuitiva foi desenvolvido em ambiente LabView(R), contando com sistema de amostragem de frames de vídeo e análise utilizando a tecnologia de visão de máquina, que foi empregada para o reconhecimento da área dos sedimentos. Amostras de mosto cervejeiro foram utilizadas para os ensaios de calibração e predição. A utilização do algoritmo de visão de máquina apresentou resultados promissores, permitindo a construção de um modelo estatístico de regressão com valor de coeficiente de determinação (R2) de 0,9849, indicando um excelente ajuste linear. O modelo construído foi validado por Análise de Variância (ANOVA) e a acurácia das predições confirmada pelos testes t pareado e o teste de Região Elíptica de Confiança Conjunta (EJCR). O método proposto reduziu o tempo de análise de mais de 24 h do método de referência para 17 min. Também extinguiu a necessidade da realização de diversas etapas laboriosas preconizadas pelo método de referência. Dessa forma, a instrumentação e o método desenvolvido podem ser considerados uma alternativa interessante para o monitoramento da concentração de biomassa no decorrer do processo de produção cervejeira, além de abrir portas para a implementação dessa mesma metodologia voltada para outros tipos de bebidas que empregam o processo de fermentação, destacando-se na velocidade de análise e no baixo custo de implementação e explorando recursos da indústria 4.0, como processamento inteligente, miniaturização de processos e visão de máquina.Universidade Federal da ParaíbaBrasilQuímicaPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUFPBAraújo, Mario César Ugulino dehttp://lattes.cnpq.br/7281739070942782Ramos, Railson de Oliveirahttp://lattes.cnpq.br/8468008879909222Mariz, João Vitor Medeiros2025-03-24T11:55:02Z2023-12-282025-03-24T11:55:02Z2023-12-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/34035porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2025-03-25T06:09:54Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/34035Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpb.br/oai/requestdiretoria@ufpb.br||bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:25462025-03-25T06:09:54Repositório Institucional da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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