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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: Ferrão, Marco Flôres
Título: Aplicação de Técnicas Espectroscópicas de Reflexão no Infravermelho no Controle de Qualidade de Farinha de Trigo
Ano: 2000
Orientador: Prof. Dr. Celso Ulysses Davanzo
Departamento: Química Inorgânica
Palavras-chave: Quimiometria, Teor de proteína, Teor de cinza, Regressão multivariada
Resumo: Neste trabalho são combinadas as potencialidades das técnicas quimiométricas e as facilidades na obtenção de espectros apresentadas pelas técnicas de espectroscopia por reflexão difusa no infravemelho com transformada de Fourier (DRIFTS), espectroscopia por reflexão difusa no infravermelho próximo (NIRRS) e espectroscopia por reflexão total atenuada horizontal (HATR) visando a previsão simultânea dos teores de cinzas, de proteína e no número de queda em amostras de farinha de trigo. Foram utilizadas cem amostras de farinhas de trigo fornecidas pela Filler S.A., indústria localizada na BR 471 km 58, Santa Cruz do Sul. As amostras de farinha foram analisadas em duplicata pelas técnicas espectroscópicas de reflexão no infravermelho. A determinação do teor de cinza tomada como referência foi realizada através do método gravimétrico 08-03 da American Association of Cereal Chemists (1984); para a determinação do teor de proteína o método 2055 da Association of Official Analytical Chemists (1984); e para a determinação do número de queda foi utlizado o método 56-81B da da American Association of Cereal Chemists (1982). Na construção dos modelos foram empregados os dados brutos em forma de Log(1/R) ou as suas derivadas de 1 e 2 ordem para as regiões espectrais selecionadas. A calibração foi efetuada com o método de regressão dos mínimos quadrados parciais (PLS), utilizando os dados centrados na média e/ou escalados pela variância, como ferramentas de pré-processamento, para um conjunto de 55 amostras. Para validar os modelos foi empregado o SEV (standard error of validation), sendo os valores de previsão estimados para as demais 45 amostras, não empregadas na modelagem. Também foram desenvolvidos modelos empregando dois métodos para a seleção das variáveis. O primeiro foi baseado na subtração de espectros de amostras que continham valores extremos nas propriedades a serem determinadas; o segundo método utilizou as informações dos coeficientes de regressão, dos espectros e dos loadings de um modelo PLS referencial. Os resultados refletem a importância na escolha do tratamento dos dados, bem como do tipo de pré-processamento empregado. Melhores resultados foram obtidos quando da utilização simultânea dos dados centrados na média e escalados pela variância. Os conjuntos de dados modelados (espectros) também apresentaram melhor desempenho para as modelagens nas quais foram empregados os dados com derivadas de 1 ordem ou 2 ordem. Com relação aos métodos espectroscópicos de reflexão, os métodos que empregam espectros no infravermelho médio (DRIFTS e HATR) apresentaram um desempenho superior ao que utiliza espectros no infravermelho próximo (NIRRS), quando é levado em consideração o desempenho destes frente ao conjunto de validação (SEV). Estes resultados nos permitiram concluir que bons modelos visando a previsão simultânea dos teores de cinzas, de proteína e número de queda podem ser obtidos, apesar de não se ter conhecimento de bandas (números de onda) correlacionados diretamente com o parâmetro teor de cinzas, e que as técnicas de reflexão são adequadas por permitir uma obtenção rápida do espectro e por não gerar resíduos que sejam nocivos ao ambiente.
Abstract: In this study are combined the potentialities of chemometrics techniques and the facilities in the acquisition of spectra presented by the techniques Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy (DRIFTS), Near Infrared Diffuse Spectroscopy (NIRRS) and Horizontal Attenuated Total Reflection Spectroscopy (HATR) bearing in mind the simultaneous prediction of ash and protein levels, as well as the falling number in wheat flour samples. One hundred wheat flour samples, which were supplied by Filler S. A. - industry located on BR 471 km 58, Santa Cruz do Sul, were used during the research. The samples were analyzed in duplicate by infrared reflection spectroscopy techniques. For the determination of ash level reference, the gravimetric method 08-03 from the American Association of Cereal Chemists (1984) was used, for the determination of protein level, the 2055 method from the Association of Official Analytical Chemists (1984) was used and for the determination of falling number, the 56-81B method from the American Association of Cereal Chemists (1982) was used. To build the models the Partial Least-squares regression method (PLS) was used with raw spectra in log (1/R) form and its first and second order derivates for select spectral range. The data were the mean-centered data and/or variance escaling, as pre-processing tools, for a 55-sample set . To validate the models, Standard Error Validation (SEV) was used, and the prevision values were estimated for the other 45 samples not used in the modeling .Models were also developed, in which two methods for variable selection were applied. One of them was based in the spectra subtraction of sample which included extreme values in the properties to be determined; the other method applied the information of regression coefficients, spectra and loading of a PLS referential model simultaneously. The results reflect the importance to choose the data treatment, as well as the kind of pre-processing applied. Best results were obtained when there was simultaneous application of mean-centered data and variance scaling. The modeled data sets (spectra) also presented the best performance for the models in which data with first or second order derivates were applied. In relation to the spectroscopy methods applied, the ones which use mid- infrared spectra (DRIFTS and HATR) presented a better performance than the ones which apply near infrared spectra (NIRRS), when their performance is considered in relation to the validation set (SEV) . These results let us conclude that good models aiming the simultaneous prediction of ash and protein levels and falling number can be obtained, in spite of the fact that there is not any knowledge about bands (wave numbers) directly correlated to the ash level parameter, and that reflection techniques are adequate to allow a fast obtention of spectra and not to create wastes which are harmful to the environment .
Arquivo (Texto Completo): vtls000213300 ( tamanho: 7,79MB )

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