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Previous issue date: 2018-02-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Cachaça is a distilled beverage derived from the sugarcane juice. Considered one of the most consumed alcoholic beverages in Brazil and around the World, this alcoholic beverage has great influence in the economy of several Brazilian regions and it has attracted the interest of researchers from the most diverse science areas. The increase in the consumption and in the production of cachaça made it mandatory to establish a regulation regarding the quality control procedures. However, the methods currently applied have several disadvantages, such as being expensive and time-consuming. In this context, this dissertation aimed to develop an alternative method of analysis, using chemometric methods in association with infrared spectroscopy. The samples of commercial cachaça from different regions of Brazil were analyzed according to the standards established by the current legislation in the country regarding the physical-chemical properties: acidity, density, alcoholic content, lead and copper. Infrared spectroscopy spectra were collected in the range between 12000 and 4000 cm^-1 (NIR) and 4000 and 400 cm^-1(MIR). The unsupervised pattern recognition method of principal component analysis (PCA) was applied for an exploratory analysis of the data in order to identify patterns and clustering among the samples produced in the recently extinct Microregion of Brejo Paraibano. Partial least squares regression (PLSR) was used in the development of calibration models for the determination of physical-chemical parameters. All regression models constructed to predict the parameters of interest showed higher determination coefficients and smaller prediction errors in the spectral region of NIR. The values of R^2 , RMSECV and RMSEP were 0,977, 0,63 and 1,06 for the alcoholic content model and 0,960, 0,0014 e 0,0019 for the density model. The models constructed to predict the total acidity of the samples presented unsatisfactory results (R2=0,588, RMSECV=14,9074) and therefore were not used in the external calibration stage. These results demonstrate the potential of infrared spectroscopy analyzes for accurate prediction of density and alcohol contents of cachaça samples. Comparative tests using the MIR spectra resulted in higher values of values and lower determination coefficients. Therefore, it is possible to conclude that NIRS is a better option for the development of multivariate models of cachaça samples. Regarding the application PCA analysis, three assumptions were evaluated: there is a formation of defined groupings based on the producing region (using NIR and MIR); there is a formation of clusters according to alcoholic content limits (NIR) and finally; the samples can be grouped based on their physical-chemical results. The first two attempts did not present the formation of any group. However, the third application returned interesting results, allowing the grouping of samples in relation to their copper and calcium composition. Density and alcoholic concentration were also responsible for the discrimination of a group of samples. / A cachaça é uma bebida fermentodestilada oriunda do caldo de cana de açúcar. Considerada uma das bebidas alcoólicas de maior consumo no Brasil e no mundo, possui grande influência na economia de diversas regiões brasileiras e tem atraído cada vez mais o interesse de pesquisadores das mais diversas áreas. O aumento no consumo e na produção da cachaça tornou imprescindível o estabelecimento de uma legislação para o controle de qualidade da bebida. No entanto, os métodos utilizados atualmente apresentam inúmeras desvantagens, como uso de reagentes nocivos, alta demanda de tempo e investimento. Nesse contexto, essa dissertação visou o desenvolvimento de metodologias de análise alternativas, utilizando métodos quimiométricos em associação com a espectroscopia no infravermelho para o controle de identidade e de alguns parâmetros de qualidade do produto. As amostras de cachaça comerciais provenientes de diversas regiões do Brasil foram analisadas segundo os padrões de identidade e qualidade estabelecidos pela legislação vigente no país com relação aos parâmetros acidez, densidade, teor alcoólico, chumbo e cobre. Os dados de espectroscopia infravermelho foram obtidos na faixa entre 12000 e 4000 cm^-1 para o infravermelho próximo (NIR), e de 4000 e 200 cm^-1 para o infravermelho médio (MIR). O método de reconhecimento de padrões não-supervisionado de análises de componentes principais (PCA) e o método de regressão pelos mínimos quadrados parciais (PLSR), foram utilizados no desenvolvimento de métodos para a determinação dos teores dos parâmetros físico-químicos e na análise exploratória dos dados com o objetivo de identificar padrões de agrupamento e separação de amostras produzidas na recentemente extinta Microrregião do Brejo Paraibano. Todos os modelos de regressão construídos para a predição dos parâmetros de interesse apresentaram coeficientes de determinação mais elevados e menores erros de predição na região espectral do NIR das amostras de cachaça. Os valores de R^2, RMSECV e RMSEP foram de 0,977, 0,63 e 1,06 para o modelo do teor alcoólico e de 0,960, 0,0014 e 0,0019 para o modelo da densidade. Os modelos construídos para a predição da acidez total das amostras, apresentaram valores insatisfatórios (R =0,588, RMSECV=14,9074) e por isso não foram utilizado na etapa de calibração externa. Estes resultados demonstram a potencialidade das análises por espectroscopia de infravermelho NIR para predição acurada dos teores de densidade e álcool de amostras de cachaça. Os testes comparativos utilizando os espectros MIR resultou em altos valores de erro e baixos coeficientes de determinação, sendo possível concluir que a NIRS é uma melhor opção para o desenvolvimento de modelos multivariados de cachaças. Com relação a aplicação da análise de componentes principais foram avaliadas 3 situações: formação de agrupamentos definidos 2 baseados na região produtora (utilizando NIR e MIR); formação de agrupamentos de acordo com a conformidade ou não em relação ao teor alcoólico (NIR) e por fim a avaliação do comportamento das amostras com relação aos dados das análises de referência. As duas primeiras tentativas não apresentaram a formação de nenhum grupo. No entanto, a terceira aplicação retornou resultados interessantes, possibilitando o agrupamento de amostras em relação ao teor dos metais cobre e cálcio em sua composição.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.bc.uepb.edu.br:tede/3126 |
| Date | 21 February 2018 |
| Creators | Oliveira, Sheila Catarina de |
| Contributors | Veras Neto, Jose Germano, Oldoni, Tatiane Luiza Cadorin, Simões, Simone da Silva, Araujo, Mario Cesar Ugulino de |
| Publisher | Universidade Estadual da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ, UEPB, Brasil, Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - PRPGP |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPB, instname:Universidade Estadual da Paraíba, instacron:UEPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -7931787842344471966, 600, 600, 600, 524871450381110278, 1571700325303117195 |
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