Metodologia alternativa para a determinação do teor alcoólico do produto misto a base de cerveja utilizando espectroscopia NIR e PLS

Abstract

A cerveja é uma das principais bebidas alcóolicas do mundo, tendo uma ampla escala de produção e consumo. Seu teor alcóolico pode variar entre 3 e 67,5% ABV (do inglês, Alcohol by volume) de acordo com a legislação brasileira. Devido as mudanças nos hábitos de consumo da cerveja pelos consumidores, o mercado cervejeiro de uma forma geral tem procurado investir em novos tipos de cerveja, oferecendo ao consumidor acessibilidade e variabilidade de produtos de boa qualidade. Para atender as especificações relacionadas aos padrões de identidade e qualidade de uma bebida alcóolica, é necessário realizar analises físico-químicas que estão regulamentadas na legislação, como por exemplo, a medida do teor alcoólico das mesmas. O objetivo desse trabalho foi desenvolver uma metodologia alternativa aos métodos convencionais, utilizando a espectroscopia no Infravermelho Próximo (NIR) aliada a métodos quimiométricos, como a regressão em mínimos quadrados parciais (PLS), para a determinação de teor de álcool (%ABV) em bebidas alcóolicas mista a base de cerveja. Foram adquiridos 4 lotes distintos da bebida estudada em estabelecimentos comerciais locais. A fim de obter uma faixa de variação em relação à %ABV, foram preparadas amostras tanto diluídas como concentradas a partir do valor de % ABV rotulado na bebida utilizada como base. Essas amostras foram usadas para desenvolver os dos modelos de calibração. As diluições da bebida foram feitas por adição de água deionizada e fortificações da mesma com adição de álcool etílico, obtendo-se assim 25 amostras, com uma faixa de variação de 1,58 a 17,11 %ABV. O registro dos espectros referentes a essas amostras foram adquiridos a parir de um MicroNir portátil. Para construção dos modelos quimiométricos foram testados vários préprocessamentos e realizou-se um estudo da influência do ruído espectral e da seleção de variáveis na qualidade dos modelos. Neste sentido os modelos que apesentaram melhor desempenho na predição da %ABV foi aquele construído com os coeficientes de regressão dos espectros brutos selecionados pelo algoritmo Jack Knife e aquele construído a partir da 1ª derivada polinômio de 2ª ordem e janela de 5 pontos, selecionando também os coeficientes de regressão pelo algoritmo Jack Knife. Este ultimo modelo apresentou um erro de predição de 2%ABV. Um teste t a 95% de confiança mostrou que não há diferença significativa entre os valores rotulados e preditos pelo modelo, uma vez que o o tcalculado A cerveja é uma das principais bebidas alcóolicas do mundo, tendo uma ampla escala de produção e consumo. Seu teor alcóolico pode variar entre 3 e 67,5% ABV (do inglês, Alcohol by volume) de acordo com a legislação brasileira. Devido as mudanças nos hábitos de consumo da cerveja pelos consumidores, o mercado cervejeiro de uma forma geral tem procurado investir em novos tipos de cerveja, oferecendo ao consumidor acessibilidade e variabilidade de produtos de boa qualidade. Para atender as especificações relacionadas aos padrões de identidade e qualidade de uma bebida alcóolica, é necessário realizar analises físico-químicas que estão regulamentadas na legislação, como por exemplo, a medida do teor alcoólico das mesmas. O objetivo desse trabalho foi desenvolver uma metodologia alternativa aos métodos convencionais, utilizando a espectroscopia no Infravermelho Próximo (NIR) aliada a métodos quimiométricos, como a regressão em mínimos quadrados parciais (PLS), para a determinação de teor de álcool (%ABV) em bebidas alcóolicas mista a base de cerveja. Foram adquiridos 4 lotes distintos da bebida estudada em estabelecimentos comerciais locais. A fim de obter uma faixa de variação em relação à %ABV, foram preparadas amostras tanto diluídas como concentradas a partir do valor de % ABV rotulado na bebida utilizada como base. Essas amostras foram usadas para desenvolver os dos modelos de calibração. As diluições da bebida foram feitas por adição de água deionizada e fortificações da mesma com adição de álcool etílico, obtendo-se assim 25 amostras, com uma faixa de variação de 1,58 a 17,11 %ABV. O registro dos espectros referentes a essas amostras foram adquiridos a parir de um MicroNir portátil. Para construção dos modelos quimiométricos foram testados vários préprocessamentos e realizou-se um estudo da influência do ruído espectral e da seleção de variáveis na qualidade dos modelos. Neste sentido os modelos que apesentaram melhor desempenho na predição da %ABV foi aquele construído com os coeficientes de regressão dos espectros brutos selecionados pelo algoritmo Jack Knife e aquele construído a partir da 1ª derivada polinômio de 2ª ordem e janela de 5 pontos, selecionando também os coeficientes de regressão pelo algoritmo Jack Knife. Este ultimo modelo apresentou um erro de predição de 2%ABV. Um teste t a 95% de confiança mostrou que não há diferença significativa entre os valores rotulados e preditos pelo modelo, uma vez que o o tcalculado A cerveja é uma das principais bebidas alcóolicas do mundo, tendo uma ampla escala de produção e consumo. Seu teor alcóolico pode variar entre 3 e 67,5% ABV (do inglês, Alcohol by volume) de acordo com a legislação brasileira. Devido as mudanças nos hábitos de consumo da cerveja pelos consumidores, o mercado cervejeiro de uma forma geral tem procurado investir em novos tipos de cerveja, oferecendo ao consumidor acessibilidade e variabilidade de produtos de boa qualidade. Para atender as especificações relacionadas aos padrões de identidade e qualidade de uma bebida alcóolica, é necessário realizar analises físico-químicas que estão regulamentadas na legislação, como por exemplo, a medida do teor alcoólico das mesmas. O objetivo desse trabalho foi desenvolver uma metodologia alternativa aos métodos convencionais, utilizando a espectroscopia no Infravermelho Próximo (NIR) aliada a métodos quimiométricos, como a regressão em mínimos quadrados parciais (PLS), para a determinação de teor de álcool (%ABV) em bebidas alcóolicas mista a base de cerveja. Foram adquiridos 4 lotes distintos da bebida estudada em estabelecimentos comerciais locais. A fim de obter uma faixa de variação em relação à %ABV, foram preparadas amostras tanto diluídas como concentradas a partir do valor de % ABV rotulado na bebida utilizada como base. Essas amostras foram usadas para desenvolver os dos modelos de calibração. As diluições da bebida foram feitas por adição de água deionizada e fortificações da mesma com adição de álcool etílico, obtendo-se assim 25 amostras, com uma faixa de variação de 1,58 a 17,11 %ABV. O registro dos espectros referentes a essas amostras foram adquiridos a parir de um MicroNir portátil. Para construção dos modelos quimiométricos foram testados vários préprocessamentos e realizou-se um estudo da influência do ruído espectral e da seleção de variáveis na qualidade dos modelos. Neste sentido os modelos que apesentaram melhor desempenho na predição da %ABV foi aquele construído com os coeficientes de regressão dos espectros brutos selecionados pelo algoritmo Jack Knife e aquele construído a partir da 1ª derivada polinômio de 2ª ordem e janela de 5 pontos, selecionando também os coeficientes de regressão pelo algoritmo Jack Knife. Este ultimo modelo apresentou um erro de predição de 2%ABV. Um teste t a 95% de confiança mostrou que não há diferença significativa entre os valores rotulados e preditos pelo modelo, uma vez que o o tcalculado (0,0480) é menor que o ttabeado (0,0654). Deste modo, a metodologia desenvolvida mostra-se viável para a determinação da %ABV, podendo ser aplicada em análises de rotina realizadas para a bebida alcoólica mista a base de cerveja estudada.