Uso de um espectrômetro nir portátil e métodos de reconhecimento de padrões para ações de fiscalização de qualidade de café

Abstract

O café é um dos principais produtos agrícolas e uma das bebidas mais consumidas no mundo. Em 2016 foram produzidos 9,2 milhões de toneladas de grãos de café verde o que representa um montante de 30 bilhões de dólares. Deste modo, para garantir sua qualidade é necessária a análise das características físicas, químicas, sensoriais e sanitárias. A avaliação da qualidade do café é feita, segundo normativa a n° 16, 25/05/2010. A análise sensorial é feita por provadores treinados, esta avaliação leva em conta o aroma, a acidez, o corpo, a adstringência, a fragrância do pó e amargor, entre outras características. O café pode ser adulterado com o objetivo de manipulá-lo para obtenção de lucros. Diante do exposto, este trabalho teve como objetivo desenvolver um método rápido baseado em espectrômetro NIR portátil e técnicas de reconhecimento de padrões (RP) para classificar o cafés de acordo com a qualidade, localização geográfica e pureza. Para isto foram adquiridas amostras de café de 3 diferentes regiões, de 5 marcas diferentes. Além disso, foi simulada a adulteração do café com diferentes porcentagens de pó de madeira. Os espectros das amostras foram registrados na faixa de 950nm a 1650nm, utilizando um espectrômetro MicroNir1700 portátil. Foram construídos modelos de reconhecimento de padrões com o objetivo de distinguir os cafés com relação a sua qualidade, localização geográfica (modelo DQR) e também entre o café puro e o adulterado (modelo DPA). Para o modelo DQR a matriz X foi composta por 100 espectros e a DPA por 66 espectros, para ambos os modelos o vetor Y foi uma matriz de atributos binária, onde o número 1 foi usado para a classe de interesse o número 0 para as demais classes. O método de reconhecimento de padrões não supervisionado, PCA, permitiu a visualização dos agrupamentos naturais de acordo com a qualidade, localização geográfica e pureza. O método de reconhecimento de padrões supervisionado, PLS-DA, foi utilizado para a construção de modelos de classificação dos cafés de boa qualidade (QA), dos de baixa qualidade (QB) e dos de qualidade intermediária (QI), a partir de modelos distintos. Os modelos QA e QB apresentaram uma boa capacidade preditiva, com 100% de acerto nas etapas de treinamento e teste. Já o modelo QI se mostrou pouco robusto e com sobreajuste, apresentando uma discordância entre os parâmetros de validação nas etapas de treinamento e teste. Diante dos resultados obtidos, podese afirmar que o espectrômetro NIR portátil aliado a métodos quimiometricos foi bem sucedido na diferenciação dos cafés analisados quanto a sua qualidade e para a identificação de adulteração com pó de madeira. O método desenvolvido serve como avaliação da performance do uso do espectrômetro NIR portátil aliado a métodos de RP para análise de qualidade de café.