Desenvolvimento de protótipo optoeletrônico para determinação não destrutiva dos atributos de qualidade e estágio de amadurecimento em uvas viníferas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Costa, Daniel dos Santos, 1986-
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1640596
Resumo: Orientadores: Barbara Janet Teruel Mederos, Rodrigo Pereira Ramos
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spelling Desenvolvimento de protótipo optoeletrônico para determinação não destrutiva dos atributos de qualidade e estágio de amadurecimento em uvas viníferasDevelopment of optoelectronic prototype for non-destructive determination of quality attributes and maturation stage in vinifera grapeEspectroscopia de refletânciaAprendizado de máquinaOptoeletrônicaProcessamento de sinaisVitis viniferaReflectance spectroscopyMachine learningOptoelectronicsSignal processingVitis viniferaOrientadores: Barbara Janet Teruel Mederos, Rodrigo Pereira RamosTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia AgrícolaResumo: Os consumidores estão cada vez mais preocupados com a qualidade dos alimentos, exigindo continuamente produtos de excelência, impactando diretamente na aceitabilidade e comercialização. Assim sendo, o constante monitoramento dos produtos alimentícios é importante para assegurar a boa qualidade. As tecnologias ópticas apresentam-se promissoras para a análise não destrutiva de alimentos frescos, e especificamente na agroindústria Vitivinícola, justificado no alto valor agregado dos vinhos. Portanto, o objetivo do projeto foi desenvolver um protótipo de dispositivo optoeletrônico para realizar a mensuração não destrutiva dos atributos de qualidade (sólidos solúveis totais, antocianinas totais e flavonoides amarelos) nos frutos de videiras viníferas em diferentes estádios de amadurecimento. As amostras de uvas viníferas de duas variedades (Syrah e Cabernet Sauvignon) foram provenientes da Vitivinícola Santa Maria, localizada no município de Lagoa Grande ¿ PE. Foram colhidas 72 bagas semanalmente, de cada variedade, antes da fase de `véraison¿ até o ponto de colheita. As amostras foram submetidas às medições de referência precedidas pelas medições de refletância. A aquisição dos espectros de refletância foi feita com o uso do espectrorradiômetro FieldSpec3 (Analytical Spectral Devices, Boulder, Colorado, USA). Identificada a resposta espectral, que corresponde aos comprimentos de onda que estimulam os atributos de qualidade, desenvolveu-se o protótipo do dispositivo optoeletrônico. Esse foi constituído por fontes de excitação (LEDs) com comprimentos de onda específicos, subsidiado pelas informações do espectrorradiômetro. Um fotodetector de InGaAs coleta a resposta espectral emitida da baga de uva por efeito da fonte de excitação. Os sinais de saída do detector foram condicionados com o uso de circuitos elétricos, e posteriormente processados e armazenados em memória não volátil. A avaliação de desempenho do protótipo foi realizada no processo de calibração e validação cruzada. Análises químicas em laboratório dos atributos de qualidade foram realizadas como método de referência. Os dados obtidos pelos métodos ópticos e de referência foram submetidos às análises quimiométricas para obtenção dos modelos preditivos que embarca-se no dispositivo optoeletrônico para determinação dos atributos de qualidade em tempo real. Foram identificados seis comprimentos de ondas sensíveis para os atributos de qualidade, sólidos solúveis totais, antocianinas totais e flavonoides amarelos, sendo três assinaturas espectrais no visível (570, 660 e 690 nm) e três no infravermelho próximo (970, 1200 e 1300 nm). O instrumento optoeletrônico para mensuração dos atributos de qualidade em uvas viníferas, apresentou-se promissor como ferramenta para determinação não destrutiva de atributos de qualidadeAbstract: Consumers are increasingly concerned about food quality, continually demanding products of excellence, directly impacting the acceptability and marketing of products. Therefore, the constant monitoring of food products is important to ensure the good quality of the final product. Optical technologies are promising for the non-destructive analysis of fresh food, and specifically in the Vitivinícola agroindustry, justified by the high added value of wines. Therefore, the objective of the project was to develop a prototype of an optoelectronic device to perform the non - destructive measurement of the quality attributes (total soluble solids, total anthocyanins and yellow flavonoids) in the vines of different stages of maturation. Grape samples from two varieties (Syrah and Cabernet Sauvignon) were obtained from Viña Santa Maria, located in the city of Lagoa Grande - PE. 72 berries were collected weekly, from each variety, before the 'véraison' phase to the point of harvest. The samples were subjected to reference measurements preceded by reflectance measurements. The acquisition of reflectance spectra was performed using the FieldSpec3 spectroradiometer (Analytical Spectral Devices, Boulder, Colorado, USA). Identifying the spectral response, which corresponds to the wavelengths that stimulate the quality attributes, the prototype of the optoelectronic device was developed. This was constituted by excitation sources (LEDs) with specific wavelengths, subsidized by the information of the spectroradiometer. An InGaAs photodetector collects the spectral response emitted from the grape berry by effect of the excitation source. The output signals from the detector were conditioned using electrical circuits, and then processed and stored in non-volatile memory. The performance evaluation of the prototype was performed in the calibration and cross validation process. Laboratory chemical analyzes of the quality attributes were performed as reference method. The data obtained by the optical and reference methods were submitted to the chemometric analysis to obtain the predictive models that are loaded in the optoelectronic device to determine the attributes of quality in real time. Six sensitive wavelengths were identified for quality attributes, total soluble solids, total anthocyanins and yellow flavonoids, with three visible signatures (570, 660 and 690 nm) and three near-infrared (970, 1200 and 1300 nm) spectral signatures. The optoelectronic instrument for measuring quality attributes in wine grapes presented a promising tool for the non-destructive determination of quality attributesDoutoradoMáquinas AgrícolasDoutor em Engenharia Agrícola[s.n.]Teruel Mederos, Barbara Janet, 1966-Ramos, Rodrigo PereiraDal Fabbro, Inacio MariaInamasu, Ricardo YassushiFracarolli, Juliana AparecidaUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia AgrícolaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia AgrícolaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASCosta, Daniel dos Santos, 1986-20182018-12-14T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (111 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1640596COSTA, Daniel dos Santos. Desenvolvimento de protótipo optoeletrônico para determinação não destrutiva dos atributos de qualidade e estágio de amadurecimento em uvas viníferas. 2018. 1 recurso online (111 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1640596. 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