OTIMIZAÇÃO DE CALIBRAÇÕES BASEADAS EM ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO PRÓXIMO PARA ESTIMATIVA DE PROPRIEDADES DA MADEIRA DE Eucalyptus

Abstract

ResumoA espectroscopia no infravermelho próximo (NIRS) é uma técnica não-destrutiva, rápida e utilizada para avaliação, caracterização e classificação de materiais, sobretudo de origem biológica. A obtenção de informações contida nos espectros NIR é complexa e requer a utilização de métodos quimiométricos. Assim, por meio de regressão multivariada, os espectros de absorbância podem ser associados às propriedades da madeira, tornando possível a sua predição em amostras desconhecidas. Existem algumas ferramentas quimiométricas que melhoram o ajuste dos modelos preditivos. Assim, o objetivo deste trabalho foi simular regressões dos mínimos quadrados parciais baseados nas informações espectrais e de laboratório e estudar a influência da aplicação de tratamentos matemáticos, do descarte de amostras anômalas e da seleção de comprimentos de onda no ajuste dos modelos para estimativa da densidade básica e do módulo de elasticidade em ensaio de compressão paralela às fibras da madeira de Eucalyptus. A aplicação da primeira e segunda derivada nos espectros, o descarte de amostras anômalas e a seleção de algumas das variáveis espectrais melhorou significativamente o ajuste do modelo, reduzindo o erro padrão e aumentando o coeficiente de determinação e a relação de desempenho do desvio. Palavras-chave: Espectroscopia no infravermelho próximo; predição; densidade básica; MOE; madeira; Eucalyptus. Abstract Optimization of calibrations based on near infrared spectroscopy for estimation of Eucalyptus woodproperties. Near infrared spectroscopy (NIRS) is a non-destructive technique used for rapid evaluation, characterization and classification of biological materials. The extraction of the information contained in the NIR spectrum is complex and requires the use of chemo metric methods. Thus, by means of multivariate regression, the absorbance spectra are correlated to wood properties, making possible the prediction in unknown samples. There are some chemo metric tools that can improve the adjustment of the predictive models. The aim of this work was to simulate partial least squares regression based on NIR spectra and laboratory data and to study the influence of the application of mathematical treatment, the removal of outliers and the wavelengths selection in the adjustment of models to estimate the density and modulus of elasticity in Eucalyptus wood. The use of the first and second derivative spectra, the disposal of outliers, and the variables selection improved significantly the model fit, reducing the standard error and increasing the coefficient of determination and the ratio of performance to deviation. Keywords: Near infrared; spectroscopy; prediction; density; MOE; wood; Eucalyptus. INTRODUÇÃOAs indústrias de base florestal, como as de papel e polpa celulósica, siderurgias e madeireiras, requerem métodos rápidos, precisos e que possam ser aplicados em um grande número de amostras, para caracterização suas matérias-primas.A espectroscopia no infravermelho próximo, NIRS (do inglês, Near Infrared Spectroscopy), é uma téc...

Estimativa da densidade básica da madeira de Eschweilera odora (Poepp.) Miers por espectroscopia no infravermelho próximo

“…Dentre os métodos não destrutivo, os mais promissores para a indústria florestal são os espectroscópicos, que se baseiam nos ajustes de modelos preditivos e possuem como variáveis dependentes as propriedades da madeira e independentes a reflectância ou absorbância da radiação eletromagnética (SANTOS et al, 2009;HEIN et al, 2010;SOUSA et al, 2011).…”

Discriminação de madeiras similares por NIRS e PLS-DA considerando variações de temperatura e umidade

“…Uma vez que esses influenciam em diversas propriedades da madeira, é possível avaliá-las pelos espectros gerados. 16,55 Isso é ratificado pela revisão de Tsuchikawa 27 , que reúne aplicações de NIRS na determinação de propriedades químicas, físicas e mecânicas da madeira, e outras pesquisas 17,20,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65 .…”

“…75,76,78 As bandas observadas no NIR correspondem principalmente às vibrações das ligações C-H, N-H e O-H. 15,16,44,49,70,74,75,76,78,80 de pouco treinamento para a operação do instrumento e obtém resultados com alto grau de exatidão e precisão. 15,16,17,19,46,49,50,54,55,59,75,76,80 Contudo, a apresentação de bandas espectrais largas e frequentemente sobrepostas dificultam a atribuição do sinal para certas ligações e impedem a correlação com a concentração do analito, contendo baixa seletividade e sensibilidade, sendo necessária a utilização de métodos quimiométricos em associação com NIRS. 15,17,49,55,70,75,76,77,80 Mediante a essa associação é possível retirar as informações químicas e físicas relevantes estabelecidas nos espectros de NIR.…”

“…15,16,17,19,46,49,50,54,55,59,75,76,80 Contudo, a apresentação de bandas espectrais largas e frequentemente sobrepostas dificultam a atribuição do sinal para certas ligações e impedem a correlação com a concentração do analito, contendo baixa seletividade e sensibilidade, sendo necessária a utilização de métodos quimiométricos em associação com NIRS. 15,17,49,55,70,75,76,77,80 Mediante a essa associação é possível retirar as informações químicas e físicas relevantes estabelecidas nos espectros de NIR. 15,20,46,49,55,74,75,76,80 Dentre as diversas áreas que a quimiometria atua, pode-se destacar:…”

“…15,17,49,55,70,75,76,77,80 Mediante a essa associação é possível retirar as informações químicas e físicas relevantes estabelecidas nos espectros de NIR. 15,20,46,49,55,74,75,76,80 Dentre as diversas áreas que a quimiometria atua, pode-se destacar:…”