Título: VIABILIDADE DA ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO PRÓXIMO EM SISTEMA INDUSTRIAL PARA MONITORAMENTO DA UMIDADE DE POLPA CELULÓSICA
Título alternativo: VIABILITY OF NEAR-INFRARED SPECTROSCOPY IN INDUSTRIAL SYSTEM FOR MONITORING MOISTURE IN CELLULOSIC PULP
Autoria de: Bruna Moreira Andrade
Orientação de: Paulo Ricardo Gherardi Hein
Coorientação de: Lívia Ribeiro Costa
Presidente da banca: Paulo Ricardo Gherardi Hein
Primeiro membro da banca: Lívia Ribeiro Costa
Segundo membro da banca: Fernanda Maria Guedes Ramalho
Palavras-chaves: polpas, celulose, NIR, controle, umidade
Data da defesa: 23/07/2020
Semestre letivo da defesa: 2020-1
Data da versão final: 24/07/2020
Data da publicação: 24/07/2020
Referência: Andrade, B. M. VIABILIDADE DA ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO PRÓXIMO EM SISTEMA INDUSTRIAL PARA MONITORAMENTO DA UMIDADE DE POLPA CELULÓSICA. 2020. 33 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Controle e Automação Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2020.
Resumo: A determinação do teor de umidade de polpas celulósicas é de extrema importância visto que essa propriedade afeta o desempenho do material durante o processamento industrial e, consequentemente, a qualidade dos produtos derivados. É preciso conhecer a umidade da polpa para adequar corretamente o ajuste dos parâmetros de processamento para promover a qualidade desejada ao produto final. Contudo, existe grande dificuldade em adequar um sistema de controle de umidade de polpas celulósicas a partir de sensores industriais convencionais devido à não-uniformidade da matéria-prima, fazendo com que o teor de umidade das polpas varie em função de diversos fatores ligados à madeira e ao processo de produção. A espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) tem sido apontada como uma técnica analítica rápida e confiável para estimativa de diversas propriedades de materiais biológicos e, portanto, se mostra uma boa opção para solucionar o problema identificado. Para evidenciar o potencial desta técnica como uma solução adequada para uso industrial, um modelo foi ajustado para estimar o teor de umidade de polpas de celulose com base nos espectros no infravermelho próximo. O modelo foi desenvolvido, como alternativa ao método destrutivo de determinação de umidade.. Para isso, corpos de provas na forma de discos de 70 mm de diâmetro e 10 mm de espessura a partir de polpas não branqueadas de Pinus sp. foram utilizados. As amostras foram submetidas à secagem ao ar livre e em estufa até atingirem massa anidra (0 de umidade). Espectros no NIR e a massa dos discos foram registrados em diversas etapas durante o processo de dessorção da água. Finalmente, regressões baseadas nos mínimos quadrados parciais (PLS-R) foram ajustadas e validações cruzada e independente foram realizadas para testar a acurácia do modelo preditivo. Houve forte correlação (R²0,99 e RMSE 2,6 para validação independente) entre o teor de umidade determinado em laboratório e o teor de umidade predito pelo modelo a partir dos espectros no NIR. A espectroscopia no NIR, portanto, mostrou ser uma ferramenta promissora para monitorar a umidade de polpas celulósicas, embora algumas limitações possam dificultar sua aplicação no setor industrial, como a faixa de umidade comumente encontradas em situações indústrias (5 a 15) e a umidade utilizada neste estudo preliminar em laboratório (10 a 90). Apesar do resultado promissor, estudos mais abrangentes são necessários para avaliar a viabilidade dessa alternativa, considerando os desafios e benefícios da utilização do equipamento NIR em condições reais de operação industrial.
Abstract: Determining the moisture content of cellulosic pulps is extremely important since this property affects material performance during processing consequently, the quality of derived products. It is necessary to know the pulp moisture to properly adjust the processing parameters to promote the desired quality to the final product. However, there is great difficulty in adapt a cellulosic pulp moisture control system using sensors conventional industrial products due to the non-uniformity of the raw material, making the pulp moisture content varies depending on several factors related to wood and wood production process. Near infrared spectroscopy (NIR) has been suggested as a fast and reliable analytical technique for estimating various properties of biological materials and, therefore, proves to be a good option to solve the problem identified. To highlight the potential of this technique as a suitable solution for use industry, a model was adjusted to estimate the moisture content of cellulose pulps with based on the near infrared spectra. The model was developed as an alternative to the destructive method of determining moisture. For this, specimens in the form of disks 70 mm in diameter and 10 mm thick from unbleached pulps of Pinus sp. were used. The samples were dried in the open air and in an oven until they reach anhydrous mass (0 humidity). Spectra in the NIR and the mass of the disks were recorded in several stages during the water desorption process. Finally, regressions based on partial least squares (PLS-R) were adjusted and validations Cross and independent tests were performed to test the accuracy of the predictive model. There was strong correlation (R² 0.99 and RMSE 2.6 for independent validation) between the humidity determined in the laboratory and the moisture content predicted by the model from the spectra in the NIR. Spectroscopy in the NIR, therefore, proved to be a tool promising for monitoring cellulose pulp moisture, although some limitations may hinder its application in the industrial sector, as the humidity range commonly found in industrial situations (5 to 15) and the humidity used in this study preliminary in the laboratory (10 to 90). Despite the promising result, further studies comprehensive measures are needed to assess the feasibility of this alternative, considering the challenges and benefits of using NIR equipment under real operating conditions industrial.
URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_de_controle_e_automacao/20201201410375
URI alternaviva: repositorio.ufla.br/handle/1/44974
Curso: G022 - ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO (BACHARELADO)
Nome da editora: Universidade Federal de Lavras
Sigla da editora: UFLA
País da editora: Brasil
Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso
Nome da língua do conteúdo: Português
Código da língua do conteúdo: por
Licença de acesso: Acesso aberto
Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras
URI da licença: repositorio.ufla.br
Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br
Detentores dos direitos autorais: Bruna Moreira Andrade e Universidade Federal de Lavras
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