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Inteligência artificial aplicada a modelagem de processos da indústria de alimentos
(Universidade Federal de Viçosa, 2021-08-05) Cotrim, Weskley da Silva; Minim, Luis Antônio; Minim, Valéria P. Rodrigues; Campos, Renata Cássia; Felix, Leonardo Bonato
A torra e o forneamento são responsáveis pelas transformações observadas em alguns alimentos, tais como café e pães. Dentre essas modificações, a cor é aquela de maior destaque pois consiste num indicador da evolução do processo e tem sido utilizada no desenvolvimento de ferramentas de controle. Dessa forma, a modelagem do escurecimento não enzimático decorrente dos processos de torra e forneamento possibilita o desenvolvimento de sistemas de visão computacional para acompanhamento e classificação desses processos. A modelagem fenomenológica, baseada na abordagem da cinética de reações, permitiu uma maior compreensão dessas mudanças de cor. Porém, os modelos resultantes apresentam grandes limitações de ordem prática para sua aplicação nos processos industriais, em especial no contexto da indústria de quarta geração (Indústria 4.0), a qual preconiza o uso de sistemas e equipamentos inteligentes. Nesse sentido, a adoção de técnicas de inteligência artificial (AI), em especial as redes neurais convolucionais (CNN), parece ser o caminho a ser seguido. Assim, neste trabalho foram introduzidas técnicas de modelagem por AI do escurecimento não enzimático decorrente dos processos de torra e forneamento de café e pães, respectivamente. A adoção de CNN com reduzido número de camadas convolucionais resultou numa redução no consumo de memória de mais de 90%. Além disso, o sistema híbrido formado por uma CNN e uma máquina de vetores de suporte (SVM) resultou na redução de 93% no tempo de convergência. Foram identificados mais 20% dos núcleos convolucionais seletivos a cores, o que evidencia a capacidade das CNN de extrair características de cores e utilizá-las para classificação das amostras. Ao classificar amostras de pães e café, as CNN apresentaram exatidão superior a 98,0% e 95%, respectivamente, superando arquiteturas tradicionais. A CNN também foi capaz de estimar o tempo necessário para o final do processo de torra de café com Root Mean Square Error (RMSE) de 0,4 min. As CNN se mostraram uma poderosa ferramenta não invasiva e não destrutiva para modelagem do escurecimento não enzimático decorrente dos processos de torra e forneamento. Palavras-chave: Torra. Forneamento. Redes Neurais Convolucionais. Escurecimento Não Enzimático. Aprendizado Profundo.
Marcadores de qualidade em grãos de café arábica
(Universidade Federal de Viçosa, 2022-07-29) Rodrigues, Alcimar; Stringheta, Paulo Cesar; Campos, Renata Cássia; Vieira, Érica Nascif Rufino
O café é uma das bebidas mais consumidas no mundo e um dos produtos mais importantes do setor agrícola brasileiro. A qualidade da bebida do café está diretamente relacionada com as características físico-químicas do grão. Contudo há poucos relatos na literatura sobre as características físico-químicas de frutos de café imaturos, e sua correlação com a qualidade da bebida. Neste contexto, este trabalho objetivou estudar a composição físico-química e realizar avaliação sensorial de três tipos de café arábica: verde, cereja natural e cereja descascado, avaliar ou estabelecer a correlação entre os parâmetros físico-químicos e a qualidade sensorial. As propriedades físico-químicas determinadas foram coordenadas colorimétricas, teor de água, pH, sólidos solúveis, acidez titulável total, açúcares totais (redutores e não redutores), proteínas, compostos fenólicos totais, cafeína, ácido clorogênico, trigonelina, capacidade antioxidante pelos métodos ABTS e DPPH, condutividade elétrica e lixiviação de potássio. A avaliação sensorial foi realizada conforme o protocolo da SCA - Specialty Coffee Association. Houve variação significativa entre os tipos de café estudados quanto às coordenadas colorimétricas avaliadas e análises físico-químicas de teor de água, pH, sólidos solúveis, açúcares totais (redutores e não redutores), cafeína, trigonelina, condutividade elétrica e potássio lixiviado. Não foi observada variação entre as amostras de café analisadas quanto aos teores de acidez total titulável, proteínas, compostos fenólicos totais, ácido clorogênico e capacidade antioxidante. O café tipo cereja natural apresentou a maior nota na avaliação sensorial, sendo considerado um café especial “Muito bom” pela SCA, enquanto o café tipo cereja descascado e tipo verde não foram considerados cafés especiais de acordo com a pontuação obtida na avaliação sensorial. Através do teste de correlação de Pearson foram observadas correlações significativas entre as propriedades físico-químicas analisadas e a pontuação global obtida na avaliação sensorial. Foram observadas correlações positivas para os parâmetros colorimétricos L* e a*, pH, sólidos solúveis, açúcares totais e açúcares não redutores, ainda, observaram-se correlações negativas foram verificadas para coordenada de cor a*, teor de água, cafeína, ácido clorogênico, trigonelina, condutividade elétrica e lixiviação de potássio. Dessa forma, várias características físico-químicas podem ser consideradas marcadores de qualidade para o café cru, podendo ser uma alternativa ou complementação para avaliação da qualidade sensorial desses cafés.Palavras-chave: Café especial. Qualidade sensorial. Composição. Marcadores.
Productivity and grain size of coffee grown in different weed management systems
(Editora da Universidade Estadual de Maringá - EDUEM, 2021-03-09) Zaidan, Úrsula Ramos; Campos, Renata Cássia; Faria, Rodrigo Magalhães; Zaidan, Iasmine Ramos; Souza, Wendel Magno de; Santos, Ricardo Henrique Silva; Freitas, Francisco Cláudio Lopes de
Intensive weed management is one of the most common practices in coffee cultivation areas. Consequently, some problems, such as soil degradation and the selection of herbicide resistant weed, have increased over time, but, if properly managed, weeds at coffee planting inter-rows can offer benefits of erosion control, nutrient recycling and crop sustainability. The aim of this study is to evaluate the effect of different weed management strategies on the productivity and coffee grain size, i.e., quality. The experiment is installed onto a resprouting Coffea arabica L. site, four years after it was established. Treatments are implanted at planting inter-row Urochloa ruziziensis, Pueraria phaseoloides, and spontaneous vegetation maintained by mowing, herbicides, and weeding. To measure dry matter accumulation, samples are taken with a 0.25 m2 square template at plots maintained by mowing and herbicide application. To evaluate the yield and granulometry, coffee fruits are harvested, processed and classified in a set of 14 sieves (grouped in flat or “moca” shapes). The methods of controlling herbicide and weeding show significance in relation to grain production, with the production of grains having a higher market value standing out, when compared with the other treatments. The accumulation of dry matter above soil, in treatments with herbicides and spontaneous vegetation positively influenced the early coffee productivity (2018), and with U. ruziziensis and spontaneous vegetation, positively influenced the productivity of late harvest (2019). The accumulation of dry matter on the soil tends to be positively linked to coffee productivity, especially in periods when there is a shortage of rain in the region under study; however, it cannot be stated that this influence relationship (causality) has a direct positive effect between dry matter mass production and productivity of future coffee plantations.
Productivity and grain size of coffee grown in different weed management systems
(Editora da Universidade Estadual de Maringá - EDUEM, 2022-08-15) Zaidan, Úrsula Ramos; Campos, Renata Cássia; Faria, Rodrigo Magalhães; Zaidan, Iasmine Ramos; Souza, Wendel Magno de; Santos, Ricardo Henrique Silva; Freitas, Francisco Cláudio Lopes de
Intensive weed management is one of the most common practices in coffee cultivation areas. Consequently, some problems, such as soil degradation and the selection of herbicide resistant weed, have increased over time, but, if properly managed, weeds at coffee planting inter-rows can offer benefits of erosion control, nutrient recycling and crop sustainability. The aim of this study is to evaluate the effect of different weed management strategies on the productivity and coffee grain size, i.e., quality. The experiment is installed onto a resprouting Coffea arabica L. site, four years after it was established. Treatments are implanted at planting inter-row Urochloa ruziziensis, Pueraria phaseoloides, and spontaneous vegetation maintained by mowing, herbicides, and weeding. To measure dry matter accumulation, samples are taken with a 0.25 m2 square template at plots maintained by mowing and herbicide application. To evaluate the yield and granulometry, coffee fruits are harvested, processed and classified in a set of 14 sieves (grouped in flat or “moca” shapes). The methods of controlling herbicide and weeding show significance in relation to grain production, with the production of grains having a higher market value standing out, when compared with the other treatments. The accumulation of dry matter above soil, in treatments with herbicides and spontaneous vegetation positively influenced the early coffee productivity (2018), and with U. ruziziensis and spontaneous vegetation, positively influenced the productivity of late harvest (2019). The accumulation of dry matter on the soil tends to be positively linked to coffee productivity, especially in periods when there is a shortage of rain in the region under study; however, it cannot be stated that this influence relationship (causality) has a direct positive effect between dry matter mass production and productivity of future coffee plantations.
Propriedades físicas dos grãos de café moca durante o processo de torra
(Universidade Federal de Viçosa, 2016-02-20) Campos, Renata Cássia; Corrêa, Paulo Cesar
Objetivou-se com este trabalho avaliar e modelar as propriedades físicas do grão de café moca em diferentes condições de torra, além da avaliação de qualidade da bebida e posterior comparação ao grão de café convencional (chato). Foram utilizados grãos de café arábica com teor de água inicial de 0,104 kg a kg ms-1 , torrados em um torrador de queima de gás direto com cilindro rotativo a 45 rpm. Foram fixadas 5 temperaturas do ar no interior do cilindro (220, 240, 260, 280 e 300 oC) e o tempo de processamento de 10 minutos para fins de modelagem. Foram utilizadas amostras de 300 g. O teor de água e as propriedades físicas (volume, área superficial, massa específica) do grão foram determinadas a cada 20 s, e a cor ao final da torra. Modelos empíricos foram ajustados para representar a variação das propriedades em função do teor de água. Observou-se que o teor de água diminuiu linearmente durante à torra, tendendo à estabilização ao final do processo. Verificou-se o aumento das medidas características dos grãos com o tempo e temperatura de torra, caracterizando aumento volumétrico e área superficial dos mesmos. O aumento verificado foi de 98% e 58% respectivamente à 300oC. A expansão volumétrica foi modelada em relação ao teor de água, porém os modelos matemáticos sugeridos pela literatura não se ajustaram aos dados experimentais. Dessa forma, foi proposto um novo modelo intitulado Campos-Copace que se ajustou satisfatoriamente aos dados. Com relação à cor, quanto maior a temperatura de torra, maior o escurecimento dos grãos e intensificação da cor castanha. Foram, comparadas as propriedades físicas supracitadas aos grãos chatos e verificou-se que o moca perdeu menos água e consequentemente, menos massa, porém apresentou maior expansão volumétrica. Apesar de alguns dos modelos matemáticos anteriormente sugeridos (para expansão volumétrica) se ajustarem aos dados experimentais do café chato, Campos-Copace apresentou melhor ajuste que os demais; sendo assim, este modelo mais indicado para caracterizar a expansão volumétrica de café de uma forma geral. No teste de xícara realizado, observou-se que o grão chato apresentou melhor avaliação global de bebida e o grão moca apresentou melhor pontuação com relação à doçura. Dessa forma pode ser verificada a diferença entre os dois tipos de café e a influência das propriedades físicas no processo de qualidade final do produto.
Utilização de radiação infravermelha para medir a energia de ativação da secagem de grãos de café descascados
(Embrapa Café, 2014) Zaidan, Úrsula Ramos; Paulo Cesar Corrêa; Campos, Renata Cássia; Zaidan, Iasmine Ramos
Objetivou-se com este trabalho determinar a energia de ativação da secagem dos grãos de café beneficiados por radiação a alta temperatura na posição convexa.
Variação das características físicas de grãos de café moca durante à torra
(Embrapa Café, 2015) Campos, Renata Cássia; Corrêa, Paulo Cesar; Zaidan, Úrsula; Bustos, Daniel; Fernandes, Cristian Costa; Moura, Brenda Ribeiro
O objetivo do presente trabalho foi avaliar a variação dos parâmetros relacionados à forma durante o processo de torra de grãos de café moca.
Variação das características físicas de grãos de café moca durante à torra
(Embrapa Café, 2014) Campos, Renata Cássia; Corrêa, Paulo Cesar; Bustos, Daniel; Zaidan, Úrsula; Fernandes, Cristian Costa
O objetivo do presente trabalho foi avaliar a variação dos parâmetros relacionados a forma durante o processo de torra de grãos de café moca.