Desenvolvimento de filmes nanoestruturados de polímeros condutores aplicados a sensores gustativos para avaliação de cafés

Abstract

Este trabalho visou a determinação de composições de filmes poliméricos ultrafinos preparadas por automontagem com capacidade de classificar cafés de acordo com categorias de qualidade pré - estabelecidas, por impedometria elétrica e utilizando a técnica estatística de Análise de Componentes Principais. Foram estudados filmes baseados em polímeros condutores polianilina, seu derivado poli(o-etoxianilina), polipirrol, poli(3,4-etilenodioxitiofeno) e outros materiais, tais como poli(hexametileno biguanida), poli(metacrilato de sódio), ácidos graxos e derivados. Realizou-se crescimento de filmes destes materiais demonstrando a possibilidade de uso destes para fabricação de sensores automontados, e verificou-se que os filmes baseados em PANI e DBSA apresentam grandes potencial para automontagem de sensores pela alta taxa de crescimento. Os resultados de impedometria para filmes de PEDOT(PSS) alternado com PHMB(HCl) demonstraram que este material é muito promissor para avaliação de cafés. Medidas de impedometria elétrica em amplo espectro de freqüências e uso de fator de classificação baseado em variância permitiram determinar as melhores condições de operação dos sensores, visando a determinação da qualidade de cafés na forma de bebida pronta, e a seleção dos materiais que apresentam as melhores respostas. Foi também verificado e demonstrado experimentalmente que ocorre deposição de componentes advindos da bebida sobre os eletrodos com o tempo de uso, e que o processo usual de lavagem não é suficiente para remover esta deposição. Os resultados obtidos permitem a construção de um conjunto sensorial protótipo para classificação de cafés comerciais quanto à qualidade global, e o aprimoramento de um conjunto sensor para grãos defeituosos, cuja determinação não era até então possível em amostras de café torrado e moído.

This work aimed the investigation of ultra thin, polymeric film compositions made by the layer-by-layer deposition technique capable of coffee quality classification accordingly to stablished standards, using electrical impedance measurements and the statistical method Principal Component Analysis. Films made of polyaniline, ethylenedioxythiophene), poly(o-ethoxyaniline), poly(hexamethylene polypyrrole, biguanide), poly(3,4- poly(sodium methacrylate), fatty acids and derivatives, and other materials were studied. Films were grown showing the applicability of these materials to self-assembly of sensors based on polymeric materials. It was verified that PANI and DBSA has a great potential as materials for sensor construction by such process due to high rates of film growing. Itl was also observed that PEDOT(PSS) alternated with PHMB(HCl) was the better material combination for coffee evaluation. Impedance measurements in broad spectrum and use of variance-based ranking factors allowed selection of optimum operation frequency for each sensor, aiming the classification of brewed coffee by Global Quality and bean type. With this strategy, it was also possible to determine those materials that presented the best responses. Experimentally, it was shown that coffee deposition occurs on the electrode surface during the time of measurements, and proved that the usual washing procedure was not efficient to remove all adsorbed coffee compounds, being necessary the washing with detergents. The results of this work allows the construction of a sensor array to classify commercial coffees by Global Quality, and the optimization of a sensor array specialized on defective beans, which previously could not be determined on commercial samples of roasted coffees.