Classificação de embalagens de papel por infravermelho e quimiometria

Abstract

Embalagens de papel são amplamente utilizadas comercialmente, possuindo diferentes propriedades e sendo produzidas por diferentes processos de acordo com o propósito da sua aplicação. Dessa forma, cada embalagem de papel possui características químicas particulares que permitem uma análise de sua composição e o emprego de métodos quimiométricos para rastrear e identificar propriedades de interesse do material, como seu fabricante e o tipo de papel utilizado. Foi utilizada neste trabalho a técnica de espectroscopia no infravermelho próximo por transformada de Fourier. Ela permite uma análise rápida, barata e não destrutiva da composição química da embalagem de papel, que é majoritariamente composta por celulose, lignina e hemiceluloses. Para realização das classificações utilizando o espectro de infravermelho, foram empregadas as ferramentas quimiométricas de análise multivariada como a Análise por Componentes Principais (PCA, do inglês Principal Component Analysis) e Análise Discriminante por Mínimos Quadrados Parciais (PLS-DA, do inglês Partial Least Square Discriminatory Analysis). As amostras analisadas para a construção do conjunto de calibração foram fornecidas por diferentes empresas produtoras de papel e cedidas pela BAT Brasil, e as amostras utilizadas na validação externa foram obtidas no comércio local e também fornecidas pela BAT Brasil. Os resultados obtidos por este método mostram que é possível classificar com 100 % de acurácia os tipos de papel contidos na calibração, validação interna e externa e indicar as amostras que estão fora do escopo do modelo. Baseando-se nestes resultados, a ferramenta desenvolvida foi promissora e teve capacidade de classificar diferentes tipos de embalagens de papeis, podendo ser empregada em indústrias que produzem e que recebem este material, assim como ser utilizadas para gerar inteligência de negócio.

Paper packaging are widely used commercially. They have different properties and suffer different process that change according to the application purpose. Each packing and paper type contains particular chemical information that allows a chemical analysis associated with chemometrics to track and identify the material characteristics of interest, as well as they manufacturer and paper type used. Near-infrared spectroscopy by Fourier Transform technique was used on this project, enabling a quick, cheap, easy and non-destructive method, since the paper chemical properties are mostly derived from cellulose, lignin and hemicelluloses, which are organic compounds easily detected by the proposed method. Classification was accomplished using infrared spectra through chemometrics tools such as Principal Component Analysis (PCA) and Partial Least Square Discriminant Analysis (PLS-DA). Calibration set analyzed samples were obtained through different paper producing companies and provided by BAT Brazil, as well as the ones used on external validation was obtained from local market. Results showed paper type classification with 100 % accuracy and indicated out of model scope samples. Based on the results, Developed tool is very promising, it was able to classify different paper types and can be used by paper producing industries as well as companies that receive this material.