Aplicação da espectroscopia no infravermelho próximo para predição da viscosidade na etapa de deslignificação do processo produtivo de celulose

Abstract

Na busca por opções mais eficientes e confiáveis para caracterizar de maneira rápida e simples as propriedades da polpa celulósica, destaca-se o uso de técnicas não destrutivas, como a espectroscopia no infravermelho próximo (NIRS). O objetivo deste estudo foi aplicar a técnica NIRS para prever a viscosidade da polpa celulósica resultante da etapa inicial de deslignificação, que é parte do processo de branqueamento na produção de celulose. A intenção era avaliar a possibilidade de substituir o método de referência (NBR ISO 5351) pelo uso da técnica NIRS. Foram medidas as viscosidades de 132 amostras, das quais 104 foram utilizadas para construir um modelo de calibração multivariável (utilizando o método de mínimos quadrados parciais - PLS) e para realizar a validação cruzada, enquanto as 28 amostras restantes foram usadas para a validação externa. O equipamento NIR da marca Metrohm, modelo DS2500, foi utilizado para fazer as leituras na faixa de comprimento de onda entre 1000 e 2477,50 nm. O software escolhido para construir os modelos matemáticos foi o The Unscrambler, versão 10. Embora o algoritmo Jackknife tenha sido empregado para aprimorar os modelos, os resultados obtidos ainda apresentaram desempenho insatisfatório. Na validação externa, a previsão da viscosidade apresentou um erro médio relativo de 3% e um erro médio absoluto de 28 dm3/kg, em comparação com os resultados obtidos pelo método de referência.

In the search for new options for rapid, simple, and reliable characterization of cellulose pulp properties, non-destructive techniques stand out, such as Near-Infrared Spectroscopy (NIRS). The aim of this study was to apply the NIRS technique to predict the viscosity of cellulose pulp from delignification, the initial stage of bleaching in the cellulose production process, in order to assess the feasibility of replacing the reference method (NBR ISO 5351) with the NIRS technique. The viscosity of 132 samples was determined, with 104 being used for the construction of the multivariate calibration model (Partial Least Squares - PLS method) and cross-validation, and 28 samples used for external validation. The NIR equipment used was the Metrohm brand, model DS2500, and the software used for the construction of the mathematical models was The Unscrambler, version 10. Readings were taken in the range of 1000 to 2477.50 nm. The Jackknife algorithm was employed to improve the models, but they showed low performances. External validation resulted in a relative mean error of 3% and an absolute mean error of 28 dm3/kg in the viscosity prediction when compared to results obtained from the reference method.