QUIMIOMETRIA APLICADA A ESPECTROS EM NIR COM CORREÇÃO MULTIPLICATIVA DE ESPECTROS
Edilton de Souza Barcellos (PG) 1, Cristiano Gomes de Faria (PG) 1
Henrique J. S. Sales2, Márcia Miguel Castro Ferreira (PQ) 1
palavras-chave: infravermelho próximo, partial least squares, msc
A indústria tem, de um modo geral, recorrido à Análise Multivariada, tanto na parte de operação através da utilização de cartas de controle aplicadas ao acompanhamento de processos, como na análise propriamente dita de seus produtos. No campo industrial das tintas e corantes vários métodos de análise química têm sido utilizados, sendo os resultados das informações requeridas obtidos, em grande parte por espectroscopia na região do infravermelho próximo (NIR).
A interpretação dos resultados que devem refletir a estrutura dos dados contidas nos diversos espectros obtidos torna-se mais consistente quando observada através da aplicação de métodos Quimiométricos, os quais permitem a análise simultânea de grandes conjuntos de dados. Além disso, existem várias técnicas coadjuvantes no campo da quimiometria que permitem uma simplificação da complexidade espectral intrínsica a certos processos químicos e/ou métodos instrumentais de análise. Nesse sentido, a aplicação de PLS (Partial Least Squares) na análise de espectros em NIR, permite a construção de modelos de previsão bastante úteis no acompanhamento da qualidade de produtos finais da indústria em geral.
Na área de tintas, utiliza-se surfactantes que atuam como dispersante e umectante para pigmentos. Várias análises devem ser feitas como o índice de hidroxila (IOH), porque o composto possui inicialmente hidroxilas livres que são bloqueadas durante a síntese do produto, a determinação de sólidos (dá informação sobre a porcentagem de material ativo no composto) e a determinação do teor de água (também relacionada com a atividade do composto).
Objetivos
O objetivo do presente trabalho foi, a partir de espectros NIR referente a 215 amostras, estabelecer comparações entre técnicas de transformação/preprocessamento usadas em quimiometria, com a finalidade de construir um modelo para prever as quantidades de sólidos, de NaCl, de H2O e do ïndice de hidroxila em um surfactante de nome comercial "DISPONIL 15 B" utilizado pela indústria Henkel.
O método usado na análise foi o PLS (Partial Least Squares), tendo sido conduzida do seguinte modo:
análise de cada conjunto de espectros referentes aos analitos de interesse por PLS1 sem correção de espectros.
utilização de PLS1 com correção de espectros por msc (multiplicative spectra correction)
seleção de variáveis para os casos 1 e 2 por Análise de componentes principais, e por critério de corte baseado nos valores máximos e mínimos do bloco Y.
Os resultados mostram que a correção por "msc" fornece resultados melhores do que nos casos em que a mesma não foi feita. Não obstante não haja diferença na variância acumulada no blco X, há um aumento da mesma no bolco Y. O erro final obtido em termos da soma dos quadrados dos erros de previsão é menor quando se aplica "msc". As tabelas a e 2 mostram os resultados obtidos sem e com correção, respectivamente.
Percent Variance Captured by PLS Model
-----X-Block----- -----Y-Block-----
LV # This LV Total This LV Total
---- ------- ------- ------- -------
1 99.33 99.33 42.59 42.59
2 0.31 99.64 18.22 60.81
3 0.14 99.78 13.37 74.18
4 0.13 99.91 9.23 83.41
5 0.02 99.93 11.16 94.57
Tab.1: Sem correção "msc" Tab.2: Com correção "msc"
Gráfico contendo espectro de uma das amostras
Malinowski, E. R. Factor Analysis in Chemistry, 2nd Ed., Wiley, New York, 1991.
Wold, S., Ruhe, A., Wold, H., Dunn, W. J.:SIAM J. Sci.Stat.Comput. 5(1984)735
[PICDT, FAPESP]