BR102021021622A2 - Equipamento para determinação do teor de proteína, óleo e umidade em grãos de soja utilizando infravermelho próximo. - Google Patents
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Abstract
Refere-se a um equipamento (1) que compreende uma caixa (3) quadrangular polimérica, de porte portátil, com sistemas de ventilação (4) laterais, bateria (B) para alimentação de sensor (2) de infravermelho próximo responsável por enviar os dados dos grãos de soja moídos, colocados em béqueres (9) sobre a janela (10) de medição localizada na tampa (11) de fechamento, por meio de módulo (8) para comunicação por tecnologia Bluetooth® de outros dispositivos mobiles com software capaz de determinar os níveis de proteína, óleo e umidade das amostras dos grãos de soja moídos.
Description
[001] Trata a presente solicitação de patente de invenção de um equipamento, de porte compacto, composto de hardware comercial e software com inteligência artificial próprio para a análise in loco dos teores de proteína, óleo e umidade nos grãos de soja.
[002] O campo de aplicação da invenção é toda a cadeia logística da soja, auxiliando, in loco e em tempo real, no controle de qualidade, segurança do alimento e rastreabilidade em cada modal que faz o transporte dos grãos de soja.
[003] Equipamentos aplicados na determinação dos níveis de proteína, óleo e umidade nos grãos de soja, sementes ou cereais, são equipamentos existentes em todo o mercado cuja maior parte se destinam a integrar máquinas de linhas industriais, ou a servir de inspeções pontuais para análises laboratoriais. Sendo todo o processo feito em laboratórios ou em salas de classificação em alguns pontos de embarque.
[004] Como já mencionado existem equipamento que determinam os teores de proteína, óleo e umidade em grãos e cereais baseadas nas tecnologias do infravermelho. Tal tecnologia, a espectroscopia no infravermelho próximo (NIR), é baseada na interação da radiação eletromagnética dessa região do espectro com a matéria, fornecendo informações analíticas qualitativas e quantitativas a respeito de uma amostra em questão (PASQUINI, 2018).
[005] Por tratar-se de um método não-destrutivo e limpo para caracterizar amostras, a espectroscopia NIR tem sido cada vez mais utilizada em diversas áreas como, por exemplo, na determinação de gorduras saturadas e insaturadas na indústria de processamento de alimentos (ADEWALE et al., 2014). Além disso, o desenvolvimento de espectrômetros NIR portáteis, cada vez menores, é uma tendência no setor agrícola porque permitem a obtenção de medidas no campo, tornando as análises mais simples e versáteis (SANTOS et al., 2013).
[006] O atual estado da técnica antecipa alguns documentos de patentes que versam sobre medições de proteína, óleo e umidade em grãos de soja como o documento WO 8911090 intitulado “MÉTODO E SISTEMA PARA MANIPULAR MATERIAIS DE AMOSTRAS, E.G. EM PLANTAS DE MISTURA, PARA ANÁLISE CENTRAL DAS AMOSTRAS” – amostras retiradas automática e frequentemente das saídas de silos em instalações de mistura, por ex. para misturas de forragem, são trazidos desembrulhados e sucessivamente para uma estação de análise NIR automática através de um sistema de transporte pneumático com trechos de tubo comuns substanciais entre aquela estação e os amostradores individuais. O risco associado de contaminação das amostras é neutralizado retirando e transportando porções de amostra que são muito maiores do que o necessário para a própria análise, e as grandes porções de amostra não são desperdiçadas, pois são devolvidas aos seus silos de origem por outro sistema de transporte pneumático. Assim, é possível operar com uma análise real on-line e, portanto, com suporte de computador, para efetuar as alterações necessárias nas receitas de mistura quase que imediatamente em resposta aos resultados da análise alterados. Vários equipamentos especializados de manuseio de amostras para tornar o sistema operativo são divulgados.
[007] A anterioridade descreve uma estação de análise NIR automática atrelada a um determinado conjunto de silos, que para operação necessita de todo uma infraestrutura de movimentação visando o transporte, por meio de esteiras, dos grãos até a referida estação de análise automática NIR reivindicada, o que demanda alto investimento e recursos. Além disso, essa solução não é passível de ser aplicada em outros locais que não aquele conjunto de silos.
[008] O documento PI 9306343 A intitulado “SISTEMA PARA ANÁLISE AUTOMÁTICA DE AMOSTRA E UM MÉTODO PARA PRODUZIR O SISTEMA INCLUINDO UMA UNIDADE DE LIMPEZA PARA UMA CABEÇA ÓPTICA MÓVEL” – inclui um moinho para triturar material de amostra para produzir material de amostra triturado; uma unidade analisadora para realizar a análise em linha do material de amostra fragmentado enviado e tendo um compartimento que mantém um sistema óptico tendo um vidro frontal com o sistema óptico realizando a análise em linha do material de amostra fragmentado enviado e uma câmara de recepção para receber o saída do material de amostra fragmentado do moinho; e um mecanismo para mover o invólucro em relação à câmara de recepção entre uma primeira posição na qual o vidro frontal fecha uma abertura de parede na câmara de recepção e uma segunda posição na qual o vidro frontal é limpo por um mecanismo de limpeza.
[009] O equipamento do documento acima simplifica o equipamento de laboratório reivindicado na primeira anterioridade, utilizando um moinho e um analisador automático NIR, posicionando ambos em série, formatando uma câmara receptora com vidro frontal que necessita de um mecanismo de limpeza, câmara essa móvel em relação a amostra. Apesar de menos custosa, esta solução ainda é limitada a trabalhar a conjuntos específicos de silos.
[010] É objetivo da presente invenção propor um equipamento para determinação do teor de proteína, óleo e umidade de grãos de soja utilizando infravermelho próximo capaz de fazer as mediações in loco, ou seja, no campo.
[011] É objetivo da presente invenção propor um equipamento portátil para determinação do teor de proteína, óleo e umidade de grãos de soja utilizando infravermelho próximo.
[012] É objetivo da presente invenção propor um equipamento para determinação do teor de proteína, óleo e umidade de grãos de soja utilizando infravermelho próximo, ágil e assertivo
[013] É objetivo da presente invenção propor um equipamento para determinação do teor de proteína, óleo e umidade de grãos de soja utilizando infravermelho próximo, que permite rastrear e auditar a cadeia produtiva da soja.
[014] É objetivo da presente invenção propor um equipamento para determinação do teor de proteína, óleo e umidade de grãos de soja utilizando infravermelho próximo, que possibilita ter a informação antes da carga chegar ao destino.
[015] É objetivo da presente invenção propor um equipamento para determinação do teor de proteína, óleo e umidade de grãos de soja utilizando infravermelho próximo capaz de fazer as medições em tempo real, otimizando a tomada de decisão em relação ao direcionamento da carga, aumentando, assim, a eficiência dessa cadeia.
[016] É objetivo da presente invenção propor um equipamento para determinação do teor de proteína, óleo e umidade de grãos de soja utilizando infravermelho próximo, de reduzida complexidade construtiva.
[017] É objetivo da presente invenção propor um equipamento para determinação do teor de proteína, óleo e umidade de grãos de soja utilizando infravermelho próximo de ótima relação custo x benefício.
[018] Trata de um equipamento para determinação do teor de proteína, óleo e umidade de grãos de soja utilizando infravermelho próximo, de porte compacto, montado em uma caixa que abriga todos os componentes necessários à sua operacionalidade de forma autônoma, incluindo um sensor NIR (infravermelho próximo) contíguo a uma janela de medição, localizada na tampa, sobre a qual é posicionado o recipiente, preferencialmente um béquer, com os grãos de soja moídos a terem o teor de proteína, óleo e umidade medidos, in loco, por meio de software comercial embarcado em dispositivo passível de comunicar por meio tecnologia sem-fio, preferencialmente Bluetooth®, com o referido equipamento.
[019] Na sequência são apresentadas as figuras para melhor explicar o pedido de patente de forma ilustrativa e não limitativa: Fig. 1: Vista em perspectiva do equipamento para determinação do teor de proteína, óleo e umidade de grãos de soja utilizando infravermelho próximo, com a janela do NIR aberta; Fig. 2: Vista em perspectiva do equipamento para determinação do teor de proteína, óleo e umidade de grãos de soja utilizando infravermelho próximo, com a janela do NIR fechada; Fig. 3: Vista em perspectiva explodida do equipamento para determinação do teor de proteína, óleo e umidade de grãos de soja utilizando infravermelho próximo; Fig. 4: Vista superior do equipamento para determinação do teor de proteína, óleo e umidade de grãos de soja utilizando infravermelho próximo; Fig. 5: Vista anterior do equipamento para determinação do teor de proteína, óleo e umidade de grãos de soja utilizando infravermelho próximo; Fig. 6: Vista lateral do equipamento para determinação do teor de proteína, óleo e umidade de grãos de soja utilizando infravermelho próximo; Fig. 7: Vista em perspectiva do equipamento para determinação do teor de proteína, óleo e umidade de grãos de soja utilizando infravermelho próximo, com a janela do NIR fechada, mostrando uso; Fig. 8: Fluxograma operacional do equipamento para determinação do teor de proteína, óleo e umidade de grãos de soja utilizando infravermelho próximo, com a janela do NIR fechada.
[020] O “EQUIPAMENTO PARA DETERMINAÇÃO DO TEOR DE PROTEÍNA, ÓLEO E UMIDADE EM GRÃOS DE SOJA UTILIZANDO INFRAVERMELHO PRÓXIMO”, motivo deste requerimento de patente de invenção, refere-se a um equipamento (1) que compreende uma caixa (3) quadrangular polimérica, de porte portátil, com sistemas de ventilação (4) laterais, bateria (B) para alimentação de sensor (2) de infravermelho próximo responsável por enviar os dados dos grãos de soja moídos, colocados em béqueres (9) sobre a janela (10) de medição localizada na tampa (11) de fechamento, por meio de módulo (8) para comunicação por tecnologia Bluetooth® de outros dispositivos mobiles com software capaz de determinar os níveis de proteína, óleo e umidade das amostras dos grãos de soja moídos.
[021] Mais particularmente, o equipamento (1) para determinação do teor de proteína, óleo e umidade de grãos de soja utilizando sensor (2) de infravermelho próximo é compreendido por uma caixa (3) quadrangular em material polimérico, de porte compacto que possibilita seu fácil manuseio e transporte, a qual comporta sistemas de ventilação (4) laterais para arrefecimento interno, compartimento (5) para bateria (B), acessada por tampa externa (6), porta USB (7), módulo (8) para comunicação por tecnologia Bluetooth® de outros dispositivos mobiles com o sensor (2) de infravermelho próximo, suprido de energia pela bateria (B), que mediante um processo prédeterminado de análise, é responsável por determinar os níveis de proteína, óleo e umidade das amostras dos grãos de soja moídos, devidamente acondicionados em béqueres (9), colocados sobre a janela (10) de medição localizada na tampa (11) de fechamento da referida caixa (3), janela (10) de medição essa, protegida por um anteparo (12) deslizante em guias laterais (13), a qual consiste em uma lâmina (14) em vidro transparente. Em uma forma de viabilização da invenção, o sensor (2) de infravermelho próximo, NIR, tem o comprimento de onda de 900 a 1700 nm. O software com inteligência artificial para o processamento de dados, embarcado em dispositivos mobiles como smartphones, tabletes ou computadores, desde que sejam dotados de módulo (7) para comunicação por tecnologia Bluetooth®, que capturam os referidos dados fornecidos pelo sensor (2) de infravermelho próximo
[022] Conforme ilustrado na figura 8, operacionalmente para a obtenção das medições de proteína, óleo e umidade dos grãos, em uma primeira etapa (E1) deve-se inserir uma quantidade da amostra de grãos de soja no moinho de grãos doméstico, qualquer que seja ele. Após colocar os grãos de soja no moinho, em uma segunda etapa (E2), a moagem deve ser feita por, no mínimo, um minuto, com duas seções de trinta segundos cada. Em uma terceira etapa (E3), deve-se esperar que amostra arrefeça, essa etapa dura em torno de 5 a 10 minutos. Na sequência, em uma quarta etapa (E4), a amostra deve ser dividida em três partes e inseridas dentro de recipientes de vidro de fundo plano e liso, preferencialmente béqueres. Em seguida, em uma quinta etapa (E5), se inicia a análise das amostras moídas no equipamento portátil. Utilizando o dispositivo mobile, em uma sexta etapa (E6), abre-se o software para efetuar as análises. Em uma sétima etapa (E7) conectar o sensor (2) de infravermelho próximo do equipamento com o software no dispositivo mobile via módulo (7) para comunicação por tecnologia Bluetooth® para captura dos dados da amostra no béquer. Para a captura dos dados, em uma oitava etapa (E8), coloca-se um béquer (B1, B2, B3) por vez na posição de leitura da amostra no equipamento e, ainda utilizando o software no dispositivo mobile, opera-se o sensor (2) de infravermelho próximo para a captura dos dados. No total (nona etapa - E9), são captados três vezes os dados da mesma amostra em cada parte separada após a moagem. Devido a amostra ter sido separada em três partes, o total de leituras somam nove (9). A Inteligência Artificial faz a predição dos resultados: a partir dos dados coletados, os mesmos são interpolados na inteligência artificial que está embutida no software. Após um tempo de, aproximadamente, três minutos de análise, os resultados de proteína, óleo e umidade nos grãos de soja são visualizados na tela do mobile em uma décima etapa (E10). É importante nomear e salvar a amostra após ser analisada, caso contrário, os resultados não serão armazenados pelo software. A apresentação dos resultados: o software mostra os resultados dos teores de proteína, óleo e umidade da amostra de grãos em porcentagem total (%) na amostra. O desvio padrão e o erro relativo da análise também são mostrados na tela dos resultados. Cabe destacar que o software realiza todo o processamento dos dados no próprio mobile, sem a necessidade de conexão com a internet.
[023] Modelos quimiométricos: os algoritmos da inteligência artificial embutidos no software consistem em modelos quimiométricos, os quais possuem uma função matemática para a predição dos teores de proteína, óleo e umidade nas amostras de grãos de soja moído (a partir de um treinamento feito anteriormente baseado em amostras de grãos previamente padronizadas).
Claims (2)
- “EQUIPAMENTO PARA DETERMINAÇÃO DO TEOR DE PROTEÍNA, ÓLEO E UMIDADE EM GRÃOS DE SOJA UTILIZANDO INFRAVERMELHO PRÓXIMO”, uma caixa (3) quadrangular em material polimérico, de porte compacto caracterizado por comportar sistemas de ventilação (4) laterais, compartimento (5) para bateria (B), acessada por tampa externa (6), porta USB (7), módulo (8) para comunicação por tecnologia Bluetooth® com outros dispositivos mobiles, com software com inteligência artificial para o processamento de dados, que capturam os referidos dados fornecidos pelo sensor (2) de infravermelho próximo, que mediante um processo pré-determinado de análise, é responsável por determinar os níveis de proteína, óleo e umidade das amostras dos grãos de soja moídos, devidamente acondicionados em béqueres (9), colocados sobre a janela (10) de medição localizada na tampa (11) de fechamento da referida caixa (3), janela (10) de medição essa, protegida por um anteparo (12) deslizante em guias laterais (13), a qual consiste em uma lâmina (14) em vidro transparente; o sensor (2) de infravermelho próximo, NIR, tem o comprimento de onda de 900 a 1700 nm.
- “EQUIPAMENTO PARA DETERMINAÇÃO DO TEOR DE PROTEÍNA, ÓLEO E UMIDADE EM GRÃOS DE SOJA UTILIZANDO INFRAVERMELHO PRÓXIMO”, de acordo com a reivindicação 1, é caracterizado pelo software embarcado com a inteligência artificial para o processamento de dados, instalado em um dispositivo mobile e que se comunica com o equipamento (1) por tecnologia Bluetooth®.
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