最优化的蒸馏器和工业甘蔗精神从佛得角和西阿拉,巴西

文摘

甘蔗的精神是最受欢迎的酒精饮料消费的一些佛得角。佛得角的甘蔗产业精神是主要基于古老的实践操作没有监督没有有效控制生产过程。这项工作的目的是评估样品的工业和蒸馏器甘蔗的精神从佛得角和西阿拉,巴西使用主成分分析。32的精神分析,样品20从佛得角群岛地区从西阿拉和12个,巴西。巴西的样品来自西阿拉七蒸馏器和五个工业精神。组件分析这些研究包括以下:挥发性有机化合物(正丙醇、异丁醇、isoamylic,更高的酒精,酒精品位、乙醛、乙酸、乙酸);铜;和硫酸盐。

1。介绍

甘蔗精神,或巴西朗姆酒,是一个典型的巴西蒸馏饮料(1,2]。这种精神是第二大消费酒精饮料在中国和世界上第三大消费。有近30000巴西朗姆酒巴西的生产者和超过5000巴西朗姆酒品牌可以在市场(3]。

在佛得角,甘蔗的精神,grogue是饮料生产主要由古老的做法,没有监督,没有有效的控制生产过程。确保质量的grogue,有必要纠正偏差的整个生产过程。佛得角,因为仍然没有地方立法,根据巴西法律结果评估。

数学和统计方法的分析可以用于不同的科学目的,选择最合适的测量和过程等化学实验或获得更准确的分析得到的信息。根据任何特定的需求研究,化学计量学可以用来分析信号处理,实验计划和优化、模式识别、数据分类、多元校正,和/或监控和各种流程建模,在其他应用程序(4- - - - - -7]。

最优化分析的第一步是绘制数据在多维空间中,分组具有类似特征的数据表明,有一些自然的这些数据点之间的关系。因此,特色鲜明的群体会有区别。

探索多变量分析是在一个矩阵,数据被组织在一个电子表格”“样本”“在一个矩阵变量的结果(8,9]。

两种方法被应用:监督方法,应用类的样本是已知的,这些数据是用于构建模型;无监督方法,应用在没有以前的知识样本分类和分组根据样品的分析获得的数据。

对于模式识别,通过分层聚类分析可以应用最优化方法(HCA)或通过主成分分析(PCA)。这些技术都是基于假设相似的样本将被绘制在多维空间紧密比不同的样品8- - - - - -10]。

主成分分析最初是在1901年被皮尔森,随后各科学领域应用的霍特林(8- - - - - -10]。

主成分分析包括重新定义一个轴的坐标系统,使之更方便的分析一个给定的样本集。也就是说,生成原始变量,通过线性组合,主成分,获得最大方差的减少订单。因此,第一主成分比第二主成分统计信息,而反过来,比第三主成分,有更多的统计信息等等。这种方法允许减少维数的代表点的样本9,11]。

的图像主成分1和主成分2提供了数据点的观察窗口维空间。主成分分析也可以用来判断原始变量选择的重要性。原始变量接收权重最高,或者加载,第一主成分的线性组合,因此最重要的从统计学的观点。多元统计的专业工作的任务是解释图上的点分布的主要组件和识别原始变量最重量的最重要的主成分的线性组合(11,12]。

技术层次聚类样本之间的连接,产生类似的系统树图中样品被组合在一起,这个相似点之间的距离的函数。

这项工作的目标是开发分析方法对甘蔗的化学表征精神,利用多变量分析来区分精神根据他们的起源,质量,品种和类型。

2。实验

2.1。仪表

日本岛津公司气相色谱仪(模型GC-17A-FID)用于挥发性有机化合物的测定存在于样品的甘蔗的精神。使用的色谱柱是一个DB-5 (30mx 0.250.25毫米的ID,毫米厚膜固定相dimethylsiloxane苯5%和95%)。

Dionex离子色谱仪(ics - 3000)是用于阴离子物种的决心。使用的色谱柱是一个AS18列(25厘米4.0毫米和一个曾经suppressor-Ultra与抽烟毫米)。其他组件包括一个使用电导检测器,25岁μL循环,和一个氢氧化钾(KOH)洗脱液生成器。

铜分析使用一个同步电感耦合等离子体光学发射光谱仪与轴向和径向的观点(最适条件4300系列,珀金埃尔默)。

酸消解时进行消化的块(Tecnal,电力、SP、巴西)配备聚四氟乙烯容器。

2.2。试剂、解决方案和样品

使用的所有试剂均为分析纯,水(电阻率为18.2MΩcm)在Milli-Q净化系统(微孔,贝德福德,妈,美国)。

样本收集的三个岛屿的佛得角(圣地亚哥,圣安和布拉瓦)和同样来自巴西(西阿拉)。表1介绍了用于这项工作和识别符号样本样品根据地区和所使用的制造过程。

分析纯溶剂使用。乙醇(VETEC,里约热内卢,巴西)99.5%的纯度。使用的分析标准,这都是99.9%的纯除非另外注明,如下:乙醛(VETEC,里约热内卢,巴西);正丙醇(美国默克公司);乙酸乙酯(美国默克公司);异丁醇(美国默克公司);丁醇(美国默克公司)和异戊醇(美国默克公司)。

股票的铜水溶液(1000毫克l⁻¹)购买的记述有机物(美国新泽西州)。分析校准曲线是准备用1.0,5.0,10,12毫克l⁻¹解决方案的铜1.4摩尔l⁻¹HNO₃。

2.3。程序

挥发性化合物的分析,烤箱的温度程序如下:3分钟的初始温度40°C的速度提高5°C最小值⁻¹到65°C,其次是50°C的速度最小值⁻¹最终温度为200°C。注入器和检测器的温度为200°C和300°C,分别。直接注入样品进行分离模式,1毫升的样品注入进行气相色谱分析。

硫酸分析使用一个洗脱程序描述如下:7.2更易在0和10分钟之间,增加到13.2分钟,更易与44更易增加了13.44分钟,保持在44更易直到15.0分钟。列温度是40°C。当前40 mA和导电率是0.6μ年代。

铜研究消化后的样品。整除2.0毫升的甘蔗精神和2.0毫升HNO₃68% (w / w)被转移到一个聚四氟乙烯容器。消化的加热程序块调整增加温度为120°C 3 h。

HCA实施在R使用统计软件包14,15执行)和使用的一种变体病房的联系方法16),采用欧几里德距离作为不同的措施。PCA实现使用FactoMineR(因子分析和数据挖掘与R)包(17]。FactoMineR中用于实现主成分分析的方法详细描述其他地方(18]。FactoMineR的解决方案,最大化的方差投影点被选中。尽管旋转算法可以帮助改善的主要组件的可解释性,FactoMineR方法不适用任何旋转以保持其最佳属性,投影点的方差的最大化。

3所示。结果与讨论

色谱分离的组件的结果出现在佛得角如图1。这是观察到的总分离组件发生在一个运行时的4分钟。在更高的醇,异戊醇峰的面积显著不仅成为最大的而且因为它揭示了同分异构体的混合物(n-amyl和异戊醇)。

每个组件的浓度进行评估根据巴西法律使用色谱分析中获取的值。结果如表所示2。

乙醛含量是一个重要的参数在控制加工质量的精神。在佛得角的精神,乙醛含量平均20吨和15.2毫克/ 100毫升AA工业和蒸馏器灵,分别。巴西的精神,乙醛的平均含量分别为21.8和11.9毫克/ 100毫升AA蒸馏器和工业,分别(表4)。一些精神样本佛得角(V3, V5, V7中,V13第十九节)和巴西(B10和energisk B18)超过30毫克/ 100毫升的极限AA巴西立法规定。

根据阿尔梅达和Barreto,正丙醇的水平和质量之间的相关性的精神,这样的存在较高水平的正丙醇发生在低质量的精神(19]。在这部作品中,最高水平的正丙醇在佛得角的蒸馏器灵被发现。

在醇中确定巴西精神,异戊醇是主要的,平均浓度为50.2毫克/ 100毫升AA和120.3毫克/ 100分别毫升AA工业和蒸馏器的精神。在佛得角的精神,平均是100.2毫克/ 100毫升AA和164.4毫克/ 100毫升AA蒸馏器和工业精神,分别。

的总和高酒精浓度低,除了一些佛得角样品(C8、C17和甜),超过了限制允许由巴西立法(20.,21]。

精神生产的铜蒸馏器是在高需求,因为他们的独特的味道22]。然而,铜的数量在这些精神一直关心的健康问题可能会导致当该元素出现在高浓度(23]。农业部、牲畜和供应(MAPA)设置一个最大限度的5毫克L⁻¹蒸馏过程(21]。

铜浓度的样品显示,超过百分之五十的佛得角蒸馏器灵水平高于5.0毫克的最大水平⁻¹。在巴西的精神中,只有两个样品超过了最高水平。

一个提议降低铜含量佛得角的精神取代铜与不锈钢罐蒸馏器,从而消除铜盐的存在可以溶解的酸蒸汽蒸馏过程中,到最后的馏分油(24]。

其他与巴西精神的研究表明高醇的浓度可能取决于该地区(表3)。

Nascimento等人研究了组件获得的精神从圣保罗和浓度的135.62和187.42毫克/ 100毫升AA铜罐蒸馏器和不锈钢剧照,分别。在这个工作平均为235.2毫克/ 100毫升AA的蒸馏器灵西阿拉(表3)获得了13,25]。

图2显示了甘蔗精神的系统树图的基础上,选择变量。可以观察到的四个主要团体的形成分离巴西甘蔗精神的佛得角。指出,蒸馏器从佛得角甘蔗的精神,以及一些巴西的,集中在第一组(第一个分支),巴西工业精神有明显的剖面与佛得角工业精神。

根据向量穆尼奥斯et al .,最远的从零对应于最大的变量影响主成分值,而向量接近零显示变量没有影响主成分(26]。

在这项研究中,据透露,最大的变量影响主成分1和2是硫酸盐和高级醇、异丁醇和isoamylic酒精(表4)。

在载荷图(图3),主成分1和2有正面和负面的价值。主成分1表明,高级醇、异丁醇和isoamylic酒精,在高水平的甘蔗精神从佛得角相比,那些来自巴西。两个主成分1和2提出了高水平的高级醇在从巴西甘蔗酒。

在“分数”的图像(图4),可以观察到主成分1把巴西(B)甘蔗的精神源自佛得角(V)和巴西行业生产和蒸馏器灵之间的歧视。这些观察到的子组是由于质量控制的差异,观察到,工业精神从巴西有一个非常狭窄的概要,工业精神从佛得角表现出更高的分散。

PCA是一个有用的技术在高维数据中寻找模式和绘制这些数据强调之间的异同点。第一个组件占大多数的变化数据,和每个成功组件占下可能的最高的方差(即是正交的约束。,不相关的)前面的组件27]。

在主成分分析中,数据矩阵分解为分数和载荷矩阵。得分向量描述之间的关系模型中样本子空间,和载荷向量描述模型中的每个描述符的重要性。

对于这个工作,主成分1描述了24.49%的原始信息和主成分2描述了23.75%。主成分1和2的累积百分比为48.24%。四个主成分被要求描述原始数据的70.78%。

4所示。结论

最优化分析提取了更多的信息进行数据分析,促进的解释结果与更大的安全性和可靠性。

结果表明,两种层序聚类和主成分分析能够单独的甘蔗精神来自佛得角巴西甘蔗精神,从而突出的差异两国生产甘蔗的精神。

蒸馏器和工业样品,PCA分析表明甘蔗精神从佛得角是不同的,而从巴西甘蔗酒更紧密组合,表明更大的控制在巴西甘蔗精神生产。

确认

作者感谢CNPq,斗篷,和金融支持和FUNCAP a . n . s . Dantas本人交出密码,c·b·维达尔a·c·a·利马d .问:甜瓜奖学金。

引用

1. f·w·b·德·阿基诺s . Rodrigues r . f . Do Nascimento, a . r . s . Casimiro”同时测定甘蔗衰老标记的精神,“食品化学,卷98,不。3、569 - 574年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. f·w·b·阿基诺·l·m·Boso d·r·卡多佐和d·w·弗朗哥,”氨基酸的甘蔗精神(巴西朗姆酒)、朗姆酒和威士忌,”食品化学,卷108,不。2、784 - 793年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. s . a . v . Tfouni r·m·d·马查多m . c . r . Camargo s .惠普Vitorino e .韦森特和m . c·f·托莱多,”巴西朗姆酒中多环芳烃的测定高效液相色谱荧光检测,”食品化学,卷101,不。1,第338 - 334页,2006。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. c . a . Galinaro d·r·卡多佐,d . w·弗朗哥”的多环芳烃在巴西甘蔗精神:从nonburned巴西朗姆酒生产之间的歧视,燃烧甘蔗作物,”农业与食品化学杂志》上,55卷,不。8,3141 - 3147年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. a . Ilin和t . Raiko实用的主成分分析方法的缺失值,“机器学习研究杂志》上11卷,第2000 - 1957页,2010年。视图:谷歌学术搜索
6. h . d . w . z Lu他和l . y .董”空气质量监测网络的性能评估使用主成分分析和聚类分析,“建筑与环境,46卷,不。3、577 - 583年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. a·p·费尔南德斯·m·c·桑托斯·g . Lemos m·m·c·费雷拉,a . r . a . Nogueira和j·a . Nobrega”模式识别应用于矿物特征的巴西咖啡和甘蔗的精神,“Spectrochimica Acta-Part B,60卷,不。5,717 - 724年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. f .小量j . Josse美国勒,j . Mazet FactoMineR:多元探索性数据分析和数据挖掘与R R包版本1。16日,2011年,http://CRAN.R-project.org/package=FactoMineR。
9. a . c .加入多变量分析方法Wiley-Interscience,纽约,纽约,美国,2002年。
10. 孔特雷拉斯,o . Barbosa-Garcia j·l·Pichardo-Molina et al .,”筛查方法的识别搀假和假龙舌兰酒通过紫外可见光谱和化学计量学,”食品研究国际,43卷,不。10日,2356 - 2362年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. 傅y, L.-T。Lim和y Kakuda最优化分析的气相色谱数据调查enological bag-in-box白葡萄酒的参数受到存储时间和温度的影响,“化学计量学杂志》,25卷,不。11日,第619 - 610页,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. j . Kumirska n . Migowska m . Caban a . Plenis和p . Stepnowski“最优化分析优化衍生化气chromatography-based程序,”化学计量学杂志》,25卷,不。12日,第643 - 636页,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. r . f . Nascimento d·r·卡多佐b·s·利马否决权和d·w·弗朗哥,”Influencia材料做alambique na composicao quimica das aguardentes de cana-de-acucar”Quimica新星21卷,第739 - 735页,1998年。视图:谷歌学术搜索
14. R开发核心团队,接待员:统计计算的语言和环境,R统计计算的基础,维也纳,奥地利,2007年,http://www.R-project.org/。
15. R开发核心团队,接待员:统计计算的语言和环境,R统计计算的基础,维也纳,奥地利,2011年,http://www.R-project.org/。
16. j·h·沃德,“分层分组优化一个目标函数,《美国医学会杂志》58卷,第254 - 236页,1963年。视图:谷歌学术搜索
17. f .小量j . Josse美国勒,j . Mazet FactoMineR:因子分析和数据挖掘与R R包1.12版,2009年,http://www.CRAN.R-project.org/package=FactoMineR。
18. 勒,j . Josse f·胡森,“FactoMineR: R包多变量分析,”杂志的统计软件,25卷,不。1队,2008页。视图:谷歌学术搜索
19. m·e·w·阿尔梅达和h·h·c·Barreto“优越的em aguardente德迦南,可以cromatografia em熔丝gasosa”阿道夫•鲁茨航空杂志上做网页31卷,第124 - 117页,1971年。视图:谷歌学术搜索
20. 巴西。Ministerio da水资源,Pecuaria e Abastecimento,德德04/09/1997 Decreto n。2314。
21. 巴西。Ministerio da水资源Pecuaria e Abastecimento Instrucao Normativa N 13德2005年德junho de 29日。巴西利亚:Diario Oficial da Uniao。
22. d·r·卡多佐b . s . Lima-Neto d·w·弗朗哥,“Influencia材料做destilador na composicao quimica das aguardentes德迦南。第二部分,“Quimica新星26卷,第169 - 165页,2003年。视图:谷歌学术搜索
23. a·j·b·利马·m·g·卡多佐m . c . Guerreiro和f·a·皮门特尔”Emprego做carvao ativado对位remocao de cobre em巴西朗姆酒,”Quimica新星,29卷,第250 - 247页,2006年。视图:谷歌学术搜索
24. j . v .韦伯“Ethylcarbamate在食品和饮料,”环境化学字母Rewiew7卷,第247 - 233页,2008年。视图:谷歌学术搜索
25. j . r . f . Nascimento c .品牌b s利马否决权,d . De Keukeleire d·w·弗朗哥,”定性和定量的高效液相色谱分析醛在巴西甘蔗酒和其他蒸馏酒精饮料,”杂志的色谱,卷782,不。1,13-23,1997页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
26. a . m .穆尼奥斯,g . v . Civille和b·t·卡尔感官评价在质量控制Van Nostrand Reinhold,纽约,纽约,美国,1992年。
27. n Mashal和a . Kasirer“主成分分析研究的视觉和语言隐喻理解自闭症儿童学习障碍,”发育障碍的研究,33卷,不。1,第282 - 274页,2012。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

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