Desenvolvimento de uma metodologia eletroanalítica para classificação de bebidas do café arábica usando um protótipo de potenciostato multicanal lab-made

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dc.contributor.advisor1Ferreira, Rafael de Queiroz
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-5190-8508
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5053247764430323
dc.contributor.authorSilva , Tárcila Mathiasso Nascimento da
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0009-0007-9040-6168
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4931631664124833
dc.contributor.referee1 Rosa, Thalles Ramon
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-9913-5885
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2629035369494897
dc.contributor.referee2 Filgueiras, Paulo Roberto
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-2617-1601
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1907915547207861
dc.date.accessioned2026-01-22T14:58:33Z
dc.date.available2026-01-22T14:58:33Z
dc.date.issued2025-03-13
dc.description.abstractArabica coffee is widely traded and recognized for its high quality. Before reaching the final consumer, Arabica coffee undergoes a rigorous sensory evaluation by qualified professionals known as Q-graders. This analysis classifies coffee into “Finas” and “Fenicadas” beverages and plays a crucial role in determining the commercial value of the coffee. Given that the quality of the beverage is directly related to its chemical composition, this study describes the development of an electroanalytical methodology combined with chemometrics for the classification of Arabica coffee beverages. Cyclic voltammetry was used in conjunction with commercially available gold screen-printed electrodes (BT250). The electrodes underwent a cleaning and conditioning process to reduce operating costs and enhance stability using 0.5 mol L−1 H2SO4. Voltammetric data from 210 Arabica coffee samples were analyzed using partial least squares discriminant analysis (PLS-DA). The training set produced excellent metrics, with an error rate of only 7%. The external test set showed an error rate of 12%. Parallel to this methodology, a lab-made multichannel potentiostat prototype was developed, designed with an exclusive electronic circuit and a structure manufactured using 3D printing. The equipment features 10 channels, allowing for consecutive analyses. The methodology applied in the benchtop potentiostat was also implemented in this prototype. The results obtained for the training set indicated an error rate of 4.77%, while the test set recorded an error rate of 22%. The expectation is that the prototype will achieve metrics comparable to those obtained with the conventional benchtop potentiostat. The results indicate a promising future for the integration of voltammetric and chemometric techniques in the classification of Arabica coffee beverages.
dc.description.resumoO café Arábica é amplamente comercializado e reconhecido por sua alta qualidade. Antes de chegar ao consumidor final, o café arábica é submetido a uma rigorosa avaliação sensorial por profissionais qualificados, conhecidos como Q-graders. Esta análise classifica o café entre bebidas Finas e Fenicadas, o que permite a determinação do valor comercial do café. Considerando que a qualidade da bebida está diretamente relacionada à sua composição química, este estudo descreve o desenvolvimento de uma metodologia eletroanalítica associada à quimiometria para a classificação de bebidas de café arábica. A voltametria cíclica foi utilizada em conjunto com eletrodos comerciais impressos em ouro (BT250). Para reduzir os custos operacionais e melhorar a estabilidade, os eletrodos foram submetidos a um processo de limpeza e condicionamento, utilizando H2SO4 0,5 mol L−1. Os dados voltamétricos de 210 amostras de café arábica foram submetidos a uma análise discriminante por mínimos quadrados parciais. O conjunto de treinamento produziu excelentes métricas, com uma taxa de erro de apenas 7%. O conjunto de teste externo apresentou taxa de erro de 12%. Paralelo a essa metodologia, foi desenvolvido um protótipo de potenciostato multicanal de fabricação lab-made, projetado com um circuito eletrônico exclusivo e estrutura confeccionada por impressão 3D. O equipamento contém 10 canais, permitindo a realização de análises consecutivas. A metodologia aplicada no potenciostato de bancada foi também implementada nesse protótipo. Os resultados obtidos para o conjunto de treinamento indicaram uma taxa de erro de 4,77%, enquanto o conjunto de testes registrou uma taxa de erro de 22%. A expectativa é que o protótipo alcance métricas comparáveis às obtidas com o potenciostato de bancada convencional. Os resultados indicam um futuro promissor para a integração de técnicas voltamétricas e quimiométricas na classificação de bebidas de café arábica.
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/20816
dc.languagepor
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Química
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química
dc.rightsopen access
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectCafé arábica
dc.subjectVoltametria cíclica
dc.subjectClassificação
dc.subjectArabica coffee
dc.subjectCyclic voltammetry
dc.subjectClassification
dc.subjectPLS-DA
dc.subject.cnpqQuímica
dc.titleDesenvolvimento de uma metodologia eletroanalítica para classificação de bebidas do café arábica usando um protótipo de potenciostato multicanal lab-made
dc.title.alternativeDevelopment of an electroanalytical methodology for classification of arabica coffee beverages using a lab-made multichannel potentiostat prototype
dc.typemasterThesis
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