Cientistas da Embrapa Milho e Sorgo (MG) e da empresa Spectral Solutions desenvolveram um método portátil de avaliação da composição química de grãos moídos de milho e de sorgo. A tecnologia utiliza a espectroscopia NIR, baseada na luz infravermelha, que além de não destruir as amostras, reduz os custos do processo, com segurança, higiene e eficiência. O modelo de análise portátil, utiliza o MicroNIR, um equipamento com tamanho semelhante ao de uma caneta, e pode ser instalado para leitura diretamente em celulares, tablets ou outros dispositivos via bluetooth.
O sistema utiliza sensores miniaturizados que mantêm a precisão em um formato compacto, possibilitando análises rápidas e em tempo real, sem necessidade de reagentes químicos. Com isso, facilita a tomada de decisão no campo, armazém ou indústria. O Sistema Portátil NIR de análise é resultado da união entre o conhecimento químico, agronômico e a base de dados de cultivares de milho e de sorgo da Embrapa com a tecnologia de hardware e de software da empresa parceira.
Apresentação
A apresentação do Sistema Portátil de Análise da Composição Química de Grãos de Milho e Sorgo via Espectroscopia NIR acontece no dia 11 de março, às 8 horas da manhã, durante a comemoração do aniversário de 50 anos da Embrapa Milho e Sorgo.
De acordo com Frederico Botelho, chefe de Transferência de Tecnologia da Unidade, “essa é uma inovação que redefine os processos de análises dos produtos, trazendo agilidade, segurança e qualidade. Uma entrega ao setor agroindustrial que certifica a missão da Embrapa de transformar o conhecimento científico em ferramentas práticas”.
“O objetivo foi criar modelos de calibração robustos que considerassem a diversidade do clima, do solo e de diferentes cultivares de milho e sorgo plantadas no Brasil, garantindo que o equipamento funcione com precisão em qualquer região do País”, relata a pesquisadora da Embrapa Milho e Sorgo Maria Lúcia Simeone.
O desenvolvimento dessa técnica foi motivado pela necessidade de superar as limitações dos métodos laboratoriais tradicionais, mais lentos, caros e muitas vezes destrutivos. “O setor agrícola precisava de uma solução capaz de garantir a qualidade nutricional do grão, baseada nos teores de proteína, de óleo e de amido, de forma instantânea para melhorar o armazenamento e o processamento”, diz Simeone.
O Sistema Portátil NIR está disponível para análises de grãos moídos. “Os modelos de análise foram construídos dessa forma para garantir maior precisão analítica. Foram validados para mensurar elementos como proteína, óleo, fibra bruta, matéria mineral, amido e umidade”, destaca o diretor-executivo da Spectral Solution, Luiz Felipe Aquino.
Basicamente, a ferramenta promove uma impressão digital, em que a luz infravermelha incide sobre o grão moído e as ligações moleculares absorvem energia de formas específicas, gerando um espectro único para cada amostra. “Em seguida ocorre o que chamamos de calibração multivariada, que traduzem esses sinais de luz em valores percentuais de proteínas, umidade e outros dados de qualidade dos grãos. Como esse espectro é complexo, são usados modelos matemáticos e estatísticos, compostos por algoritmos de calibração multivariada ou aprendizado profundo, que chamamos de deep learning”, complementa Simeone.
“A metodologia utilizada demonstrou equivalência com métodos oficiais, o que nos permitiu validar o ativo como uma alternativa real à química úmida. Não houve diferença estatística significativa entre os resultados utilizando os modelos obtidos com o Sistema Portátil NIR e os métodos de referência da Associação de Químicos Analíticos Oficiais (Association of Official Analytical Chemists, AOAC)”, complementa Aquino.
A tecnologia emprega os conceitos da “Química Verde" e da agricultura sustentável por vários motivos que impactam positivamente a sustentabilidade da cadeia produtiva e o meio ambiente. “Ao contrário das análises químicas convencionais, o NIR trabalha com resíduo zero, ou seja, não utiliza reagentes químicos nem solventes tóxicos”, descreve o diretor-executivo.
Ele destaca ainda que o modelo promove a eficiência energética, com a redução do transporte de amostras para laboratórios distantes e agiliza os processos industriais, economizando energia. “Além disso, reduz o desperdício porque permite identificar lotes fora do padrão precocemente, evitando que produtos de baixa qualidade estraguem ou contaminem processos maiores”, observa.
Qualidade digital e rastreabilidade, do campo à prateleira
A bioindústria brasileira está em plena aceleração, convertendo grãos em combustível, eletricidade e produção de DDGS (Grãos secos de destilaria com solúveis). “A implementação de modelos de caracterização físico-química de milho e sorgo utilizando o Sistema Portátil NIR se integra à operação das usinas de biocombustíveis. Isso permite precificar o grão com base no teor de amido e de matéria seca, em tempo real, otimizando o processo de fermentação e a qualidade dos coprodutos”, comenta Aquino
De acordo com ele, a rastreabilidade e a conformidade ambiental serão requisitos básicos para o acesso a crédito e a mercados prêmio, como a Europa. O sistema é oferecido como uma solução completa: o equipamento portátil mais os modelos de calibração específicos desenvolvidos pela Embrapa e a Spectral Solutions.
“Assim, esses modelos poderão ser integrados a plataformas de Blockchain e IoT (Internet das Coisas), servindo como uma espécie de "selo de qualidade digital" que acompanha o lote de grãos do campo à prateleira, garantindo transparência sobre a composição do produto”, acrescenta o diretor-executivo.
Benefícios no campo
As perspectivas em relação ao uso do equipamento são evidentes. A pesquisadora Simeone afirma que o sistema promove uma otimização da lavoura e contribui para a decisão do melhor momento de colheita, baseada na maturação real, em termos de valores de umidade e amido, ou na possibilidade de segregar os grãos de maior valor proteico para nichos de mercado.
“Além disso, o preparo da amostra é mínimo. É preciso apenas fazer a moagem dos grãos, tornando a operação simples para funcionários da fazenda após um treinamento curto. Em termos econômicos, o retorno sobre investimento virá da economia com taxas de laboratórios externos, da redução do uso de reagentes, do acompanhamento da qualidade dos grãos e, principalmente, do ganho na negociação de lotes com qualidade comprovada na hora”, acrescenta.
A expectativa é que a adoção do sistema promova agilidade na classificação dos lotes, pois os caminhões ficarão parados por menos tempo esperando os resultados de análises físico-químicas, melhore o ajuste na formulação de dietas animais, quando o sorgo e o milho forem destinados para silagem e ração, e aumentem a confiança entre comprador e vendedor.
Mais detalhes da pesquisa estão disponíveis no artigo científico publicado Journal of Food Composition and Analysis.
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