Détermination de la qualité de la betterave sucrière par spectroscopie proche infrarouge et chimiométrie - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2003

Sugar beet quality determinationby near infrared spectroscopie and chemometric

Détermination de la qualité de la betterave sucrière par spectroscopie proche infrarouge et chimiométrie

Résumé

Since 1964, the official method for the determination of beet sucrose content, i.e. polarimetry, uses lead acetate. However, because heavy metals pollute the environment, the use of lead acetate is likely to be banned in the near future. Near infrared spectroscopy (NIRS) is a suitable replacement for this method. The first part is a feasibility study to determine beet sucrose content by NIRS. Several spectral pre-processing and regression methods were tested in order to produce an accurate prediction of sugar content. Analyse of variance and Fisher's tests were used to compare models (bias and Standard Error of Prediction corrected for bias) in terms of statistical significance. A model, developed with spectra pre-treated by SNV and second derivative, gave the most accurate results on a validation set of 525 samples. The standard error of prediction was 0.10 g of sucrose / 100 g of fresh beet over a large concentration range (14 – 21 g / 100 g). The transfer of this calibration to an industrial application was studied in a second part. Different alternative solutions were evaluated: among these were bias correction of predicted values, spectral correction and development of robust models. The solution adopted was a robust model developed using a calibration set containing spectra from several instruments. The conclusion reached was that prediction of the polarimetric measurement using several NIRS instruments is feasible in an industrial context. Finally, the automation of NIRS measurements using an automatic filling system coupled to a spectrometer was studied. In the last part, the determination of several components contents, which determine sugar beet quality, is studied. Brix, Nitrogen content and others parameters are evaluated by NIRS. Supervised pattern recognition methods are used to determine qualitative parameters like disease resistance, geographical origin and crop period.
Actuellement, l'évaluation de la qualité de la betterave sucrière (Beta vulgaris) est réalisée par analyse d'un jus limpide obtenu après une défécation à l'acétate de plomb. Cependant les métaux lourds sont polluants et leur utilisation pourrait être interdite. C'est pourquoi la spectroscopie proche infrarouge (SPIR) est envisagée comme méthode alternative. La première partie de l'étude concerne la faisabilité du dosage du saccharose par SPIR en utilisant la polarimétrie comme méthode de référence. Afin d'obtenir l'erreur standard de prédiction (SEP) la plus faible possible, différents prétraitements spectraux et différentes méthodes de régression sont évalués. Une approche statistique permet de choisir le modèle utilisé. Ainsi un SEP de 0,1 g de saccharose pour 100 g de betteraves est obtenu sur une gamme de concentration allant de 14 à 21 g / 100 g. La seconde partie développe les problèmes de transfert d'étalonnage et de l'utilisation de la SPIR dans un contexte industriel. Plusieurs approches sont comparées : correction spectrale, correction des valeurs prédites et développement d'un modèle robuste. La dernière solution apparaît être la plus adaptée à notre étude. Il semble donc possible de déterminer la teneur en saccharose de la betterave sur plusieurs instruments en conservant la même précision. Enfin, la faisabilité de l'automatisation de la mesure spectrale est également abordée pour répondre aux cadences industrielles. La troisième partie concerne la détermination simultanée de plusieurs constituants de la betterave afin d'estimer sa qualité. Ainsi, le brix, la teneur en azote et d'autres paramètres sont évalués en appliquant la même démarche que pour le dosage du saccharose. De plus, des paramètres qualitatifs tels que l'origine géographique, la résistance à une maladie ou la période de récolte sont évalués grâce à des méthodes de classification supervisées.
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  • HAL Id : tel-00006113 , version 1

Citer

Yves Roggo. Détermination de la qualité de la betterave sucrière par spectroscopie proche infrarouge et chimiométrie. Autre. Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2003. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00006113⟩

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