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Título: Uso de algoritmos de aprendizado de máquina para predição e classificação de variáveis de interesse em processo industrial de abate de frango
Título(s) alternativo(s): Use of machine learning algorithms for prediction and classification of variables of interest in industrial chicken slaughter process
Autor(es): Bortoleti, Gabriel Balieiro
Orientador(es): Brusamarello, Claiton Zanini
Palavras-chave: Indústria avícola
Controle de processo
Alimentos congelados
Redes neurais (Computação)
Poultry industry
Process control
Frozen foods
Neural networks (Computer science)
Data do documento: 14-Mai-2021
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Francisco Beltrao
Citação: BORTOLETI, Gabriel Balieiro. Uso de algoritmos de aprendizado de máquina para predição e classificação de variáveis de interesse em processo industrial de abate de frango. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia Química) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2021.
Resumo: No processo industrial de abate de frango, a etapa mais importante e de mais atenção exigida é a etapa do resfriamento, é nela que se define o teor de absorção de água final, a temperatura final, as características físicas da carne e controla o índice microbiológico do produto. Nesta etapa, ocorrem processos de transferência de massa e energia, num regime transiente com volume de controle sem um formato fixo e com diferentes variáveis de processo que influenciam no resultado final, logo os cálculos para se estimar a temperatura, absorção de água final na carcaça e classificar quais das variáveis do processo são as mais influentes, acabam sendo complicados e envolvem diversas aproximações que tornam o resultado final não condizente com o real obtido industrialmente. O foco deste estudo é utilizar métodos de inteligência artificial, mais exatamente, sistema de aprendizado de máquina para realizar a predição e classificação das variáveis envolvidas no processo de resfriamento da carne de frango. Objetivou-se predizer os valores de absorção de água na carcaça ao final do processo, utilizando-se dados obtidos da tese de Sant’anna em 2008, aplicando três diferentes algoritmos, entre eles: KStar, Otimização Sequencial Mínima para Regressão (SMOReg) e Redes Neurais Artificiais. Ao total realizaram-se 206 testes envolvendo os três algoritmos. Para a validação dos resultados foram utilizados o coeficiente de correlação (R) e o erro médio quadrado (MSE). Para o algoritmo KStar, a predição dos resultados e a classificação das variáveis apresentaram resultados de 50,11% de correlação e a capacidade de classificar duas das três variáveis mais importantes. Para o algoritmo SMOReg, a função que se destacou com o melhor resultado foi a Função de Base Radial (RBF) com 99,87% de correlação e a capacidade de classificar as três variáveis mais importantes. Para o algoritmo das Redes Neurais Artificiais, a melhor configuração de sua estrutura obteve um resultado de 99,09% de correlação e a capacidade de classificar as três variáveis mais importantes. Por fim, analisando os resultados individuais do coeficiente de correlação (R) e a capacidade de classificação das variáveis dos três métodos, o que apresentou o melhor resultado foi o algoritmo SMOReg para ambas as tarefas.
Abstract: In the industrial chicken slaughtering process, the most important and most required step is the cooling step, where the final water absorption content, the final temperature, as the physical characteristics of the meat and controls, the microbiological index of the product is defined. In this step, mass and energy transfer processes take place, in a transient regime with control volume without a fixed format and with different process variables that influence the final result, so the calculations to estimate the temperature, final water absorption in the carcass and classify which of the process variables are the most influential, end up being complicated and involve several approximations that end up making the final result not to be consistent with the real industrially processed. The focus of the study is to use artificial intelligence methods, more precisely, machine learning system to perform the prediction and classification of the variables involved in the chicken meat cooling process. The objective was to predict the water absorption values in the carcass at the end of the process, using data obtained from Sant'anna's thesis in 2008, applying three different algorithms, among them: KStar, Minimum Sequential Optimization for Regression (SMOReg) and Artificial Neural Networks. In total, 206 tests were carried out involving the three algorithms. For the validation of the results, the correlation coefficient (R) and the mean square error (MSE) were used. For the KStar algorithm, a prediction of the results and a classification of the results variables of 50.11% correlation and an ability to classify two of the three most important variables. For the SMOReg algorithm, a function that stands out with the best result for a Radial Base function (RBF) with 99.87% correlation and an ability to classify as three most important variables. For the Artificial Neural Networks algorithm, the best configuration of its structure obtained a result of 99.09% correlation and an ability to classify as three most important variables. Finally, analyzing the individual results of the correlation coefficient (R) and the ability to classify the variables of the three methods, the one that presents the best result was the SMOReg algorithm for both tasks.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26304
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