Modelagem, simulação e otimização dinâmica aplicada a um processo de fermentação alcoólica em batelada alimentada (2015)
- Authors:
- Autor USP: VILELA, PAULO ROBERTO CHIAROLANZA - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEM
- Subjects: MODELOS MATEMÁTICOS; FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
- Keywords: Modelagem matemática; Fermentação etanólica; Batelada alimentada; H-infinito; Linear a parâmetros variantes
- Language: Português
- Abstract: O uso de etanol combustível no Brasil é hoje considerado o mais importante programa de combustível comercial renovável do mundo, sendo um potencial substituto aos derivados de petróleo. O aumento de rendimento fermentativo e a diminuição das perdas são objetivos de estudo em diversos centros de pesquisa, sendo o estudo da modelagem matemática e simulação do processo de grande importância para tal. A presente pesquisa apresenta como função identificar um modelo matemático para a linhagem isolada de Saccharomyces cerevisiae PE-2, de maneira a otimizar a maneira como é realizada a sua alimentação através de um controle H ‘infinito’ por representação quasi-LPV. São realizados 9 ensaios de fermentação em 3 temperaturas distintas sob mesmas condições de concentração de substrato entrante. Após a finalização dos experimentos e análises, realiza-se a estimativa dos parâmetros componentes das equações diferenciais que modelam a cinética fermentativa, através de um algoritmo Quasi-Newton. De posse do modelo matemático, desenvolve-se um controle otimizado para a temperatura de 33°C (temperatura usual de controle no processo industrial), considerando os parâmetros "s" e "v" variantes no tempo e os parâmetros x = 150 g/L e p = 70 g/L fixados, sendo valores médios obtidos durante o experimento. A utilização do controle desenvolvido possibilita um aumento de produtividade na faixa de 10% com relação a alimentação realizada em laboratório. Os resultados finais comprovam a eficiência do modelo matemático desenvolvido, comparado a outros estudos semelhantes, a influência da temperatura nos parâmetros cinéticos e a possibilidade de otimizar o processo através de um controle avançado do processo
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2015
- Data da defesa: 09.10.2015
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ABNT
VILELA, Paulo Roberto Chiarolanza. Modelagem, simulação e otimização dinâmica aplicada a um processo de fermentação alcoólica em batelada alimentada. 2015. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2015. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-21122015-102442/. Acesso em: 15 out. 2024. -
APA
Vilela, P. R. C. (2015). Modelagem, simulação e otimização dinâmica aplicada a um processo de fermentação alcoólica em batelada alimentada (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-21122015-102442/ -
NLM
Vilela PRC. Modelagem, simulação e otimização dinâmica aplicada a um processo de fermentação alcoólica em batelada alimentada [Internet]. 2015 ;[citado 2024 out. 15 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-21122015-102442/ -
Vancouver
Vilela PRC. Modelagem, simulação e otimização dinâmica aplicada a um processo de fermentação alcoólica em batelada alimentada [Internet]. 2015 ;[citado 2024 out. 15 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-21122015-102442/
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