Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T23:58:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_EleniseBannwartde_D.pdf: 10867163 bytes, checksum: a89ebf46ea431fc9bf98efe3d6655cd8 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O Brasil se coloca em posição privilegiada devido à sua enorme potencialidade em recursos naturais e agrícolas, principalmente, neste momento em que a substituição de insumos utilizados nas áreas alimentícia, farmacêutica e de cosméticos por produtos de origem natural vem tendo destaque. Entretanto, falta explorar tecnologias para aproveitamento de tais recursos. Como exemplo, têm-se o Destilado da Desodorização do Óleo de Soja (DDOS) para a obtenção de tocoferóis (vitamina E) e o óleo de palma na obtenção de beta-caroteno (pró-vitamina A). Para tanto, este trabalho de tese teve por objetivo estudar e comparar, via simulação, dois processos de separação para a obtenção destes produtos: a Destilação Molecular e a Extração Supercrítica. Na parte de Destilação Molecular, foi apresentado o desenvolvimento do processo para a recuperação de tocoferóis, a partir do DDOS. Conclui-se que, como os tocoferóis destilam em condições similares às dos ácidos graxos, a recuperação dos tocoferóis em um único estágio de destilação não será possível. No caso, o processo irá requerer mais de um estágio de destilação e operação em mais de uma temperatura para obter o produto desejado. Em sistemas onde se deve separar componentes que apresentam características semelhantes, principalmente em termos de peso molecular e pressão de vapor, como é o caso, o destilador molecular de filme descendente apresenta melhor desempenho. Na parte de Extração Supercrítica, foi feita a exploração e montagem do processo no Simulador Comercial de Processos HYSYS, utilizando como caso estudo a separação etanol/água. Esta etapa foi realizada para a familiarização com o simulador no que concerne ao desenvolvimento de uma metodologia para a simulação de um processo supercrítico. Foi desenvolvido o processo completo de Extração Supercrítica (incluindo recuperação e reciclo do solvente) para a recuperação de tocoferóis e para a recuperação de carotenos, usando CO2 ou CO2/etanol, como solvente supercrítico, respectivamente. Concluiu-se que, a destilação molecular foi mais efetiva na recuperação de beta-carotenos, enquanto que a extração supercrítica foi mais efetiva na recuperação dos tocoferóis. Finalmente, foi feita uma comparação entre os processos estudados, para a recuperação de tocoferóis, a partir do DDOS, onde foram levados em consideração gastos com aquisição de equipamentos, com utilidades e a qualidade pretendida dos produtos finais (produtividade e pureza). Foi uma comparação breve, destacando-se os pontos mais relevantes para a comparação entre os processos / Abstract: Brazil has a privileged position due to its potentiality of natural resources and agriculture, mainly, in this moment that the substitution of conventional materials used in the nutritious, pharmaceutical and cosmetic areas by natural products has gained interest and importance. However, technologies to take advantage of such resources are not fully explored. As example, the products derived from vegetable oils refining, the Deodorizer Distillate of Soy Oil (DDSO) for obtaining tocopherols (Vitamin E) and the Palm Oil for obtaining betacarotene (pro-vitamin A) can be cited. So, the objectives of this work are to study and to compare, through simulation, two separation processes for obtaining these products: Molecular Distillation and Supercritical Extraction. ln molecular distillation, the process development for recovering tocopherols from DDSO is presented. It was conc1uded that, as the tocopherols distill at similar conditions that the fatty acids, the tocopherols recovery in a single stage of distillation is not possible. In this case, it is necessary more than one stage of distillation and operation in more than one temperature, for obtaining the desired product. For systems, presenting similar characteristics, mainly in terms of molecular weight and vapor pressure, as it is this case, the falling film molecular distillator presents the best performance. In supercritical extraction, firstly, it was made an exploration on the layout of this process using the Commercial Simulator HYSYS, for separating ethanol from water. After that, this process was used to study the complete process (inc1uding solvent recovery and recyc1e) for recovering tocopherols from DDSO and for recovering carotenes from palm oil, using CO2 or CO2/ethanol as supercritical solvent, respectively. It was conc1uded that, the molecular distillation was more effective for beta-carotene recovering and the supercritical extraction was more effective for tocopherols recovering. Finally, it was made a comparative study between both processes for recovering tocopherols from DDSO, where costs with acquisition of equipment and utilities and the intended quality of the final product have been taken into consideration (productivity and purity). This comparative study was brief, showing only the most important points for the comparison of both processes / Doutorado / Doutor em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:01:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3603_1.pdf: 4918547 bytes, checksum: c4bc078c5e3f7886bb1a011db720e51c (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / Embora os episódios de contaminação bacteriana possam causar prejuízos econômicos de milhares de reais às destilarias de álcool combustível no país, até o momento não há ainda um catálogo completo de informações sobre todas as possíveis espécies bacterianas envolvidas na contaminação industrial, e poucos são os dados encontrados na literatura científica sobre contaminantes bacterianos do processo de fermentação alcoólica. O presente trabalho teve como objetivo principal estabelecer o padrão populacional de bactérias lácticas envolvidas em episódios de contaminação bacteriana do processo industrial de produção de álcool combustível no Nordeste do Brasil. Para isso foram coletas amostras de mosto fermento durante as safras 2005-2006, 2006-2007 e 2007-2008, em destilarias nos Estados da Paraíba e de Pernambuco. A identificação dos isolados foi realizada através da técnica ARDRA e pela análise do sequenciamento de DNA dos genes pheS e 16S. Em termos gerais, os resultados mostraram que os principais contaminantes bacterianos do processo são os lactobacilos. A análise da dinâmica da população bacteriana nestas destilarias, principalmente a safra 2007/2008, sugere que algumas bactérias surgem no processo, contudo não conseguem se manter, como por exemplo, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus ferintoshensis e Lactobacillus brevis. Outras, contudo, surgem e se mantém, ainda que modificando a sua freqüência, como Lactobacillus vini e Lactobacillus fermentum. A detecção da presença da bactéria L. vini em alta proporção no processo representa um dado muito relevante, já que este é o primeiro trabalho que relata essa bactéria em processos fermentativos para produção de álcool combustível no Brasil. Alguns autores sugerem que o Lactobacillus vini em associação com a levedura Dekkera bruxellensis pode constituir um bom consórcio para produção de álcool combustível. A comparação da identificação bacteriana deste trabalho com os dados de dinâmica das diferentes espécies de leveduras mostraram uma tendência a essa associação também nas destilarias locais. Além da identificação, os isolados bacterianos de L. fermentum e L. vini foram tipados pelo REP-PCR com o primer (GTG)5. Os resultados mostraram que, além da diversidade de espécies bacterianas detectadas, existe uma diversidade de linhagens dessas duas principais espécies no processo. A espécie L. fermentum tem sido apontada como principal contaminante em processo de fermentação alcoólica industrial, sendo algumas linhagens capazes de causar floculação em leveduras, podendo causar danos ao processo fermentativo. Trabalhos futuros visam correlacionar os diferentes perfis intra-específicos dessas espécies com algum dano do processo, visando assim traçar uma melhor estratégia de controle microbiano

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo8017_1.pdf: 1263164 bytes, checksum: e48a9b059b0410e5c02bb10ce648c242 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco / A formulação da gasolina petroquímica é efetuada simplesmente pela mistura de correntes industriais de hidrocarbonetos provenientes de diferentes unidades de processamento petroquímico. Tais correntes devem apresentar composições químicas tais que, após a mistura, o blend formado tenha um espectro de composição total característico da gasolina. Sendo assim, a grande problemática consiste em, sabendo-se que correntes petroquímicas podem ser utilizadas na formulação da gasolina, determinar o melhor conjunto de frações volumétricas de tais correntes que deve ser usado para conferir propriedades físico-químicas de acordo com os parâmetros de qualidade desse combustível. Para se alcançar esse objetivo, é necessário inicialmente desenvolver modelos matemáticos para predição das propriedades físico-químicas da mistura das correntes. É apresentado, na presente dissertação, o desenvolvimento de modelos empíricos, baseados em redes neurais artificiais e em modelos estatísticos polinomiais, que, como será mostrado, partindo-se das frações volumétricas de cinco correntes petroquímicas usadas na formulação da gasolina, foram capazes de efetuar predições eficazes em propriedades extremamente importantes na caracterização da sua qualidade: pressão de vapor, curva de destilação e densidade. Dado o caráter empírico de tais modelos, inicialmente, foi necessária a realização de ensaios de misturas das correntes petroquímicas no intuito de formular diversos blends de gasolina petroquímica. Foram, então, efetuados ensaios de caracterização da pressão de vapor, curva de destilação e densidade dos blends assim formulados, construindo-se um grande banco de dados experimentais, a partir do qual, os modelos empíricos foram ajustados e testados

Orientador: Mario de Jesus Mendes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-24T18:44:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Schroder_Andreas_D.pdf: 3173097 bytes, checksum: 71b72895c2c2eecaeec401f5ad5755f8 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Colunas de destilação formam parte dos equipamentos mais importantes da Indústria Química. Processos de troca de produto, ou seja, levando a coluna de um estado estacionário inicial até um novo estado estacionário com novas especificações, levam muito tempo. Tempo perdido para a produção e caro, produzindo lixo e gastando energia prima. Por conseguinte, o desenvolvimento de métodos para otimizar este tempo não-produtivo foi alvo de vários trabalhos nos últimos anos. Um problema ainda muito freqüente é a velocidade e a robustez dos algoritmos de otimização. O objetivo do presente trabalho é desenvolver um método robusto e rápido para o problema de controle ótimo no tempo de uma coluna de destilação, em processo de troca de produto. O método de colocação ortogonal é aplicado duas vezes no modelo dinâmico da coluna. Primeiro, na forma discreta, ao longo do espaço da coluna, para aproximar o modelo prato-a-prato nos pontos de colocação, reduzindo assim a ordem do modelo. Segundo, na forma contínua no tempo, para discretizar o modelo dinâmico. Em seguida é escolhido um algoritmo SQP, adequado para problemas de alta dimensão com um número de graus de liberdade pequeno e matriz esparsa, para resolver o problema de otimização. Como o SQP é um método rápido mas pouco robusto, um método IDP é desenvolvido para inicializar o algoritmo SQP... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Distillation columns are one of the most important equipments of the chemical process industry. Product changing processes. Lost and expensive time, producing waste and consuming energy and raw materials. Therefore, the development of methods, which optimize this unproductive time, was the target of many publications in the last years. A still frequent problem is the velocity and the robustness of the optimization algorithms. The target of the work presented here is the development of a robust and fast method to solve a time optimal control problem of a distillation column in a product changing process. The orthogonal collocation method is applied two times at the dynamic column model. First, in discrete form about the column space to approximate the tray-to-tray model at the collocation points, reducing the order of the process model. Second, in continuous form about the time to discretize the dynamic model. Afterwards a SQP algorithm, suitable for high dimensioned optimization problems with few degrees of freedom and a sparse matrix, is chosen. As the SQP algorithm is a fast but not robust method, an IDP approach is developed to initialize the SQP algorithm. The double application of orthogonal collocation, which means, the possibility of reduction of the dimension of the optimization problem, leads to a much better approach, the auto-initialized SQP approach... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-25T04:08:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Batistella_CesarBenedito_D.pdf: 6323890 bytes, checksum: 716c5cc4901969e10395278bbd1f3e17 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: A industrialização de compostos de química fina requer muito esforço em sua manufatura, especialmente no estágio de purificação, devido às especificações rigorosas desta classe de produtos. A destilação convencional, entretanto, em muitos casos, não pode ser utilizada, devido à instabilidade térmica dos compostos envolvidos. Existem, por exemplo, produtos sensíveis ao calor, tais como, vitaminas A, E, K, muitos intermediários farmacêuticos, como a ranitidina, diversos cosméticos, óleos de origem vegetal, como o destilado da desodorização do óleo de soja (DDOS), óleos essenciais de plantas com fins terapêuticos, etc. Surge, então, a destilação molecular, processo que utiliza alto vácuo e temperaturas reduzidas. Geralmente, os equipamentos de destilação molecular têm caráter multipropósito. Desta forma, tomam-se importantes a modelagem e a simulação rigorosa de tais destiladores, para estabelecer as condições de operação de um equipamento real, e otimizar variáveis importantes, normalmente, o rendimento e a pureza do produto final. O objetivo deste trabalho, então, é o desenvolvimento da técnica de destilação molecular para compostos relacionados à química fina, como a obtenção de f3-carotenos (Próvitamina A). Para tanto, os seguintes tópicos foram estudados: desenvolvimento da modelagem e simulação de destiladores operando em cascata e em refluxo; desenvolvimento de uma metodologia para scale-up de destiladores moleculares; montagem experimental do processo de destilação molecular: destilador centrífugo e de filine descendente; desenvolvimento de uma metodologia de trabalho experimental com os destiladores moleculares; separação de carotenos do óleo de palma; purificação do álcoois de lanolina comercial. Pode ser verificado, por fim, que esta tecnologia é poderosa na obtenção de produtos de alto valor agregado, conforme foi observado neste trabalho exemplificado na obtenção de carotenos e álcoois de lanolina / Abstract: The industrialization of fine chemical compounds requires a 10t of efforts in their manufacture, especial1y in the purification stage because of the rigorous especifications of these chemical products. The conventional distillation, however, in many cases, can not be utilized, because of the thennal instability of the invo1ved compounds. Since, they are heat sensitive products such as vitamines A, E, K, and many others pharmaceutical intennediaries, as for examp1e ranitidine, several cosmetics, vegetal oi1s, etc. Mo1ecular distillation, so, appears as an important separation process that utilizes high vacuum and 10w temperatures. General1y, the mo1ecular distillation apparatuses have multipurpose functions. Also for this, it becomes important the rigorous modeling and simulation of such distillators, to estabilish operating conditions, improve yie1d and purity of the final product, and to establish flexibility index. The objective of this work, than, is the deve1opment of the mo1ecular distillation tecnique for compounds re1ated to fine chemicals, as the obtention of carotenoids from palm oil and production of 1anolin alcoho1s. Therefore, the following itens were studied: deve1opment of mode1ing and simulation of mo1ecular distillators operating in cascade and in reflux; deve1opment of a metodo1ogy for scaling-up of mo1ecular distillators; validation of the modeling with the system DBF /DBS; experimental work with the mo1ecular distillation process; instalation of the centrifugal and falling film distillators; deve1opment of an experimental work methodo1ogy using both distillators; recovery of carotenoids from palm oil and purification of 1anolin alcoho1s from woo1 greases. It can be verified, finally, this techno1ogy is powerful for obtaining and for concentrating high added value products / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-25T08:22:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_CaioAugustoCamargode_M.pdf: 6588270 bytes, checksum: 80a5b72912c3481a7d6d07599851454c (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: : Uma seqüência de destilação tem por finalidade o fracionamento de uma mistura multicomponente de alimentação em produtos que exigem uma determinada composição. No caso estudado, a composição dos produtos visa um único componente cujo grau de pureza pose ser estabelecido inicialmente, sendo então projetada toda a estrutura de separação baseada nesta exigência. Tal característica torna o procedimento de síntese aqui desenvolvido mais flexível do que os propostos em literatura, onde somente um tipo de especificação pode ser utilizado em cada coluna, resultando unicamente em produtos de alta pureza. Neste trabalho, a síntese de uma seqüência de destilação é abordada de modo a incorporar uma análise rigorosa do comportamento de cada separador englobando a otimização de suas variáveis mais importantes. Exigi-se para isto a elaboração de uma metodologia para que um simulador comercial possa ser utilizado, uma vez que a natureza multivariável do problema pode torna-lo extremamente complexo.Assim uma trabalho desenvolvido consiste em obter as especificações para a simulação em cada coluna das seqüências pesquisadas, o numero de estágios, diâmetro, razão de refluxo e prato de alimentação ótimo de cada uma. O resultado é a obtenção de um procedimento que é especialmente indicado para final de uma seqüência de destilação a partir de um grupo pré-selecionado de seqüências iniciais e um projeto final otimizado de cada uma com estimativas reais de custos operacionais e de investimento / Abstract: The main of a distillation sequence is to split a multicomponent feed mixture to products which have a particular composition. In this work only one component has a particular importance in product mixture whose purity may be initially defined making then all the separation structure be designed in accordance with it. This feature allow more flexibility than others procedures proposed in literature where only a unique specification is possible to each column resulting is a high pure products. The synthesis of a distillation sequence is made incorporating a rigorous behavior analysis of each separator including optimization of its more important variables. It demands elaboration of a methodology for use a commercial simulator since the multivariable problem¿s nature may make it extremely complex. So, a critical selection of variables and procedures can be done through analysis. In this context, the work consist in to get the specifications for simulation of each column for searched sequences, the number of stages, diameter, reflux rate, and optimal feed stage. The results is a specially indicated procedure for choice of a final distillation sequence based on a pre-selected group of initial sequences and a final optimal design of each one with realistic estimates of operational and investment costs / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Ana Maria Frattini Fileti, João Alexandre F. R. Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-25T15:26:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PereiraFilho_RenatoDutra_M.pdf: 4626648 bytes, checksum: b709f9357b51fd1ac5cf5e0827f9d24b (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Esta dissertação estudou a aplicação da lógica nebulosa no controle de processos químicos e descreveu o desenvolvimento e a implementação de controladores nebulosos aplicados à destilação em batelada de misturas binárias. Em uma primeira etapa os algoritmos de controle nebulosos, análogos aos controladores P, PI e PID tradicionais, foram desenvolvidos, codificados em linguagem de programação FORTRAN. e testados utilizando um simulador dinâmico da destilação em batelada, disponível em linguagem de programação C. A etapa de simulação permitiu avaliar os parâmetros de projeto dos controladores nebulosos desenvolvidos, a fim de permitir um melhor domínio das influências e interações destes parâmetros com o desempenho dos controladores nebulosos. Os resultados em simulação demonstraram que os parâmetros de escala têm grande influência na resposta dinâmica do controlador, tanto em termos de qualidade do desempenho do controlador com respeito a manutenção do valor de referência e tempo de resposta, quanto à ocorrência de oscilações. A etapa experimental do trabalho consistiu em utilizar os algoritmos de controle nebulosos na automação da operação de uma coluna piloto de destilação em batelada. Foram separadas misturas binárias compostas de n-hexano e n-heptano. A composição no topo e no fundo da coluna foi calculada através de inferenciação a partir dos valores de temperatura, usando dados de equilíbrio líquido-vapor ...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: This work is concerned in the application of fuzzy logic in chemical process control. Fuzzy controllers development and implementation were described and applied to a binary system batch distillation. Algorithms of fuzzy control that are similar to conventional P, PI, PID controllers were developed and implemented in FORTRAN. First of all, algorithms were tested coupled to a batch distillation dynamic simulator, available in C language. Both influence and interaction of design parameters were evaluated over fuzzy controller performance. Simulation results showed that scale parameters hardly affect the controller dynamic response: set point maintenance, time response and oscillations showed different behaviours. Fuzzy control algorithms were then experimentally used in the on line operation of a pilot batch distillation column. N-hexane/n-heptane mixtures were distilled. Top and bottom compositions were obtained from temperature measurements and inferred through liquid-vapour equilibrium data. Two different composition policies were used for distillate withdrawn: a fixed set point composition and a predetermined set point trajectory of top composition. Different distillate cuts could be obtained during a batch operation under second strategy. Using fixed set point strategy, PI and PID fuzzy controllers performances were compared to conventional PI (velocity form) and PID (position and velocity form) respectively. Experimental results showed that fuzzy controllers performance is superior to conventional P, PI and PID controllers ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Francisco Maugeri Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-25T17:10:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guerreiro_MarcoAntonio_D.pdf: 12088829 bytes, checksum: f260600e7e1701298f3e7bddd92dc1b7 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Sistema Especialista é o nome dado a um aplicativo de computador que tem como objetivo suprir a necessidade de especialistas humanos em determinadas áreas de conhecimento, simulando o raciocínio do homem e visando dar soluções a problemas bem específicos utilizando, para isto, o conhecimento teórico e prático que é adquirido a partir de dados científicos (literatura, pesquisadores, etc.) e da experiência prática (projetistas, operadores, etc.). Neste trabalho, coletou-se dados práticos e de projetos junto à especialistas da indústria alcooleira, formando uma ampla base de conhecimento na qual fazem parte também modelos matemáticos que simulam o processo. O conjunto dos dados práticos e dos modelos matemáticos produziu um protótipo de um Sistema Especialista, designado por Alcoxpert, que foi idealizado com o objetivo de servir como instrumento de avaliação das condições de operação de unidades existentes e para o projeto e dimensionamento de novas unidades no setor alcooleiro. O sistema pode avaliar as condições de operação de unidades através de simulação e foi desenvolvido utilizando o shell "SMART ELEMENTS" da Neuron Data. Sua base de conhecimentos é estruturada através de regras. Foram desenvolvidas três bases de conhecimento que abordam três unidades de uma usina alcooleira: moagem, fermentação e destilação. O sistema na unidade de moagem simula a extração do tandem de moenda que pode ser de quatro ou seis temos. Através de dados experimentais, calculou-se os coeficientes de embebição e reabsorção, como também através de ajuste foi obtida uma equação para cálculo destes coeficientes. Para utilizar o sistema, são necessários alguns dados de entrada como: número de temo de moendas,valores dos coeficientes de reabsorção, preenchimento e embebição, densidade do caldo no bagaço, brix do bagaço, brix de embebição e fibra nos respectivos temos, brix, fibra e peso da cana. O resultado de uma consulta a esta unidade é o perfil de fibrado bagaço,brixdo caldo,brix do bagaço,umidade e extração em cada moenda, nível e brix de embebição em cada temo e a extração global do processo. Na unidade de fermentação, o algoritmo que simula o processo foi desenvolvido a partir de balanço de massa e energia, equações cinéticas que representam o processo de fermentação pela Saccharomyces cerevisiae. Alguns dados de entrada devem ser fornecidos pelo usuário para a utilização do sistema tais como o tipo de mosto, número de cubas, tempo de tratamento do fermento e vazão de alimentação do caldo. A resposta obtida é o perfil de concentração de substrato, produto, células, volume do reator e área de troca térmica dos trocadores de calor, produtividade do processo e volume de cuba de tratamento ácido. Na unidade de destilação procurou-se adaptar os projetos existentes que utilizam a destilação azeotrópica e o benzeno como solvente para o processo de destilação extrativa utilizando o etilenoglicol como solvente. Do projeto, foram mantidos o número de colunas, número de pratos, temperatura de alimentação, concentração de alimentação, especificação do álcool final. A coluna de destilação extrativa é estável e o solvente etilenoglicol não é cancerigeno, nem tóxico. O sistema permite ao usuário escolher entre produção de álcool anidro ou hidratado. Foi construído um banco de dados da unidade utilizando o simulador Hysim. Foi feito um estudo da razão da vazão de solvente/alimentação e da temperatura de alimentação do etilenoglicol a fim de diminuir o consumo de energia na unidade. Em uma consulta ao sistema para a unidade de destilação, são necessários alguns dados de entrada: concentração de etanol no vinho delevedurado, temperatura de entrada do vinho delevedurado na coluna e temperatura de alimentação de etilenoglicol. O sistema apresenta como resposta o perfil de temperatura, consumo de energia e reciclo em cada coluna e apresenta os melhores pratos de alimentação. Foram feitas consultas a especialistas e à literatura do setor, as informações coletadas estão disponíveis ao usuário nas telas de ajuda ("Help") que contém também figuras obtidas de simulações. Estas informações auxiliam na compreensão de parâmetros do processo e da unidade, indicando também o comportamento de parâmetros frente a alterações em condições do processo. Em alguns casos, o sistema indica e aconselha a melhor opção de escolha com base nas simulações e no conhecimento prático adquirido. As bases de conhecimento foram desenvolvidas para serem independentes entre si, isto dá uma maior flexibilidade ao sistema. O sistema desenvolvido mostrou ser uma eficiente ferramenta na simulação destas unidades e podem auxiliar no gerenciamento destas, bem como ajudar no desenvolvimento de novos projetos. Os desvios entre o previsto pelo sistema e a prática foram mínimos. O consumo de energia para produção de álcool anidro pelo novo processo é da mesma ordem de grandeza do processo de destilação azeotrópica. / Abstract: Expert System is a name given to a software, whose aim is to supply the needs of human experts in some areas of knowledge. It simulates human reasoning and tries to solve specmc problems by using rules of thumb (heuristic rules) which are acquired ftom scientific data (literature, researchers, etc.) and practical experience (designers, operators, etc.). This research work contains rules of thumb for plant design which were collected ftom experts of the alcohol industry as well as mathematical models that simulate the process forming a large knowledge base. The whole set of data obtained both ftom practica1 and theoretical considerations as well as ftom process simulation produced a prototype of an Expert System, called Alcoxpert, which was designed with the purpose of being an instrument for the process control of existent plants and also for the design of new units of alcohol production. Alcoxpert simulates the operation conditions of three different units. Alcoxpert was developed using the "Smart Elements" shell of Neuron Data. Three knowledge basis were developed which are related to three operational units of the alcohol industry: crushing, fermentation and distillation. The System, concerning the crushing unit, simulates the extraction in the crushing train for either four or six trains. The imbibition and reabsorption coefficients were calculated ftom experimental data, through specmed regression and equations for these coefficients were estimated. For the use of Alcoxpert, some entry data are necessary, such as: number oftrains, imbibition and reabsorption coefficients and filling ratio, density of juice in bagasse, brix degree in bagasse, brix degree in imbibition and fibre ftaction in bagasse in each train and also brix degree, ftaction of fibre and weight of cane. The result is a fibre profile in the bagasse, brix degree in juice, brix degree in bagasse, moisture in bagasse, brix extraction and imbibition leveI. Concerningthe fermentationunit, the algorithmthat simulatesthe process was developed ftom mass and energy conservation, kinetic equations that represents the ermentationprocess by Saccharomyces cerevisiae. Some entry data have to be given by the user to start the system: type and composition of input medium, number of tanks for the acid treatment, time required for the acid treatment, input medium flow rate, etc. and the result is the volume profile of reactors, process flow rates, productivity, the surface areas of heatexchangers, the number of centrifuges and the tank volumes for the acid treatment. For the distillation unit, existent projects which use azeotropic distillation with benzene as entrainer and extractive distillation that utilises ethyleneglycol as entrainer were adapted. Column and tray numbers, feed temperature, feed concentration and final alcohol specification were maintened ITomthe original projects. The column of extractive distillation was show to be stable and the in addition ethyleneglycol is not cancerous nor toxic. Alcoxpert allows the user to choose between pure ethanol production or ethanol in the azeotropic composition. A database was created using Hysim simulator which helps Alcoxpert to make decisions. Also, a study about solvent to feed ratio and feed temperature of ethyleneglycol was developed in order to minimise energy use. Some entry data are necessary to start the Alcoxpert distillation unit: wine cell concentration, wine feed temperature and etylhleneglycol feed temperature. The result is a profile of temperature, energy use and recycle in each column as well the best feed trays. Experts and the literature were consulted and collected information are at users disposal in the "Help scream". It also contains figures that illustrate the processo These information can help users to understand the process parameters. They also indicate the behaviour of relating parameters to changes in the process conditions. In some cases, the system can indicate and advise the best condition for a parameter according to simulations and acquired practical knowledge. The knowledge basis were developed independently ITomeach other which gives a higher flexibility to the Expert System. Alcoxpert demonstrated to be an efficient tool simulating these units and it can be useful in the management of the whole plant, as well as in the design of new projects. The system was shown to be reliable since the difference between theoretical calculation and practical results was minimum. The spent energy to produce ethanol by extractive distillation was show to be the same as by azeotropic distillation. / Doutorado

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-25T16:57:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kobayasi_MarinaSatie_M.pdf: 5849931 bytes, checksum: e55dcd4abb9ff2b76c083457f38896ae (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: A eficiência de vários equipamentos industriais como coluna de destilação de torres de lavagem de gases e colunas de extração, está diretamente relacionada como a homogeneidade da distribuição do liquido no topo destas unidades. Neste trabalho, foi empregado um método simplificado de quantificação da eficiência da distribuição de liquido para caracterizar um coluna de recheio em escala ¿ piloto (diâmetro de 0,4 m e altura de 1,8m), operada com anéis de Pall plásticos de ½ in, utilizando três dispositivos para alimentação do liquido na coluna. Foram definidos dois fatores de eficiência de distribuição ¿ global e de dispersão ¿ a partir de uma superfície normal tridimensional. A eficiência global é derivada da amplitude normalizada da distribuição de líquido e a eficiência de dispersão da variância da distribuição. A distribuição de liquido foi obtida na forma de colunas de liquido em um módulo de coleta localizado na base da coluna e as alturas dessas colunas foram correlacionadas com as suas posições, através de um modlo com 5 parâmetros. As variáveis estudadas foram a vazão de água na alimentação, o ponto de alimentação (centro e duas posições diferentes, equivalentes a distancia radial de 7,5 e 15cm), a altura da seção de recheio, dispositivo distribuidor / Abstract: The efficiency of several industrial equipment as distillation columns, gas cleaning towers and extraction columns, is directly related with the homogeneity of the distribution of the liquid on the top of these units. In this work, a simple method of quantification of liquid distribution efficiency was employed to characterize a packed column (diameter, 0,4 m; height, 1,8m) on a pilot scale operated with 1 in plastic Pall ring, using three distributing device for liquid feeding in the columm. Two distribution efficiency factors ¿ global and dispersion ¿ were defined from a normal tridimensional surface. The global efficiency is derived from the normalized amplitude of the distribution of the liquid, and the dispersion efficiency, from the distribution vaiance. The liquid distribution was obtained in the form of liquid columns in a collecting module located at the base of the column was obtained in the form of liquid columns in a collecting module located at the base of the column and the heights of those columns were correlated its positions, though a model with 5 parameters. The study variables were water flow rate, the feeding point on the upper head of column (center and two different positions, equivalent to the radial distances 7,5 and 15 cm), the height of the random packing section, distributing devices (tube and two models of distributors) and orifice diameter of the distributor / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Cesar Benedito Batistella / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:08:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_PatriciaFazzio_M.pdf: 4266626 bytes, checksum: a048f065c12ba7c99e232ca5dd0eb892 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Os destiladores desodorizados de óleos vegetais (DDOV) são constituídos por diversas substâncias, entre elas, os ácidos graxos livres, fitoesteróis, tocoferóis, ésteres de fitoesteróis, hidrocarbonetos, glicerídeos e produtos da decomposição destas moléculas. O teor de ácidos graxos livres (AGL) nos DDOV varia entre 24 e 85%. Devido ao seu alto teor, a separação dos AGL dos destilados desodorizados dos óleos vegetais é uma etapa importante para proceder à concentração de tocoferóis e fitoesteróis em alta pureza. Os tocoferóis são substâncias naturais valiosas usadas em alimentos, cosméticos e fármacos devido às suas propriedades vitamínicas e antioxidantes. Os fitoesteróis têm recebido grande atenção ultimamente, devido à sua atividade anticolerolêmica e potencialidade de aplicação em nutracêuticos. Neste trabalho, foram realizados ensaios para estudar a remoção dos AGL presentes nos destilados desodorizados de óleos vegetais provenientes do refino de óleo de girassol (DDOG) e de canola (DDOC), utilizando o processo de destilação molecular. Para isso, diversas condições operacionais de temperatura do evaporador e da vazão de alimentação foram utilizadas. O objetivo é avaliar o comportamento do sistema e determinar as melhores condições operacionais para realizar a eliminação de ácidos graxos, minimizando as perdas de tocoferóis durante o processo... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Distilates of the vegetable oil deodorization (DVOD) are composed by free fatty acids, phytosterols, tocopherols, phytosterol esters, hydrocarbons, acylglycerols and products of decomposition of these molecules. The content of free fatty acids (FFA) in the deodorizer distillates varies between 24% and 85%. Due to its high content, free fatty acid separation from deodorizer distillate is an important step to concentrate tocopherols and phytosterols in high purity. Tocopherols are valuable natural substances used in food, cosmetic and pharmaceutical industries due to its vitaminic and antioxidant properties. Phytosterols have received grat attention because its hipocholesterolemic properties and potential to be used in nutraceutics. In this work, separation of free fatty acids from sunflower (SuODD) and canola oil (CODD) deodorizer distillates was investigated through molecular distillation. For this, different operating conditions of evaporator temperature and feed flow rate were used. The intention is to evaluate the behavior of the system and to determine the best operating conditions to eliminate FFA, minimizing tocopherol losses during the process. Furthermore, in this work, it was necessary to establish analytical techniques to determine the contents of tocopherols, phytosterols, triacylglycerols, diacylglycerols, monoacylglycerols and free fatty acids in DVOD. Besides, of DDOC and DDOG, the soybean oil deodorizer distillate (SODD) was also characterized... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química