Made available in DSpace on 2016-06-02T20:37:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3997.pdf: 1701841 bytes, checksum: aa0694d8d64b89fd3464eb96f1eb31e2 (MD5) Previous issue date: 2011-10-21 / Brazilian exports of orange essential oil are responsible for moving approximately seventy-four million dollars, representing a significant portion of Brazilian business, and deserve the attention from the companies involved in this business. There was interest by the company (Cutrale) to conduct this research, due to the low number of papers found in the literature to promote the study with orange essential oil distillation facility at the industrial level. Thus, this work was aimed to study the essential oil of orange in its composition, and establish by vacuum distillation an industrial scale, of a system for preparing a product with sensory profile that was not available in the market. For that, we used statistical tools to deal with the results of chromatographic analysis of GC/MS, and sensory analysis to characterize the products obtained. The distillation was carried out in a distillery plant with about 1730kg of orange essential oil. It was the necessary the proper adjustment of the equipment and then the product was distilled, and several fractions were collected. The procedure was performed in two different set-ups. The first one involved low heating and low distilling flow, and the second higher heating and distilling flow. The originated fractions from both procedures were analyzed by GC/MS and their profile, were compared using PCA. Three samples were chosen for the sensory tests after the analysis by PCA. The tests revealed some sensory acceptability, either positive or negative of fractions of the juice when compared with the positive control (standard juice). This suggests that the testers do not have the taste for this type of product. Compared with a collection of samples of customers from abroad, received/analyzed by the company, these fractions are very similar, implying that there is possible that the samples we obtained may be of interest for international market. / As exportações brasileiras de óleo essencial de laranja são responsáveis por movimentar aproximadamente setenta e quatro milhões de dólares, o que representa uma parcela expressiva dos negócios brasileiros e merece grande atenção por parte das empresas envolvidas. Houve o interesse por parte da empresa de realizar essa pesquisa, devido ao número baixo de trabalhos verificados na literatura que promovessem estudo ao óleo essencial de laranja com mecanismo de destilação em nível industrial. Desta forma, este trabalho teve como objetivo estudar o óleo essencial de laranja em sua composição, e estabelecer através de destilação a vácuo, em nível industrial, uma sistemática para preparar um produto com perfil sensorial que fosse diferencial no mercado. Para isso utilizaram-se ferramentas estatísticas para tratar os resultados das análises cromatográficas de CG-EM, além de análise sensorial para caracterizar os produtos obtidos. Carregou-se a planta industrial de uma destilaria com aproximadamente 1730 kg de óleo essencial de laranja. Realizaram-se os ajustes necessários nos equipamentos e promoveu-se a destilação, recolhendo várias frações. Esses procedimentos foram realizados em dois set-ups diferentes. Essas frações foram analisadas por CG-EM e levantado seu perfil, frente a PCA. Foram escolhidas três amostras referentes aos grupos observados na PCA e realizaram-se os testes sensoriais. Os testes sensoriais revelaram certa aceitabilidade, ora positiva ou negativa, das frações em relação ao suco padrão. Isso leva a crer que os provadores não têm o paladar para este tipo de produto. Em comparação com uma coleção de amostras de clientes do exterior, recebidas/pesquisadas pela empresa, essas frações apresentam grande similaridade, levando a crer que há mercado internacional para esse tipo de produto.

Orientador: João Bosco Faria / Banca: Elizeu Antonio Rossi / Banca: Fernando Valadares Novaes / Resumo: Aguardente de cana é a segunda bebida alcoólica mais consumida no Brasil, estimando-se sua produção em cerca de 1,2 bilhão de litros/ano. Em 2009 foram exportados 10,83 milhões de litros gerando uma receita de US$ 15,58 milhões. Dentre os principais mercados de destino estão Alemanha, Estados Unidos, Portugal e França (ALVES, 2009). Diante das novas exigências do mercado, os produtores começam a se preocupar em agregar maior valor à bebida, investindo em novas tecnologias e aperfeiçoamento de pessoal, no controle de qualidade e oferecendo embalagens mais sofisticadas, com o intuito de inserir a cachaça nos melhores pontos de consumo do país, ao lado de outras bebidas destiladas já consagradas no país e no mundo. A adição de açúcar tem sido utilizada como uma forma de padronizar o sabor de algumas bebidas destiladas, visando reduzir o sabor do etanol e eventuais defeitos sensoriais (CARDELLO e FARIA, 2000). O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da adição de açúcar na qualidade sensorial da cachaça, comparando-se amostras obtidas tradicionalmente e redestiladas contendo, diferentes concentrações de açúcar. As amostras foram obtidas a partir de um mesmo lote de aguardente tradicional considerada de baixa aceitação com graduação alcoólica de 47%. Inicialmente foram obtidas sete amostras, contendo concentrações crescentes de açúcar, que foram então diluídas para 40ºGL. Posteriormente após redestilação do lote acima referido foram obtidas amostras, contento também concentrações crescentes de açúcar e também diluídas para 40º GL. As 14 amostras de aguardente, obtidas conforme acima descrito, foram então submetidas a testes de aceitação em relação aos atributos aroma, sabor, doçura e impressão global, e atitude de compra. Os resultados demonstraram que a prática de adicionar açúcar na cachaça... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Sugarcane liquor is the second most consumed beverage in Brazil, with estimated production at about 1.2 billion liters/year. In 2009 exports reached 10.83 million liters generating revenues of US$ 15.58 million. Among the main destination markets are Germany, United States, Portugal and France. 7 The addition of sugar has been used as a way to standardize the flavor of some liquor, to reduce the taste of ethanol and other sensory defects. 3 The purpose of this study was to evaluate the effect of adding different concentrations of sugar in the sensory quality of cachaça, comparing samples obtained by the traditional way and by re-distillation. From the same bach of "cachaça" obtained traditionally and considered of low acceptance, seven samples were added of increasing concentrations of sugar, end then diluted to 40 GL. Subsequently, a volume of the same batch was redistilled in order to obtain more seven samples, also having increased concentrations of sugar and also diluted to 40 GL. These samples were then tested for acceptance in relation to the attributes aroma, flavor, sweetness, overall impression and purchase attitude. The results showed that the practice of adding sugar undoubtedly influences positively the final product acceptance, minimizing sensory defects related to inadequate techniques of production, as well showed that the re-distillation process may also improve the acceptance of the Brazilian cachaça / Mestre

Submitted by Cassia Rita Adame (cassiaadame@yahoo.com.br) on 2018-08-10T21:28:32Z No. of bitstreams: 1 Tese_Cássia Rita Adame_Ciência do Solo.pdf: 1616217 bytes, checksum: 785e4122934c8c10c86a7f643d582d0c (MD5) / Approved for entry into archive by Neli Silvia Pereira null (nelisps@fcav.unesp.br) on 2018-08-13T19:34:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 adame_cr_dr_jabo.pdf: 1616217 bytes, checksum: 785e4122934c8c10c86a7f643d582d0c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-13T19:34:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 adame_cr_dr_jabo.pdf: 1616217 bytes, checksum: 785e4122934c8c10c86a7f643d582d0c (MD5) Previous issue date: 2018-04-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O conhecimento das alterações na distribuição do N entre os reservatórios existentes no solo após aplicação de esterco bovino permite melhorar a compreensão dos efeitos da aplicação do adubo orgânico na disponibilidade de N para as plantas. Os objetivos com o presente foram avaliar as transformações do nitrogênio do esterco bovino em função da textura do solo e do tempo, e associar as formas de N orgânico com o N potencialmente disponível. O experimento foi conduzido em esquema fatorial, delineamento inteiramente ao acaso e quatro repetições. Os tratamentos foram resultantes da combinação de dois solos (argiloso, com 440 g kg-1 de argila, e arenoso, com 120 g kg-1 de argila), duas doses de esterco bovino (0 e o equivalente a 20 t ha-1) e quatro tempos de incubação (15, 45, 90 e 180 dias). Nas amostras de solo foram determinados pHCaCl2, C orgânico, N total, N extraído por destilação a vapor direta, N-NH4+, N-NO3-, e as seguintes frações do N orgânico: N-NH4+ hidrolisável, N-aminoaçúcares, N-aminoácidos, N-total hidrolisável e N-insolúvel em ácido. Por cálculo foi obtido o N-não identificado. A aplicação de esterco aumenta as frações de N orgânico de mais fácil mineralização até próximo de 100 dias após a aplicação, e posteriormente, aumenta as frações de N orgânico de maior estabilidade, principalmente no solo argiloso. O N potencialmente disponível determinado por destilação a vapor direta correlacionou com as frações de N mais disponíveis, N-NH4+ hidrolisável, N-aminoaçúcares e N-aminoácidos. / The knowledge of the changes in the N distribution among the soil existing N pools after cattle manure additions, allows to improve the understanding of the effects of organic fertilizer additions on N availability to plants. The aim of this study was to evaluate the nitrogen transformations of cattle manure as a function of soil texture and of time, and to associate organic N forms with the potentially available N. The experiment was carried out in a factorial scheme, completely randomized design with four replicates. The treatments were the result of a combination of two soils (typic Hapludox clayey, with 440 g kg-1 clay, and arenic Hapludult, sand, with 120 g kg-1 clay), two doses of cattle manure (0 and 20 t ha-1) and four incubation times (15, 45, 90 and 180 days). In the soil samples were determined, pHCaCl2, organic C, total N, N extracted by direct steam distillation, NH4 + -N, NO3 - -N and the following organic N fractions: ammonia-N, amino sugar-N, amino acid-N, total hydrolysable-N and non-hydrolyzable-N. By calculation it was obtained the hydrolyzable unknown-N. The cattle manure additions increases the organic N fractions of easier mineralization until about 100 days after the addition, and later, it increases the fractions of organic N of greater stability, mainly in the clay soil. Potentially available N determined by direct steam distillation correlated with the most available N fractions, NH4 + -N hydrolysable, amino sugars-N and amino acids-N.

A pesquisa acerca da modelagem de colunas de destilação não é mais uma novidade nos dias de hoje. Os primeiros trabalhos, com metodologias propostas para a solução de sistemas de separação modelados prato a prato, surgiram na década de 30. Porém, só a partir da década de 50, com o advento do computador digital, foram realizados investimentos sólidos no desenvolvimento de novos algoritmos e simuladores. Apesar deste investimento, apenas modelos simplificados eram utilizados devido à baixa capacidade de processamento. A partir da década de 70, os primeiros simuladores comerciais começaram a ser introduzidos na indústria e o desenvolvimento de modelos rigorosos não parou mais. Dentro deste contexto, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um modelo rigoroso de coluna de destilação, genérico, dinâmico e de fácil aplicação nos mais variados tipos de estudos, desde simples simulações de operação até otimizações e previsões de comportamentos de parada e partida de plantas. Ou seja, um modelo projetado para situações onde uma representação fiel do comportamento dinâmico é necessária. Os modelos gerados neste estudo foram implementados na linguagem de modelagem do simulador EMSO e fazem parte da biblioteca EML (EMSO Model Library). Esta biblioteca é distribuída no conceito de software livre, disponibilizando todos os modelos via internet e sem custo. Para a validação dos modelos desenvolvidos foram utilizados dois exemplos: uma coluna de destilação reativa com dados provenientes da literatura e uma coluna deisobutanizadora industrial da PETROBRAS com 80 pratos que separa o isobutano de uma mistura de 13 componentes. Este último problema resulta em um sistema com mais de 6300 variáveis, provando que o simulador utilizado é muito eficiente para a resolução de problemas de grande escala. Os resultados da validação foram satisfatórios, assim como o desempenho do simulador EMSO quanto à eficiência computacional e à robustez na solução do problema. / Nowadays, modeling and simulation of distillation columns are not a new research subject anymore. It was around the 1930’s that the first methodologies were proposed to solve staged separation systems. However, it was in 1950’s, with the advent of digital computers that most important investments were made for the development of new algorithms and simulators. In spite of these investments, only very simple models were used due to the low speed of the computers available at that time. In the 1970’s, the industry started to use the first commercial simulators and the development of rigorous models for distillation columns has not stopped since then. Inside this context, the main goal of this work is the development of a rigorous, generic, dynamic and easy-to-use model of distillation column to be applied on diferent targets, from operation simulations to dynamic optimizations and the prediction of the start up and shut down plant behaviour. To do so, the model must represent the dynamic performance of the unit. The models generated were implemented in the EMSO simulator environment with its own modeling language and are part of the EMSO Model Library (EML), which is distributed under the Free Software concept. In order to analyze the model performance, two examples were chosen: a reactive distillation column from the literature and an 80 tray deisobutanizer column from PETROBRAS which separates isobutane of a 13 component mixture. The solution of the last problem generates a 6300 variable system, that is used to confirm the great efficiency of EMSO to solve large scale problems. The validation results have been as satisfactory as the model prediction and the EMSO simulator performance in computational efficiency and robustness.

Este trabalho aborda a predição da eficiência de pratos valvulados de dois passes, de escoamento cruzado com downcomers de uma coluna de destilação industrial, através do uso de diferentes modelos com e sem o uso do método Stagnant Regions Model proposto por Lockett em 1986. Contrariando o esperado, poucos artigos foram publicados sobre as principais características de pratos valvulados e bem menos sobre eficiência de pratos valvulados de dois passes. Os resultados encontrados sugerem que a correlação de O'Connell, o modelo de Chan e Fair aplicado aos pratos valvulados de dois passes convertidos para um passe e o modelo de Chan e Fair com uso do método SRM são os que melhor predizem a eficiência de pratos valvulados de dois passes, de escoamento cruzado com downcomers, no caso estudado.Em consonância com os estudos prévios, a correlação de O'Connell subestima o valor da eficiência, mostrando-se levemente conservativa, enquanto as predições pelo uso do modelo de Chan e Fair e do modelo modificado de Chan e Fair com uso do comprimento equivalente proposto por Klemola e Ilme superestimam o valor da eficiência, mostrando-se levemente não-conservativas. / This work approaches the prediction of the efficiency of two passes, crossflow valve trays with downcomers of an industrial distillation column, through the use of different models with and without the use the Stagnant Regions Model, method proposed by Lockett in 1986.Contradicting what it could be expected, few papers were published about the main characteristics of valve trays and fewer about efficiency of two passes valve trays. The results suggest that the O'Connell's correlation, the model of Chan and Fair applied to the two passes valve trays converted for one pass valve tray and the model of Chan and Fair with SRM method are those that best predict the efficiency of two passes, crossflow valve trays with downcomers. In consonance with the previous published studies, the O'Connell'correlation underestimates the value of the efficiency, showing a slightly conservative value, while the predictions using Chan and Fair model and the modified Chan and Fair model with equivalent length proposed by Klemola and Ilme overestimates the value of the efficiency, showing a slightly non-conservative results.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-08-29T13:10:13Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 507332 bytes, checksum: 450e4b9f4a4ff8b443d6bc0a7a0aef62 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-29T13:10:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 507332 bytes, checksum: 450e4b9f4a4ff8b443d6bc0a7a0aef62 (MD5) Previous issue date: 1996-12-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A crescente e indiscriminada utilização de agrotóxicos na agricultura brasileira tem acarretado uma série de impactos ao meio ambiente. Dentre os agrotóxicos de uso comum na agricultura encontram-se os inseticidas organoclorados. Alguns deles foram utilizados indiscriminadamente na década de 60, devido à sua eficiência no controle de pragas. Esses compostos, no entanto, são persistentes e bioacumulativos, de forma que, mesmo com seu uso proibido pela legislação brasileira há vários anos, os níveis residuais são significativos e exigem um monitoramento constante. A extração líquido-líquido é a técnica normalmente recomendada para a extração de organoclorados em águas, seguida de uma etapa de identificação e quantificação por cromatografia em fase gasosa, usando detector de captura de elétrons (CG/DCE). Neste trabalho, procurou-se avaliar a eficiência da técnica de destilação e extração simultâneas em relação à técnica de extração líquido-líquido, para um grupo de 18 compostos organoclorados. Procurou-se também avaliar a presença desses resíduos nos cursos d'água do Município de Viçosa-MG, onde foram coletadas amostras de água de três pontos diferentes do ribeirão São Bartolomeu. Estas amostras foram submetidas as duas técnicas de extração. Otimizou-se a técnica de destilação e extração simultâneas, determinando-se o tempo ideal de extração (uma hora), o melhor solvente extrator (acetato de etila) e o volume do solvente (7 mL). Para avaliar a eficiência dessas duas técnicas, amostras de água deionizada e de água natural foram fortificadas com 18 padrões de organoclorados. Os extratos obtidos foram analisados por CG/DCE. A técnica de extração líquido-líquido mostrou-se eficiente para 14 organoclorados e a técnica de destilação e extração simultâneas, para13, dos 18 organoclorados estudados. Os níveis de recuperação variaram de 80 a 114% e de 80 a 100%, para dois níveis de fortificação em água; respectivamente. Em amostras naturais, verificou-se que a técnica de extração líquido-líquido mostrou-se eficiente para 13 organoclorados e a destilação e extração simultâneas, para dez, dos 18 organoclorados estudados, levando-se em consideração o intervalo de recuperação aceitável pela literatura de 80 a 120%. O limite de detecção dos dois métodos foi de 0,6 pg.μL-1. Depois de estabelecidas as condições ideais de extração e análise, foram analisadas as amostras de água do ribeirão São Bartolomeu. Nestas amostras, foram encontrados quatro dos organoclorados estudados, empregando-se a técnica de extração líquido-líquido, o quais estavam em nível superior ao do permitido pela legislação. Ao analisar essas mesmas amostras de água pela técnica de destilação e extração simultâneas, foram encontrados resíduos de três organoclorados, com apenas um estando abaixo do limite permitido pela legislação. Dos resultados encontrados pela técnica de destilação e extração simultâneas, dois foram semelhantes aos da técnica de extração líquido-líquido. Comparando-se a eficiência das duas técnicas de extração, constatou-se que a de destilação e extração simultâneas apresentou resultados próximos aos da de extração líquido-líquido para alguns inseticidas; e, por ser a primeira uma técnica nova, que consome menor volume de solvente, merece maiores estudos. / In Brazil, the increasing and indiscriminate use of agrotoxic in agriculture has caused a sequence of impacts to the environment. Among the agrotoxic commonly used in agriculture are the organochlorine insecticides. In the 60th decade, some of them were indiscriminately used for their efficiency on controlling weeds. However, these chemical products are persistent and bioaccumulative, so even their use has been prohibitive by Brazilian law for several years, the residual levels are significative and require a continuous monitoring. The liquid-liquid extraction is a technique currently recommended for extracting organochlorine compounds in water followed by a stage of identification and quantification by gas chromatography, using an electron capture detector (GC/ECD). This work aimed to evaluate the efficiency of the distillation and simultaneous extraction in relation to liquid-liquid extraction techniques, for a group of 18 organochlorine compounds. Another objective was to verify the presence of these residues in the surface water resources in Viçosa - Minas Gerais State, by collecting water samples at three different points along São Bartolomeu stream. The samples were submitted to two extraction techniques. It were optimized the distillation and simultaneous extraction technique by determining the ideal extraction time (one hour), the better extractor solvent (ethyl acetate) and the solvent volume (7 mL). In order to determine the efficiency of these two techniques, the samples of deionized water and natural water were fortified with 18 standards of organochlorine compounds. The obtained extracts were analysed by GC/DCE. The liquid-liquid extraction technique was efficient for 14 organochlorine compounds and the distillation and simultaneous extraction technique was efficient for 13 from the 18 organochlorine under study. The recovery levels varied from 80 to 114% and from 80 to 100% for those two levels of fortification in water, respectively. In natural samples, it was verified that the liquid-liquid extraction technique showed to be efficient for 13 organochlorine compounds and so was the distillation and simultaneous extraction technique for 10 from the 18 organochlorine under study, considering the recovery interval from 80 to 120% which is the one acceptable in the literature. The detection limit of both methods was 0,6 pg.μL-1. After establishing the ideal extraction and analysis conditions, the water samples from São Bartolomeu stream were analysed. In samples, four from the studied organochlorine compounds were found by the liquid-liquid extraction technique, which were above the level allowed by legislation. At the analysis of these water samples by the distillation and simultaneous extraction technique, it were found three organochlorine residues but only one being below that limit allowed by legislation. Relative to the results encountered by the distillation and simultaneous extraction technique, two of them were similar to those obtained from the liquid-liquid extraction technique. When comparing the efficiency of both extraction techniques, it was evidenced that either distillation and simultaneous extraction presented results which were approximate to those from the liquid-liquid extraction for some insecticides. Considering that the first one is a new technique which consumes a lower solvent volume, it deserves a more detailed studies. / Não foi encontrado o cpf do autor.

Etanol é um dos combustíveis renováveis mais importantes e contribui com a redução dos impactos negativos causados pela utilização de combustíveis fósseis por todo o mundo. É obtido principalmente pela fermentação dos açúcares provenientes da cana-de-açúcar e do milho. O produto da fermentação possui aproximadamente 96,5% molar de água, e um dos desafios é a obtenção econômica de um produto com pureza acima dos 99% molar em etanol para a utilização no setor de transporte. O presente trabalho tem por objetivo a otimização do processo de destilação extrativa do etanol utilizando glicerol como agente extrator. Esse solvente é um subproduto no processo de produção do diesel renovável, e estudou-se sua viabilidade como substituto do solvente derivado de fontes naturais não-renováveis, etileno glicol. Vinte e duas diferentes configurações de colunas de destilação simples e complexas foram avaliadas nesta investigação. O recente modelo de coeficientes de atividade F-SAC foi ajustado para a melhor representação de dados de equilíbrio líquido-vapor e de coeficiente de atividade em diluição infinita coletados na literatura. A predição do modelo F-SAC foi superior comparando-se a outros modelos de atividade. A média na diferença absoluta, quando comparado ao modelo NRTL chegou a valores aproximadamente 47% menores. O modelo do processo foi construído em um simulador baseado em equações, onde balanços de massa e de energia são resolvidas simultaneamente, buscando possíveis alterações para a redução do consumo energético e aumento na produtividade. A influência dos principais parâmetros do processo foi avaliada via simulações e descobriu-se que uma configuração e operação ótimas do sistema por destilação extrativa podem gerar significativa redução no consumo energético do processo. A economia em termos energéticos pode atingir valores de até 10% quando comparados com a melhor configuração disponível na literatura. / Ethanol is one of the most important renewable fuels and contributes to reducing the negative impacts caused by the use of fossil fuels worldwide. It is mainly obtained by the fermentation of sugars from sugar cane and corn. The fermentation broth has approximately 96.5% of water molar, and an economic challenge is to obtain a product with purity above 99% of ethanol molar to use in the transportation sector. The present work aims at optimizing the process of extractive distillation of ethanol using glycerol as extracting agent. This solvent is a byproduct in the renewable diesel production and was then studied as an alternative for ethylene glycol, the curently used non-renewable solvent. Twenty-two different configurations of simple and complex column sequences were evaluated in this investigation. The recent F-SAC activity coefficient model was adjusted to the best representation of vapor-liquid equilibrium and infinite dilution activity coefficient data from the literature. The prediction of the F-SAC model was superior when compared with other activity coefficient models. The average absolute difference was up to 47% smaller when compared with the NRTL model. The process model was built on an equation-based simulator, where mass and energy balances are solved simultaneously, looking for possible changes to reduce the energy demands and raise the production. The influence of the main process parameters was evaluated via simulations and we have found that an optimal operation of the system by extractive distillation with glycerol can lead to significant reduction in the energy consumption of the process. The energy savings could reach values up to 10% when compared with the best configuration available in the literature using ethylene glycol as entrainer.

O aumento do custo e da demanda de energia, juntamente com a escassez de recursos não renováveis e o crescente apelo para a sustentabilidade dos processos, incentiva o desenvolvimento de equipamentos e sistemas mais eficientes mediante a otimização e o controle dos recursos energéticos disponíveis. A proposta deste trabalho consiste em estabelecer uma abordagem termodinâmica para o controle e a otimização de processos visando o aumento da eficiência na operação dos mesmos. Para tanto, foi desenvolvido um problema de controle ótimo formulado com base no critério de eficiência termodinâmica de acordo com a 2ª Lei, com o objetivo de otimizar a transição entre estados com respeito a taxa de geração de entropia do sistema, mantendo as variáveis controladas como restrições de desigualdade dependentes do tempo. A estratégia proposta, chamada COBET (controle baseado na eficiência termodinâmica), foi aplicada a uma coluna de destilação binária para controlar a pureza do destilado e do produto de fundo, manipulando a razão de refluxo e a taxa de transferência de calor do refervedor. O COBET apresentou ajuste simples, tempo computacional razoável e desempenho de controle aceitável, quando comparado com controladores convencionais. Foi proposta uma estratégia alternativa, de modo a aprimorar o COBET, chamada R-COBET, que consiste no uso de restrições adicionais que garantem que as variáveis de controle permaneçam entre o estado inicial e final. O R-COBET obteve um desempenho aceitável, menor integral do erro quadrático das variáveis de controle e maior lucro, quando comparado ao COBET. A fim de demonstrar a aplicabilidade da metodologia proposta a outras funções objetivo, uma função empírica de eficiência baseada na 1ª Lei da Termodinâmica foi determinada e utilizada no problema de controle ótimo, sujeito às mesmas restrições consideradas no controlador R-COBET. Também se aplicou a metodologia proposta a um reator CSTR com o intuito de controlar a temperatura e a concentração do produto, considerando-se o controlador na forma R-COBET, e obteve-se um desempenho similar ao do estudo da coluna de destilação. Com estas análises, concluiu-se que a metodologia proposta pode ser aplicada com sucesso a problemas de controle ótimo com estados final e inicial definidos. / The increasing demand of energy and its rising costs, in addition to the non-renewable resources depletion and to the growing interest in the sustainability in industrial processes, stimulate the development of equipment and systems that are more efficient through the control and optimization of available energy resources. The purpose of this work is to establish a thermodynamic approach to process control and optimization, in order to improve operational efficiency. To this end, it is developed in this work an optimal control problem formulated on the basis of a thermodynamic efficiency criterion, as dictated by the 2nd Law. The principle is to optimize the transition between states with respect to thermodynamic efficiency – regarded as the square of entropy generation rate – while maintaining the controlled variables as time dependent inequality constraints. The proposed strategy, called here TEBC (Thermodynamic Efficiency Based Control) was applied to a binary distillation column in order to control distillate and bottom product purities within specifications while manipulating the reflux ratio and reboiler heat transfer rate. When compared to other controllers, TEBC presented practical tuning, reasonable computational time and acceptable control performance. An alternative strategy was also proposed in order to improve TEBC, called R-TEBC, which considers additional constraints to ensure that control variables remain between the initial and final states. The R-TEBC achieved acceptable performance, smaller integral squared error in the control variables and larger profit, when compared to TEBC. In order to demonstrate the applicability of the proposed methodology to other objective functions, an empirical efficiency function was proposed for the distillation column example and used in the optimal control problem, in the form of a R-TEBC controller. Moreover, an exothermic CSTR reactor with product concentration and reactor temperature as controlled variables was also studied, using additional constraints (R-TEBC), and the results was similar to those obtained in the distillation column. With this analysis, it was concluded that the proposed methodology can be applied to optimal control problems of this kind with fixed initial and final states.

O processo de destilação extrativa com N-formilmorfolina (NFM) pode ser utilizado para separação do benzeno de uma corrente contendo hidrocarbonetos não aromáticos com seis carbonos. Cerca de 20 componentes distintos constituem a corrente de interesse. Neste trabalho, primeiramente, buscou-se o conjunto de dados experimentais disponíveis de equilíbrio de fases e coeficiente de atividade em diluição infinita para estimar os parâmetros de interação binária do modelo NRTL capaz de representar o processo de separação de uma planta existente. Os parâmetros faltantes foram estimados a partir do modelo de predição baseado em contribuição de grupos, UNIFAC. O processo de destilação extrativa foi simulado utilizando-se um simulador comercial e uma boa correlação com os dados de planta foi encontrada. A influência na operação de diversos parâmetros, como relação solvente/carga e temperatura do solvente foram estudadas. Os valores ótimos teóricos foram obtidos e podem ser implementados para melhoria do processo. Identificou-se uma extrema sensibilidade do perfil da coluna com o calor fornecido pelo refervedor, indicando que pode ser uma fonte de instabilidades. Além disso, foi identificada baixa eficiência na seção de recheio, que também dificulta a especificação dos produtos de interesse. / Extractive distillation processes with N-formylmorpholine (NFM) are industrially used to separate benzene from non-aromatics hydrocarbons of six carbons. In the process studied in this work, the stream of interest consists of nearly 20 different hydrocarbons. A new set of NRTL parameters was correlated based on literature experimental data. Both vapor-liquid equilibrium data as well as infinite dilution activity coefficient were taken into account; missing parameters were estimated with the UNIFAC group contribution model. The extractive distillation process was simulated using a commercial simulator. Very good agreement with plant data was obtained. The influence of the main parameters in operation, solvent to feed ratio and solvent temperature were studied. The theoretical optimum values were obtained and can be implemented to improve the industrial process. Extreme static sensitivity with respect to reboiler heat was observed indicating that this can be the source of instabilities. In addition a low efficiency was identified at the packing section, contributing to the products specification problem as well.

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