Modelagem de simulação e otimização dinâmica

Modelagem Simulação e Otimização Dinâmica aplicada a um processo de Fermentação: Resultados preliminares da Modelagem

SOBRENOME AUTOR 1, NOME AUTOR 1; SOBRENOME AUTOR 2, NOME AUTOR 2.; SOBRENOME AUTOR 3, NOME AUTOR 3; SOBRENOME AUTOR 4, NOME AUTOR 4.; ...; SOBRENOME AUTOR n, NOME AUTOR n.

INTRODUÇÃO

A ampliação da produção de etanol só foi possível devido à evolução das tecnologias utilizadas tanto na área agrícola (custo de plantio) quanto na área industrial (custo de produção). [BORGES, 2008]. Para uma maior rentabilidade, através do desenvolvimento tecnológico, torna-se necessário aprofundar ainda mais os estudos em modelagem e simulação do processo, possibilitando assim prever o comportamento dinâmico e estacionário do processo, inclusive para condições não testadas empiricamente, auxiliando no projeto e ajuste de sistemas de controle [SCHMIDELL e FACCIOTTI, 2001]. Caso o Brasil vislumbre ser referência na produção de etanol combustível e desenvolvimento de tecnologias modernas para implantação de destilarias e necessário investir-se em pesquisas para melhoria do desempenho da produção de etanol [PACHECO, 2010].

OBJETIVO

O objetivo geral deste trabalho é avaliar o processo de fabricação de etanol em batelada alimentada com reciclo de levedura, de forma a otimizar a conversão de açúcar em etanol. Também são avaliados os efeitos inibitórios do etanol e do substrato [BORGES, 2008] e os efeitos da temperatura, de maneira a possibilitar a obtenção de um modelo matemático aceitável para o processo.

MATERIAIS E MÉTODOS

O ensaio foi conduzido com levedura PE-2, utilizando mosto de melaço e água (concentração de 20%), com pH 4,5. O volume final de vinho foi de aproximadamente 2500 mL. Foram realizados dois ciclos, cada um com 9 frascos (Figura 1) distribuídos igualmente em 3 temperaturas (30°C, 33°C e 36°C), sendo realizadas 6 alimentações espaçadas de 1 hora.

(a) (b)

Figura 1 (a) Frascos do Ensaio. (b) Controle de Temperatura

O primeiro ciclo serviu para criar o reciclo de levedura, portanto não foram realizadas amostragens e tratamento ácido neste ciclo. No 2º ciclo procedeu-se com o tratamento ácido (pH de 2,5) e amostragem (20 mL) no início do processo e a cada hora de fermentação até completar 9 horas. Para cada amostra realizaram-se análises de etanol, biomassa, AR e viabilidade. Utilizou-se o software Matlab® para identificar os parâmetros da levedura em cada temperatura, através da utilização do System Identification Toolbox. Foi utilizado o modelo no qual se considera o efeito inibitório do produto [BORGES, 2008], representado pela Equação 1.

(Equação 1)

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Para as três temperaturas nas quais foram realizados os ensaios, obteve-se uma boa aproximação do valor calculado com o valor real do processo (Figura 2), com aproximação de mais de 70% entre os valores calculados e o valor real.

Figura