00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC
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Tipo: Dissertação
Título: Otimização de misturas no setor sucroalcooleiro: padronização de álcool e redução de cor de caldo
Título(s) alternativo(s): Mixture optimization in the sugar cane industry: ethanol standardization and reduction of color in sugar cane juice.
Autor(es): Farias, Rodrigo de Oliveira
Primeiro Orientador: Soletti, João Inácio
metadata.dc.contributor.referee1: Marinho, José Luis Gomes
metadata.dc.contributor.referee2: Coêlho, Dayana de Gusmão
metadata.dc.contributor.referee3: Tavares Neto, Júlio Inácio Holanda
Resumo: O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar do mundo, sendo o açúcar e o etanol os principais produtos obtidos. Diferentes tipos de etanol e de açúcar são produzidos nas diversas indústrias espalhadas pelo Brasil. Problemas com relação a qualidade dos produtos finais podem trazer prejuízos econômicos devido à multas e reprocessamento. Observou-se na literatura que é possível realizar misturas de álcoois com padrões de qualidade diferentes, otimizando a composição para sua comercialização e atendimento à requisitos legais. Além disso, observou-se que na indústria brasileira existe dificuldade na produção de açúcares mais claros. A mistura de caldos de cana-de-açúcar com diferentes propriedades pode ser útil nas usinas para se utilizar caldos que tenham uma cor escura de modo que o aumento de cor proveniente de uma variedade possa ser compensado pela adição de um caldo com uma cor menor, sendo o caldo resultante dessa mistura o ideal para o processo. As misturas de álcoois e de caldos são estudadas nesse trabalho através das técnicas de otimização de misturas. Nesse trabalho foram utilizados os softwares Statistica v. 12.0 e GAMS v. 22.2 (General Algebraic Modeling System) para a modelagem das misturas e otimização das mesmas, respectivamente. Para a modelagem das misturas foi escolhido o planejamento centroide-simplex nos dois casos. Os dados foram ajustados por modelos lineares e quadráticos de acordo com a análise de variância e dos dois testes F. Foram desenvolvidos códigos computacionais em GAMS onde o usuário pode entrar com dados da indústria (propriedades do caldo de cana, propriedades do etanol, preços, etc.) e o algoritmo retorna as proporções ótimas dos componentes da mistura para um lucro ótimo e atendimento a todas as restrições pertinentes. Observou-se nesse estudo a importância da utilização de modelos não-lineares para a modelagem de alguns parâmetros, tal como o pH e a acidez para as misturas de álcoois. Foi observado o impacto tanto econômico quanto na qualidade de acordo com o modelo que se usa. No problema de mistura dos caldos, observou-se comportamento linear do pH e cor ICUMSA enquanto que se obteve um comportamento quadrático para o brix. Através dos estudos de caso, pôde-se avaliar a aplicação dos modelos desenvolvidos para auxiliar no planejamento de produção na das indústrias sucroalcooleiras. A estratégia desenvolvida nesse trabalho se mostrou uma alternativa viável para otimizar misturas utilizando uma quantidade mínima e relevante de dados experimentais na criação dos modelos.
Abstract: Brazil is the major producer of sugar cane in the world, being sugar and ethanol its main products. Different types of ethanol and sugar are produced throughout the industries in Brazil. Problems regarding quality in the final products may bring economical prejudice due to fines and reprocessing. It has been seen in previous work that it is possible to produce blends of ethanol with different quality standard. Furthermore, it is known that in Brazilian industry there is an issue about producing sugar with lower colors. The mixing of sugar cane juice with different properties can be used in sugar cane plants to use darker juices so that the rise in color due to a certain sugar cane variety may be compensated by the addition of a juice with lighter color so that the resulting mixture is ideal for the process. The ethanol and juice mixtures are studied in this work through mixture optimization techniques. In this work, Statistica v. 12.0 and GAMS v. 22.2 softwares were used respectively for mixture design and mixture optimization. For the mixture modeling the centroid-simplex was used in both cases. The data were adjusted by linear and quadratic models according to variance analysis and the two F tests. Computational codes in GAMS have been developed in which the user can enter industrial data (juice properties, ethanol properties, prices, etc.) and the algorithm returns the optimal proportions of the components for the maximum profit and attendance to all pertinent constraints. It has been observed in this work the importance of using non-linear models to adjust some parameters, such as pH and acidity for the ethanol mixing. The quality and economic impacts were observed according to the used model. It the juice problems, it was observed a linear behavior for pH and ICUMSA color whereas there was a quadratic behavior for the brix. Using study cases, the application of the developed models was evaluated to support the production planning in the sugar cane industry. The developed strategy showed a viable alternative to optimize mixtures using a minimum and relevant amount of experimental data in the model development.
Palavras-chave: Indústria sucroalcooleira
Caldo de cana-de-açúcar
Otimização de misturas
Controle de qualidade
Planejamento centróide-simplex
Sugar cane industry
Cane juice
Mixture optimization
Quality control
Centroid-simplex design
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: FARIAS, Rodrigo de Oliveira. Otimização de misturas no setor sucroalcooleiro: padronização de álcool e redução de cor de caldo. 2018. 81 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2018.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/3000
Data do documento: 23-mar-2018
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