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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/11888
Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Título: | Modelagem, simulação, controle e otimização de processo de fermentação alcoólica da Saccharomyces cerevisiae |
Autor(es): | Ferro, João Victor |
Primeiro Orientador: | Sodré, Cristiane Holanda |
metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Silva, Carlos Eduardo de Farias |
metadata.dc.contributor.referee1: | Silva, Jorge José de Brito |
metadata.dc.contributor.referee2: | Pimentel, Wagner Roberto de Oliveira |
Resumo: | A fermentação alcoólica industrial que utiliza a levedura Saccharomyces cerevisiae devido à sua robustez. Deste modo, a utilização de modelos computacionais para otimizar a fermentação do etanol tem sido extensivamente estudada utilizando diversos tipos de controladores e equações cinéticas, para ampliar o rendimento do processo. Este trabalho tem o intuito de determinar o melhor arranjo numa malha de controle testando diferentes tipos de controladores e modelo cinético de fermentação. Sendo assim, foi construído um modelo robusto para a simulação de malha de controle de um biorreator para o controle automático de fermentação alcoólica utilizando a linguagem Python. A metodologia empregada para o desenvolvimento e obtenção dos resultados seguirá primeiramente pela revisão bibliográfica sobre principais modelos cinéticos utilizados para a fermentação alcoólica pela Saccharomyces cerevisiae, assim como os principais tipos de controladores adequados ao processo, estudo da modelagem da malha de controle para o biorreator, obtenção de dados e parâmetros necessários à simulação dos modelos através da literatura consultada, modelagem das malhas de controle para modelo cinético utilizado, estudo dos métodos numéricos utilizados em ambiente Python na resolução das equações oriundas dos modelos utilizados. Por fim, produzir gráficos e avaliar o desempenho dos modelos. O sistema respondeu de maneira eficiente as perturbações realizadas durante o estudo, validando, assim, o modelo desenvolvido. Além disso, foi identificado o controlador PID dentre os outros tipos como ideal para o controle de alimentação do substrato. |
Abstract: | The industrial alcoholic fermentation is carried out mainly with the yeast Saccharomyces cerevisiae due to its robustness. Thus, the use of computational models to optimize ethanol fermentation has been extensively studied using different types of controllers and kinetic equations, to increase the process yield. This work aims to determine the best arrangement in a control loop by testing different types of controllers and kinetic model of fermentation. Therefore, a robust model was built for the simulation of a control loop of a bioreactor for the automatic control of alcoholic fermentation using the Python language. The methodology used for the development and obtaining of the results will firstly follow the bibliographic review on the main kinetic models used for alcoholic fermentation by Saccharomyces cerevisiae, as well as the main types of controllers suitable for the process, study of the modeling of the control loop for the bioreactor, obtaining data and parameters necessary for the simulation of the models through the consulted literature, modeling of the control loops for the kinetic model used, study of the numerical methods used in Python environment in the resolution of the equations derived from the used models. Finally, produce graphs and evaluate the performance of the models. The system responded efficiently to the perturbations performed during the study, thus validating the developed model. In addition, the PID controller among the other types was identified as ideal for substrate feed control. |
Palavras-chave: | Fermentação alcoólica Modelagem matemática Controladores PID Modelo cinético Biorreatores Mathematical modeling Control Bioreactors |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
Sigla da Instituição: | UFAL |
metadata.dc.publisher.department: | Curso de Engenharia Química |
Citação: | FERRO, João Victor. Modelagem, simulação, controle e otimização de processo de fermentação alcoólica da Saccharomyces cerevisiae. 2023. 59 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2023. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/11888 |
Data do documento: | 19-mai-2023 |
Aparece nas coleções: | Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA QUÍMICA - CTEC |
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Modelagem, simulação, controle e otimização de processo de fermentação alcoólica da Saccharomyces cerevisiae.pdf | 1.6 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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