00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA TRABALHOS DE CONCLUSÃO DE CURSO (TCC) - GRADUAÇÃO - CTEC Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA QUÍMICA - CTEC
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Campo DCValorIdioma
dc.contributor.advisor1Silva, Jorge José de Brito-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8076393341799054pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Carvalho, Frede de Oliveira-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8611799985963528pt_BR
dc.contributor.referee1Rocha Neto, João Batista Maia-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3823723429061684pt_BR
dc.contributor.referee2Alencar, Soraya Lira-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4946898617622873pt_BR
dc.creatorMonteiro, Vitor Marcel de Mendonça-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0893932927444358pt_BR
dc.date.accessioned2026-02-02T16:40:16Z-
dc.date.available2025-01-28-
dc.date.available2026-02-02T16:40:16Z-
dc.date.issued2025-02-25-
dc.identifier.citationMONTEIRO, Vitor Marcel de Mendonça. Deep learning autoencoder no desenvolvimento de soft-sensor para processos de fermentação alcoólica em batelada. 2026. 45 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttp://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/17615-
dc.description.abstractAlcoholic fermentation is a biochemical process in which simple sugars are converted into commercially interesting compounds, such as ethanol, for example. The Brazilian ethanol industry reached a production of 35.6 billion liters in the 2019/2020 harvest. The production process is influenced by various variables, such as the type of yeast, bacterial contamination, sugar concentration in the reaction medium, feeding time of the fermenters, temperature, pH, among others, and this makes the control and optimization of the process complex, especially when these variables must be measured directly by conventional physical sensors or laboratory analyses. Unlike conventional measurements, soft sensors use mathematical algorithms, artificial intelligence techniques, or statistical models to infer or predict these variables based on indirect information, such as available measurements, historical data, or correlations between variables that classical models cannot explain. Batch processes, unlike continuous processes, present a difficulty regarding the use of techniques for the development of empirical models for inference, which is how the time variable is considered and incorporated into the model. An Autoencoder (AE) is an unsupervised deep learning network composed of an encoder and a decoder that can be used to reduce data dimensionality and facilitate model training. It has been widely used as a classifier in fault detection and diagnosis; however, its use as a soft-sensor is still relatively new. Based on this, the work aimed to explore the use of AE, as well as some techniques already widely used in the development of soft sensors such as artificial neural networks (ANNs) and long short-term memory (LSTM), focusing on the issue of incorporating the time variable into the models. All three networks showed good results in predicting ethanol concentration, with R² values above 0,9 and errors below 2,5. However, the LSTM network stood out as the most effective, presenting better metrics for the evaluated variables (R² = 0.9973, RMSE = 0.4336 and MAE = 0.3055). The LSTM-Autoencoder model, on the other hand, proved to be a promising alternative, capable of maintaining good accuracy even when using a smaller amount of information (R² = 0.9551, RMSE = 1.7722 and MAE = 1.5142), making it relevant for applications where computational efficiency is a critical point.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Alagoaspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentCurso de Engenharia Química- Bachareladopt_BR
dc.publisher.initialsUFALpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectFermentaçãopt_BR
dc.subjectFermentação alcoólicapt_BR
dc.subjectRedes neuraispt_BR
dc.subjectSoft-Sensorpt_BR
dc.subjectAutoencoder (Rede neural)pt_BR
dc.subjectDeep learningpt_BR
dc.subjectFermentationpt_BR
dc.subjectAlcoholic fermentationpt_BR
dc.subjectNeural networkspt_BR
dc.subjectAutoencoder (Neural network)pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApt_BR
dc.titleDeep learning autoencoder no desenvolvimento de soft-sensor para processos de fermentação alcoólica em bateladapt_BR
dc.typeTrabalho de Conclusão de Cursopt_BR
dc.description.resumoFermentação alcoólica é um processo bioquímico no qual há conversão de açúcares simples em compostos de interesse comercial, como, por exemplo, o etanol. A indústria brasileira de etanol chegou a produzir 35,6 bilhões de litros na safra de 2019/2020. O processo produtivo é influenciado por diversas variáveis, tais como o tipo de levedura, contaminação bacteriana, concentração de açúcares no meio reacional, tempo de alimentação das dornas, temperatura, pH, entre outras, e isso torna o controle e otimização do processo complexo, principalmente quando essas variáveis devem ser medidas diretamente por sensores físicos convencionais ou por análises em laboratório. Ao contrário das medições convencionais, os soft-sensors utilizam algoritmos matemáticos, técnicas de inteligência artificial ou modelos estatísticos para inferir ou prever essas variáveis com base em informações indiretas, como medidas disponíveis, histórico de dados ou correlações entre variáveis no qual modelos clássicos não conseguem explicar. Processos em batelada, diferentemente de processos contínuos, apresentam dificuldades em relação à utilização de técnicas para elaboração de modelos empíricos para inferência, que é como a variável tempo é considerada e incorporada ao modelo. Autoencoder (AE) é uma rede de aprendizado profundo não supervisionado composta por um codificador e um decodificador que pode ser utilizada para reduzir a dimensionalidade dos dados e facilitar o treinamento de um modelo, a mesma vem sendo muito utilizada como classificadora na detecção e diagnóstico de falha, porém a sua utilização como soft-sensor ainda é relativamente nova. Com base nisso, o trabalho teve como objetivo explorar a utilização do AE, assim como algumas técnicas já bastante utilizadas na elaboração dos soft-sensors como as redes neurais artificiais (RNAs) e as long short term memory (LSTM) focando a problemática da incorporação da variável tempo aos modelos. Todas as três redes apresentaram bons resultados para prever a concentração de etanol, com valores de R² acima de 0,9 e erros abaixo de 2,5, entretanto a rede LSTM se destacou como a mais eficaz pois apresentou os melhores valores nas métricas avaliadas (R² = 0,9973, RMSE = 0,4336 e MAE = 0,3055). Já o modelo LSTM-Autoencoder mostrou-se uma alternativa promissora, capaz de manter boa precisão mesmo utilizando uma quantidade menor de informação (R² = 0,9551, RMSE = 1,7722 e MAE = 1,5142), se mostrando relevante para aplicações onde a eficiência computacional é um ponto crítico.pt_BR
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