Desenvolvimento de trocador de calor de contato direto equipado com sistema microcontrolado para tratamento térmico de mosto na indústria sucroenergética

• Autor(a) principal: Reis, Douglas Lucas dos
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11152/tde-04012019-090612/
• topic: Câmara de mistura; Controle de processos; Instrumentação; Instrumentation; Mixture chamber; Process control

No Brasil, a fermentação alcoólica é o processo predominante para produção de etanol a partir de cana-de-açúcar. A utilização de mosto esterilizado associada ao uso de linhagens de leveduras selecionadas apresenta-se como uma das estratégias com potencial para proporcionar melhorias no processo de fermentação alcoólica para produção de etanol e para aumentar a produtividade da indústria sucroenergética. Embora existam diversos métodos aplicáveis na esterilização de compostos líquidos, o tratamento térmico baseado no uso de vapor superaquecido ou saturado é interessante na indústria sucroenergética devido a disponibilidade de redes de distribuição de vapor. Essa pesquisa teve como objetivo desenvolver um trocador de calor de contato direto equipado com sistema eletrônico microcontrolado para controle dinâmico da temperatura de misturas de fluidos a diferentes temperaturas. A tecnologia poderá ser aplicada ao tratamento térmico do mosto utilizado em processos de fermentação alcoólica na indústria sucroenergética. O sistema de mistura utilizado foi o aparato montado para misturar dois fluidos distintos. O aparato era composto por um trocador de calor de contato direto, uma válvula proporcional, um sensor de temperatura e duas válvulas de retenção. O trocador de calor foi montado em forma de um \"tê\" como dispositivo para mistura de fluidos. Foram realizados experimentos em laboratório; A partir dos dados gerados foi determinado a função de transferência característica do sistema seguida pela sintonização de um controlador Proporcional-Integral. O controlador foi sintonizado com a finalidade de obter temperatura alvo na câmara de mistura do sistema, através de ajustes na seção de escoamento da tubulação de vapor. O desempenho do equipamento foi avaliado com base no tempo de subida, sobressinal, tempo de acomodação, IAE e ITAE, evidenciando-se adequado desempenho para a aplicação em questão. As atividades foram limitadas ao desenvolvimento do equipamento, havendo maior enfoque em aspectos relacionados a controle. Não foram realizadas avaliações da eficácia do tratamento térmico em aplicações industriais ou laboratoriais. Trabalhos futuros poderão utilizar a tecnologia desenvolvida nesta pesquisa para estudos da eficácia do tratamento térmico conduzido sob diferentes temperaturas na redução de microrganismos ou esterilização do mosto.