Desenvolvimento de sistema de supervisão e controle de uma planta de produção de cachaça tradicional: inovação e multidisciplinaridade na abordagem de identificação e controle de processos

Marcio Luiz Marques D'Assumpção

ORCID iD Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) Brasil

Fabiana de Moura

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais (IFMG), campus Ouro Preto Brasil

Helmuth Guido Luna Siebald

ORCID iD Departamento de Química do ICEx / Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) Brasil

Eduardo Mazoni Andrade Marçal Mendes

ORCID iD Departamento de Engenharia Eletrônica / Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) Brasil

Resumo

O trabalho apresenta um sistema de controle e supervisão especialmente projetado para uma planta piloto de produção de cachaça tradicional. Essa planta destina-se a desenvolver pesquisas multidisciplinares visando à melhoria da bebida destilada em alambique de cobre por meio da compreensão da dinâmica dos fenômenos bioquímicos e fisicos. A aquisição em tempo real dos dados de entrada e de saída dos processos de fermentação e destilação é realizada por uma plataforma embarcada baseado em microcontrolador. Esses dados são disponibilizados via rede de comunicação USB para uma interface de aquisição de dados úteis para o desenvolvimento de modelos dos processos estudados, executar simulações e projetar controladores. Do ponto de vista de pesquisa e ensino, a utilização do sistema na operação da planta permite: usar técnicas de modelagem e identificação para compreensão dos processos; estudar as dinâmicas lentas e rápidas presentes nos processos de fermentação e destilação; trabalhar conceitos de sistemas não lineares investigados nos ensaios. Além disso, o sistema de controle e supervisão permite tratar problemas reais de instrumentação que são inerentes a esses processos. Finalmente são apresentados os ensaios de identificação e modelagens obtidas para a planta real atestando a abordagem inovadora e multidisciplinar.

Palavras-chave


Cachaça de alambique de cobre; Fermentação; Destilação; Modelagem e identificação de sistemas; Controle de processos


Texto completo:

Referências


AGUIRRE, L. A. Introdução à identificação de sistemas: técnicas lineares e não lineares aplicadas a sistemas reais, 4ª ed. Belo Horizonte: Ed. UFMG, 2015.

AHMED, S. Identification from step response: the integral equation approach. The Canadian Journal of Chemical Engineering, v. 94, n. 12, p. 2243-2256, 2016.

AXELSON, J. Complete: everything you need to develop USB peripherals, 3rd edition. Lakeview Research, 2005.

BARR, M.; MASSA, A. Programming embedded systems: with C and GNU development tools. O'Reilly Media, 2006.

BILLINGS, S. A. Nonlinear system identification: NARMAX methods in the time, frequency, and spatio-temporal domains. Wiley, 2013.

CANUTO, M. H. Influência de alguns parâmetros na produção de cachaça: linhagem de levedura, temperatura de fermentação e corte do destilado. Tese (Doutorado), 2012. Programa de Pós-Graduação em Química – Universidade Federal de Minas Gerais, Minas Gerais, 2012.

CANUTO, M. H. et al. Determination of cadmium, iron and tin in home-made Brazilian sugar cane spirit, cachaça by graphite furnace absorption spectrometry using matrix matching calibration. Journal of Environmental Science, Toxicology and Food Technology, v. 9, n. 9, p. 55-61, 2015.

DIÁRIO OFICIAL DO ESTADO DE MINAS GERAIS. Publicação do resultado do edital nº 01/2009 - Demanda Universal FAPEMIG. Executivo. Diário Oficial do Estado de Minas Gerais (DOEMG)- Aprovação do projeto APQ-01215-09, Belo Horizonte, p. 117 de 2 de nov de 2009.

DIÁRIO OFICIAL DO ESTADO DE MINAS GERAIS. Publicação do resultado do edital nº 01/2013 - Demanda Universal FAPEMIG. Executivo. Diário Oficial do Estado de Minas Gerais (DOEMG)- Aprovação do projeto APQ-02248-13, Belo Horizonte, p. 114 de 27 de fev de 2014.

LJUNG, L. System identification: theory for the user. New Jersey (United States): Prentice-Hall International, 1999.

NAGY, Z. K. Model based control of a yeast fermentation bioreactors using optimally designed artificial neural networks. Chemical Engineering Journal, v. 127, n. 1–3, p. 95–109, 2007.

RAMASWAMY, S.; CUTRIGHT, T. J.; QAMMAR, H. K. Control of a continuous bioreactor using model predictive control. Process Biochemistry, v. 40, n. 8, p. 2763-2770, 2005.

SERAFIM, F. A. T. et al. Quantitative chemical profile and multivariate statistical analysis of alembic distilled sugarcane spirit fractions. Journal of the Brazilian Chemical Society, v. 23, n. 8, p. 1506-1514, 2012.

SILVA, C. L. C. et al. Selection, growth, and chemo-sensory evaluation offlocculent starter culture strains of Saccharomyces cerevisiae in the large-scale production of traditional Brazilian cachaça. International Journal of Food Microbiology, v. 131, n. 2-3, p. 203-210, 2009.

SOUZA, P. P. et al. Brazilian cachaça: “Single shot” typification of fresh alembic and industrial samples via electrospray ionization mass spectrometry fingerprinting. Food Chemistry. v.115, n. 3, p. 1064- 1068, 2009.

TOULSON, R.; WILMSHURST, T. Fast and effective embedded systems design: applying the ARM embedded, 2nd edition. Newnes, 2016.

WOOD, R. K.; BERRY, M. W. Terminal composition control of a binary distillation column. Chemical Engineering Science, v. 28, n. 9, p. 1707-1717, 1973.


DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-03062015v1n39p101-112

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