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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Monitoramento do processo de produção de biodiesel via transesterificação utilizando resolução multivariada de curvas com mínimos quadrados alternados (MCR-ALS)
Authors: Weronica de Lima Furtado
First Advisor: Marcelo Martins de Sena
First Co-advisor: Camila Nunes Costa Corgozinho
First Referee: Mariana Ramos de Almeida
Second Referee: Fabiana Pereira de Sousa
Abstract: O monitoramento da produção de biodiesel ainda é realizado por técnicas que demandam elevado consumo de reagentes e longo tempo de resposta, dificultando que as correções de variáveis do processo sejam feitas de forma rápida e efetiva. Visando contornar este problema, o trabalho apresentado propôs modelos por Resolução Multivariada de Curvas com Mínimos Quadrados Alternados (MCR-ALS) e FTIR-ATR que permitiram a determinação dos teores de ésteres metílicos, diglicerídeos, triglicerídeos, ácidos graxos e monoglicerídeos presentes no meio reacional. Os modelos foram construídos utilizando dados espectrais obtidos na região do infravermelho médio para reações realizadas em diferentes condições experimentais. A variação das condições experimentais seguiu um planejamento 2 fatorial 2 com ponto central, cujas variáveis foram o lote do óleo de soja e a proporção molar álcool: óleo (entre 5:1 e 7:1). Os modelos de calibração multivariada então construídos aplicaram as restrições de não-negatividade e de correlação, inserindo os dados obtidos por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) como valores de referência. Após atingir o critério de convergência, os perfis espectrais recuperados para os ésteres metílicos e para os triglicerídeos apresentaram alta correlação quando comparados com os espectros de referência (>0,985). Além disso, os espectros calculados para os ácidos graxos, monoglicerídeos e diglicerídeos apresentaram bandas de absorção características de grupos funcionais presentes nessas moléculas, destacando as bandas de estiramento de hidroxila e de carbonila. Os erros quadráticos médios para os conjuntos de calibração e previsão, obtidos para os triglicerídeos e para os ésteres metílicos, apresentaram valores na faixa de 1,91 a 6,33 %. Desse modo, o monitoramento da produção de biodiesel, utilizando o método de resolução multivariada de curvas e a restrição de correlação, mostrou-se capaz de fornecer informações importantes sobre o processo, de forma mais rápida e com menor custo, se comparado às metodologias que são convencionalmente utilizadas.  
Abstract: The monitoring of biodiesel production is still performed by methods that require high reagent consumption and a long response time, making difficult to control, quickly and effectively, the process variables. To overcome this problem, this work proposed models using Multivariate Curve Resolution with Alternating Least Squares (MCR-ALS) and FTIR-ATR to determine methyl esters, diglycerides, triglycerides, fatty acids and monoglycerides concentrations along the transesterification reaction. The models were built using spectral data obtained by mid infrared spectroscopy for reactions in different experimental conditions. The variation of the experimental conditions followed a factorial design 22 with center point, whose variables were the batch of soybean oil and the alcohol: oil molar ratio (between 5:1 and 7: 1). The multivariate calibration models applied the non-negativity and correlation constraints, inserting the data obtained by high performance liquid chromatography (HPLC) as reference values. After meeting the convergence criterion the spectral profiles recovered for the methyl esters and for the triglycerides have shown high correlation when compared with the reference spectra (> 0.985). In addition, the spectra calculated for fatty acids, monoglycerides and diglycerides showed absorption bands characteristic of functional groups present in these molecules, mainly the hydroxyl and carbonyl stretch bands. The root mean square errors of calibration and prediction obtained for the triglycerides and for the methyl esters were within 1.91 to 6.33 %. Thus, the monitoring of biodiesel production, using the multivariate curve resolution method and the correlation constraint, provided important information about the process, faster and at a lower cost than the conventional methodologies.
Subject: Química analítica
Controle de processos quimicos
Mínimos quadrados
Cromatografia líquida de alta eficiência
Calibração
Esterificação (Quimica)
Biodiesel
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-ARZU4Z
Issue Date: 28-Jul-2017
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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