Avaliação da Rotina Inversa R2W na Estimação de Parâmetros de Transferência de Massa no Processo de Adsorção de Glicose e Frutose

Authors

  • Anderson Luís Jeske Bihain Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ. Instituto Politécnico - IPRJ
  • Leôncio Diógenes Tavares Câmara Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ. Instituto Politécnico - IPRJ
  • Antônio José da Silva Neto Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ. Instituto Politécnico - IPRJ

DOI:

https://doi.org/10.5540/tema.2013.013.03.0277

Abstract

As técnicas inversas são ferramentas muito utilizadas na determinação dos parâmetros envolvidos na modelagem de processos industriais. Neste trabalhoo método Random Restricted Window (R2W) é empregado na estimação dos parâmetros de transferência de massa envolvidos na cromatografia da separaçãoda glicose e frutose a partir do suco de caju. No processo cromatográco uma nova abordagem fenomenológica é utilizada, que é a da "velocidade da frentede convecção". Nesta , a velocidade da fase móvel líquida é o fator dominante no transporte de moléculas ao longo da coluna. O R2W é um método estocástico simples, que analisa a função custo a partir de estimativas aleatórias pertencentes a um domínio definido para os parâmetros que se deseja ajustar, assumindo novas buscas aleatórias através de uma janela de domínio restrito próxima aos melhores candidatos à solução do problema de interesse. O método R2W mostrou-se eficaz na obtenção dos parâmetros do modelo fornecendo uma ótima concordância entre os resultados da simulação computacional e os dados experimentais.

Author Biographies

Anderson Luís Jeske Bihain, Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ. Instituto Politécnico - IPRJ

Possui graduação em Matemática - Licenciatura pela Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul (2008). Mestrado em Modelagem Matemática pela Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul.  Atualmente aluno do Doutorado em modelagem computacional pelo IPRJ - UERJ Instituto Politécnico, Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Tem experiência na área de simulação numérica da transferência de calor e massa no resfriamento, aeração e secagem de grãos. Atualmente estuda os fenômenos de transferência de massa em LMS, com uso da Matemática Aplicada, Computacional e Métodos Numéricos.

Leôncio Diógenes Tavares Câmara, Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ. Instituto Politécnico - IPRJ

Possui graduação em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio de Janeiro-UFRJ, Mestrado e Doutorado em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos também pela Universidade Federal do Rio de Janeiro-UFRJ e Pós-doutorado pelo IPRJ-UERJ (Nova Friburgo-RJ). Atualmente, atua como professor adjunto no Instituto Politécnico da Universidade do estado do Rio de Janeiro (IPRJ-UERJ), em Nova Friburgo-RJ. Participa também como colaborador em pesquisa na área de biocombustíveis através do GreenTec (EQ-UFRJ), o qual tem como coordenador o prof. Donato Aranda. Apresenta experiência na área de Engenharia Química e áreas correlatas de Engenharia Mecânica, atuando principalmente nos seguintes temas: Fenômenos de Transporte, Modelagem de Processos em Leito Móvel Simulado (Simulated Moving Bed), Modelagem Microscópica e Estocástica, Engenharia de Reações Químicas, Petróleo (Escoamento Multifásico), Biocombustíveis e Energias Renováveis.

Antônio José da Silva Neto, Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ. Instituto Politécnico - IPRJ

Antônio José da Silva Neto concluiu o doutorado em Engenharia Mecânica na North Carolina State University em 1993. Atualmente, é Professor Associado da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Coordenador de Projetos e Desenvolvimento do Instituto Politécnico, Campus Regional da UERJ em Nova Friburgo, Presidente da Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas e Vice Presidente da Sociedade Brasileira de Matemática Aplicada e Computacional. Criou a Secretaria Municipal de Ciência, Tecnologia, Inovação e Ensino Profissionalizante e Superior, em Nova Friburgo, RJ, e foi o Secretário no período de janeiro de 2010 a maio de 2011. Publicou cinco livros (sendo dois como editor), 70 artigos em periódicos especializados e 269 trabalhos completos em anais de eventos. Orientou 24 dissertações de mestrado e co-orientou 9; orientou 8 teses de doutorado e co-orientou 2; além de ter orientado 24 trabalhos de iniciação científica e 28 de conclusão de curso, nas áreas de Engenharias Mecânica e Nuclear, Matemática Aplicada e Biofísica. É editor associado dos periódicos Inverse Problems in Science and Egineering (IPSE), Computational & Applied Mathematics (CAM) e Tendências em Matemática Aplicada e Computacional (TEMA). Participa da Comissão de Avaliação Interdisciplinar da CAPES desde 2006, sendo o Presidente Adjunto da Câmara Temática de Engenharia, Tecnologia e Gestão desde 2008. De 1997 a 2007 foi Professor Colaborador (Não Remunerado) da Universidade Federal do Rio de Janeiro. De 2003 a 2006 foi Diretor Técnico Científico do Instituto Metal-Mecânico de Nova Friburgo. De 1997 a 2008 foi o Coordenador de Projetos e Desenvolvimento Tecnológico do Instituto Politécnico, Campus Regional da UERJ em Nova Friburgo. Entre 1997 e 2011 coordenou/participou de 88 projetos de pesquisa e/ou extensão. Atualmente coordena/participa de 08 projetos de pesquisa e/ou extensão. Atua na área de Engenharia Mecânica, com ênfase em Transferência de Calor, e em Matemática Aplicada e Computacional, com ênfase em Métodos Numéricos. Em seu Currículo Lattes os termos mais freqüentes na contextualização da produção científica e tecnológica são: Problemas Inversos, Radiação Térmica, Condução de Calor, Levenberg-Marquardt, Inverse Problems, Equação de Boltzmann, Meios Participantes, Transferência de Calor, Estimativa de Termo Fonte e Radiative Heat Transfer.

References

D.C.S. Azevedo, A. Rodrigues, Chromatography Applied to the Separation/Purification of Fructose from Cashew Apple Juice, Brazilian Journal of Chemical Engineering., 17 (2000), 4-7.

L.D.T. Câmara, J.A. Silva Neto, Inverse Stochastic Characterization of Adsorption Systems by a Random Restricted Window (R2W) Method, International Conference on Engineering Optimization (ENGOPT), ENGOPT, 2008, Rio de Janeiro - RJ, 2008.

L.D.T. Câmara, C.C Santana, J.A. Silva Neto, Kinetic Modeling of Protein Adsorption With a Methodology of Error Analysis, Journal of Separation Science. Volume N°30 (2007), 688-692.

L.D.T. Câmara, Chromatographic Columns Characterization for SMB (Simulated Moving Bed) Separation of Glucose and Fructose, em 8th European Congress of Chemical Engineering, Berlin, Germany, p 108 2011.

A.P.C. Cuco, J.A. Silva Neto, H.F. Campos Velho, F.L. Souza, Solution of an Inverse Problem with an Epidemic Genetic Algorithm and the Generalized, Extremal Optimization Algorithm, Inverse Problems in Science and Engineering. 17/3 (2009), 289-302.

A.L.G. Degani, Q.B. Cass, P.C. Vieira, Cromatografia um breve ensaio, em Química nova escola. n°7, 1998.

F.L. de Souza, F.M. Ramos, P. Paglione, R.M. Girardi, A New Stochastic Algorithm for Design Optimization, AIAA Journal. 41/9 (2003), 1808-1818.

L.F. Lobato, V. Steffen, Algoritmo de Luus-Jaakola Aplicado a um Problema Inverso de Fermentação Batelada Alimentada, TEMA Tend. Mat. Apl. Comput. 9, No. 3 (2008), 417-426.

J. Lugon Junior, A.J. Silva Neto, Estimativa de Isotermas de Adsorção Gás-Líquido Usando a Abordagem de Problema Inverso, TEMA Tend. Mat. Apl. Comput. 3, No. 2 (2002), 161-170.

M.I. Mesa, O. Llanes-Santiago, F.H. Fernández, D.C. Rodríguez, A.J. Silva Neto and L.D.T. Câmara, An Approach to Parameters Estimation of a Chromatography Model Using a Clustering Genetic Algorithm Based Inverse Model, Soft Computing. 15 (2011), 963-973.

A.K. Mostafazadeha, M. Sarshara, S. Javadiana, M.R. Zarefardc, Z.A. Haghighid, Separation of fructose and glucose from date syrup using resin chromatographic method: Experimental data and mathematical modeling, Separatio and Purification Technology. 79 (2011), 72-78.

I.J. Silva Junior, M.A.G. Santos, V. Veredas, C.C Santana, Experimental Determination of Chromatographic Separation Parameters of Ketamine Enantiomers on MCTA, Journal of Separation and Purification Technology. 43 (2005), 103-110.

A. Tarantola, Inverse Problem Theory and Methods for Model Parameter Estimation, SIAM, Paris, France, 2005.

J.F.V. Vasconcellos, J.A. Silva Neto, C.P. Santana, Estimativa do Coeficiente de Difusão e da Isoterma de Adsorção em Processo de Separação de Proteínas, em 4° Encontro de Modelagem Computacional, Nova Friburgo - RJ, 2002.

J.F.V. Vasconcellos, J.A. Silva Neto, C.C. Santana, An Inverse Mass Transfer Problem in Solid-Liquid Adsorption Systems, Inverse Problems in Engineering. 11/5 (2003), 391-408.

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Published

2012-12-22

How to Cite

Bihain, A. L. J., Câmara, L. D. T., & Silva Neto, A. J. da. (2012). Avaliação da Rotina Inversa R2W na Estimação de Parâmetros de Transferência de Massa no Processo de Adsorção de Glicose e Frutose. Trends in Computational and Applied Mathematics, 13(3), 277–289. https://doi.org/10.5540/tema.2013.013.03.0277

Issue

Vol. 13 No. 3 (2012)

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