Undergraduate Thesis & Scientific Initiation – Poli-USP
Dynamic modeling and simulation of systems of ordinary differential equations using the gPROMS modeling environment. The work focused on model formulation, numerical stability, parameter estimation, and developing reusable components for engineering workflows.
Abstract – Scientific Initiation / Pasteurization Model
Pasteurization is a continuum heating process to slow microorganisms and enzymes in liquid food, proportioning food health and amplifying the shelf life. The process is made in heat exchangers interconnected to heating, cooling and regeneration of heat. Usually, it is used plate heat exchanger because the advantage of thermo efficiency, maintenance and hygienization. The process control is fundamental for maintenance of pasteurization temperature; the dynamic model is necessary in upgrades and tests in controllers. The schedule of operation and cleanness of equipment also can be optimized with this model. The objective of this work is the developing of dynamic model of pasteurization in a plate heat exchanger of three sections to study your operation, monitoring the temperature in diversified points in the product trajectory.
O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento da modelagem dinâmica de um pasteurizador a placas de três seções para estudar sua operação em regime transiente, monitorando a temperatura em diversos pontos ao longo do trajeto do produto. A modelagem consiste dos balanços diferenciais de energia nos canais e placas do trocador e respectivas condições iniciais e de contorno. É incluído também, o modelo do tubo de retenção com troca térmica com o ambiente. Considera-se que a temperatura varia apenas axialmente nos canais e no tubo. Para simulação do modelo são adotados métodos de diferenças finitas para discretização espacial e a resolução matemática é feita através do software gPROMS. O modelo foi aplicado para representar a operação de um pasteurizador a placas de escala laboratorial (Armfield) para processamento de leite (20 L/h) a 72 ºC. O equipamento possui circuitos fechados para água de aquecimento e resfriamento (vazões de 1,0 L/min). Foram feitas três experiências, sendo que a primeira considera a partida do pasteurizador e os outros dois experimentos são desvios de processo. Como resultado tem-se o histórico de temperatura do produto a cada instante até atingir-se o regime estacionário de operação. A modelagem ainda pode ser melhorada pela inclusão dos controladores dos circuitos de aquecimento e resfriamento de água e pela representação da distribuição de fluido nos canais de um passe.
