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  • Bancada Didática de Processo de Bioetanol Controlado por Computador Edibon EBEC

Bancada Didática de Processo de Bioetanol Controlado por Computador Edibon EBEC

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A Unidade de Processo de Bioetanol Controlada por Computador (EBEC) foi projetada para estudar e controlar o processo de produção de bioetanol em escala de laboratório. Esta unidade permite monitorar e examinar todos os processos importantes, desde a liquefação e sacarificação das matérias-primas até a conversão de açúcar em etanol e destilação. A unidade consiste em três componentes principais: um tanque de mosto, um tanque de fermentação e uma unidade de destilação. Todos os vasos, válvulas e outros acessórios em contato com os materiais do processo (exceto a unidade de destilação) são feitos de aço inoxidável. A unidade de destilação é feita de vidro borossilicato. Os óculos são feitos de vidro Neoceram.

O tanque de mistura inclui uma entrada em sua tampa superior para encher água, amido e enzimas. Sua base é levemente inclinada em direção a uma porta para drenar a solução ou bombear para o tanque de fermentação. Durante o processo de trituração, o amido das matérias-primas é transformado em glicose. A adição da enzima alfa-amilase permite a liquefação da pasta de amido. Posteriormente, a sacarificação começa adicionando a enzima glucoamilase. Um sensor de temperatura e um sensor de pH medem as propriedades da mistura no tanque. O valor do pH é ajustado adicionando soluções ácidas e de base, com um sistema de circuito ácido / base. Após a sacarificação, o mosto é bombeado para o tanque de fermentação. A base do tanque de fermentação é levemente inclinada em direção a uma porta para drenar a solução ou bombear para a unidade de destilação. O processo de fermentação ocorre após a adição de levedura, produzindo etanol e CO. Um sensor de temperatura 2 e um sensor de CO medem as propriedades da mistura e a concentração de CO no tanque. 2 2 Ambos os tanques são aquecidos indiretamente com água quente através de uma camisa e são agitados constantemente. Além disso, eles são equipados com um visor para que os processos possam ser observados e monitorados. Dois sensores de temperatura, localizados na saída da camisa dos tanques, trabalham com o controlador PID para manter a temperatura desejada no interior.

O tanque de mistura e o tanque de fermentação são termicamente controlados por água quente, que é aquecida por um sistema que consiste em um banho termostático e uma bomba. Um sensor de temperatura adicional está localizado no banho termostático. Após o processo de fermentação, a preparação é bombeada para a unidade de destilação. Ele contém um manto de aquecimento, um agitador, uma coluna de destilação, um dedo frio (dephlegmator), um condensador e um funil de decantação. Quatro sensores de temperatura adicionais estão localizados em diferentes pontos da unidade de destilação. Esta unidade controlada por computador é fornecida com o sistema de controle de computador EDIBON (SCADA) e inclui: A unidade própria + uma caixa de interface de controle + uma aquisição de dados.


POSSIBILIDADES PRÁTICAS:


 1.- Familiarização com as etapas individuais necessárias para a produção de bioetanol.

 2.- Familiarização com os componentes da planta necessários para a produção de bioetanol.

3.- Estudo do efeito da temperatura na pureza do bioetanol.

4.- Estudo do efeito do pH no rendimento de bioetanol.

5.- Estudo do efeito do tempo de trituração no rendimento de bioetanol.

6.- Estudo do efeito do tempo de fermentação no rendimento de bioetanol.

7.- Estudo do uso de diferentes matérias-primas na produção de bioetanol.

8.- Estudo do efeito da adição de diferentes tipos de levedura à fermentação.

Possibilidades práticas adicionais:

9.- Calibração dos sensores.

Outras possibilidades a serem feitas com esta unidade:

10.- Muitos estudantes visualizam resultados simultaneamente. Visualizar todos os resultados em tempo real na sala de aula por meio de um projetor ou um quadro branco eletrônico.

11.- Controle Aberto, Multicontrole e Controle em Tempo Real. Esta unidade permite intrinsecamente e / ou extrinsecamente alterar o alcance, ganhos; parâmetros proporcionais, integrais, derivados; etc, em tempo real.

12.- O sistema de controle de computador com controle SCADA e PID permite uma simulação industrial real.

13.- Esta unidade é totalmente segura, pois utiliza dispositivos mecânicos, elétricos e eletrônicos e de segurança de software.

14.- Esta unidade pode ser usada para realizar pesquisas aplicadas.

15.- Esta unidade pode ser usada para ministrar cursos de treinamento para indústrias, mesmo para outras instituições de ensino técnico.

16.- Controle do processo da unidade EBEC através da caixa de interface de controle sem o computador.

17.- Visualização de todos os valores dos sensores utilizados no processo da unidade EBEC.

- Vários outros exercícios podem ser feitos e projetados pelo usuário.


ESPECIFICAÇÕES:


With this unit there are several options and possibilities:
 - Main items: 1, 2, 3, 4, 5 and 6.
 - Optional items: 7, 8, 9, 10 and 11.
Let us describe first the main items (1 to 6):
EBEC. Unit:
 Anodized aluminum structure and panels in painted steel. Main metallic elements in stainless steel.
 Diagram at the front panel with a distribution similar to the elements in the real unit.
 This unit includes wheels for its mobility.
 All the vessels, valves and other accessories in contact with process materials
(except the distillation unit) are made of stainless steel. The distillation unit is
made of borosilicate glass. Sight glasses are made of Neoceram glass.
 The unit consists of:
 Mash tank:
 Cylindrical vessel made of stainless steel, with an inlet at the upper cover
to load the water, raw material and starch, jacket for process heating,
 stirrer (computer controlled), and sight glass made of Neoceram.
 The base of the vessel is inclined slightly towards a port for draining the
solution or pumping it into the fermentation tank.
 Volume: 5 l.
 Fermentation tank:
 Cylindrical vessel made of stainless steel with a jacket for process heating,
stirrer (computer controlled),and a sight glass made of Neoceram.
 The vessel has a base inclined slightly towards a port for draining the
solution or pumping it into the distillation unit.
 Volume: 5 l.
 Distillation unit:
 Different elements made of borosilicate glass of high thermal and
mechanical resistance, as well as perfect chemical inertia. It includes:
 A heating mantle (computer controlled), 800 W.
 Reactor flask of 5 l., with discharge stopcock.
 Reactor lid, with 4 inlets, especially designed for this system.
 Vigreux type distillation column.
 Stirring rod (computer controlled) with stirring lock that assures a perfect insulation of the system.
 A cold finger (dephlegmator).
 Liebig-West condenser with interchangeable fittings.
 Decantation funnel of 500ml.
 Temperature tappings placed at key points of the system.
 Two diaphragm pumps (computer controlled) to introduce the solution into the fermentation tank and the
distillation unit, range: 3.8 l./min.
 Nine “J” type temperature sensors:
 Two temperature sensors located at the mash tank to measure the temperature of the mash inside the tank
and the temperature at the outlet of the tank's jacket.
 Two temperature sensors located at the fermentation tank to measure the temperature of the preparation
inside the tank and the temperature at the outlet of the tank's jacket.
 Four temperature sensors located at different points of the distillation unit.
 One temperature sensor located at the hot water circulation system.
 The temperature sensors located at the outlet of the jacket of the mash and fermentation tanks work with the
PID controller to maintain the desired temperature inside.
 A pH sensor measures the pH of the mash inside the mash tank, range: 0-13.
 A CO infrared detector measures the CO concentration generated during the process at the fermentation 2 2
tank, measurement range: from 0 to 20%.
 A hot water circulation system, including:
 Pump (computer controlled).
 Thermostatic bath , with computer controlled heating element.
An acid/base circuit system, including:
 Two peristaltic pumps (computer controlled) to introduce an acid or base solution into the mash tank,
max. flow: 0-13 ml/min.
 Two vessels to contain the acid and base solutions, volume: 1 l.
 Seven valves:
 Two needle valves are used to divert the hot water between the jacket of the mash tank and the jacket
of the fermentation tank.
 Two ball valves and two needle valves are used to drain the solution from the mash and fermentation
tank or pump it into the fermentation tank and distillation unit.
 One ball valve is used to drain water from the hot water circulation system.

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