Estimativa de parâmetros de modelos não-lineares usando o EMSO, um programa de código aberto para modelagem, simulação, controle e otimização de processos

Abstract

Simuladores são ferramentas valiosas para aplicações que vão desde a validação de projetos, operabilidade de plantas, até aumento de produção e redução de custos. Essas características, e outras, fizeram crescer o interesse industrial por softwares para modelagem, simulação, controle e otimização de processos. Todavia, ainda existe uma grande insatisfação dos usuários, principalmente com relação ao uso/aprendizado e custo elevado. No presente trabalho, rotinas de estimativa não-linear de parâmetros foram desenvolvidas na plataforma EMSO (Environment for Modelling, Simulation and Optimization), um programa livre e de código aberto, visando a simulação e a discriminação dos modelos mais adequados à descrição da cinética de crescimento celular da levedura Saccharomyces cerevisiae em biorreator batelada para a produção de álcool. Os dados experimentais aqui utilizados foram adotados de trabalhos disponíveis na literatura. Os modelos cinéticos de Monod, Moser, Contois e Andrews foram avaliados. Os critérios usados para a discriminação dos modelos foram o desvio médio absoluto, o erro percentual absoluto médio e o quadrado do coeficiente de correlação entre valores preditos e observados. Com base nos resultados obtidos, foi possível concluir que o modelo de Contois apresentou os melhores resultados com desvio médio absoluto de 4,1683 g/L e 0,2451 g/L para a curva de substrato e de crescimento celular, respectivamente e ainda erro percentual absoluto médio de 9,82% e 17,67% para a curva de substrato e de crescimento celular, respectivamente. Além disso, apresentou valores de coeficiente de correlação acima de 0,98 para ambas as curvas.