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dc.contributor.authorLeite, Lucas Campana
dc.date.accessioned2022-04-05T10:56:03Z
dc.date.available2022-04-05T10:56:03Z
dc.date.issued2022-02-23
dc.identifier.citationLEITE, Lucas Campana. Aplicação de redes neurais artificiais no sinal FBRM para monitorar a cristalização de Paracetamol. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15804.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15804
dc.description.abstractObtaining high added value products in the chemical industry is directly related to separation operations carried out to achieve the specifications required by regulatory agencies. The crystallization, one of the most used separation processes, has its performance directly related to the control of properties such as kinetics, particle size distribution (PSD), shape and polymorphy. Therefore, the Food and Drug Administration (USA), through the Process Analytical Technologies (PAT) Guide, prioritize the small-scale development of online and in-line techniques to obtain real time data, aiming to reach process optimization, control and scalability. In this context, this work proposes the application of the FBRM equipment, considering the high amount of measured data in real time, the capability to obtain reliable primary data of chord length distribution (CLD) and the fact that the technique avoids external disturbances. However, CLD cannot be converted directly to PSD. Recent works suggest that artificial neural networks (ANN) can be used to solve this problem, although they present performance problems with different morphologies and network optimization. In this work, ANN were trained using different training methods (Levenberg-Marquardt, Bayesian Regularization and Scaled Conjugate Gradient) and tested to ensure the non-occurrence of overffiting and overtraining to obtaining optimized networks. A melhor rede foi escolhida para a sequência do trabalho, apresentando desvio máximo de 15% em relação a DTC obtida em Malvern. Subsequently, monitoring tests and external experiments were carried out to ensure the reliability of the following test: the monitoring of an isothermal test. Hence, four crystallization assays (A, B, C and D), which differ in terms of the number of crystal counts, average growth rate, DTC, DCC, supersaturation over time, were monitored through the best ANN obtained. The ANN precision also allows to predict experiment’s kinetic parameters through Moments Method and to make inferences about the process, being compared with documented experiments. Thereby, the nucleation kinetic parameters (n from 1,15 to 2,05 and ln(kn) from 25,50 to 28,89) and the growth kinetic parameters (g from 1,6 to 2,00 and ln(kg) from -8,55 to -12,22) were obtained, approaching experiments described by other authors under similar conditions.eng
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectDistribuição de tamanho de cristaispor
dc.subjectDifração de laserpor
dc.subjectRedes neurais artificiaispor
dc.subjectParâmetros cinéticospor
dc.subjectMétodo dos momentospor
dc.subjectParticle size distributioneng
dc.subjectLaser diffractioneng
dc.subjectArtificial neural networkseng
dc.subjectKinetic parameterseng
dc.subjectMoments methodeng
dc.subjectFBRMeng
dc.titleAplicação de redes neurais artificiais no sinal FBRM para monitorar a cristalização de Paracetamolpor
dc.title.alternativeUse of artificial neural networks in FBRM signal to monitor Paracetamol crystallizationeng
dc.typeDissertaçãopor
dc.contributor.advisor1Bernardo, André
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5705402824877708por
dc.description.resumoA obtenção de produtos de alto valor agregado na indústria química está diretamente relacionada a operações de separação realizadas para atingir as especificações exigidas por órgãos reguladores. A cristalização, um dos processos de separação mais utilizados, tem seu desempenho diretamente relacionado ao controle de propriedades tal qual a cinética, distribuição de tamanhos de cristais (DTC), forma e polimorfia. Diante disso, o Food and Drug Administration dos Estados Unidos, através do Guia de Tecnologias Analíticas de Processo (PAT), colocam como prioridade o desenvolvimento em pequena escala de processos explorando técnicas on-line e in-line para obtenção de dados em tempo real visando a otimização, controle e escalabilidade do processo. Nesse contexto, o trabalho propõe a aplicação do equipamento FBRM levando em consideração a quantidade elevada de dados medidos em tempo real, a capacidade de obter dados primários confiáveis de distribuição de comprimento de corda (DCC) e o fato da técnica evitar efeitos de perturbações externas. No entanto, a DCC não pode ser convertida diretamente em DTC. Trabalhos recentes sugerem que o uso de redes neurais artificiais (RNA) pode solucionar tal problema, embora apresentem problemas de desempenho com diferentes morfologias e de otimização da rede. Por isso, neste trabalho foram treinadas redes utilizando diferentes métodos de treinamento (Levenberg-Marquardt, Bayesian Regularization e Scaled Conjugate Gradient), além de terem sido realizados testes para garantir a não ocorrência de overffiting e overtraining, obtendo redes otimizadas. A melhor rede foi escolhida para a sequência do trabalho, apresentando desvio máximo de 15% em relação a DTC obtida em Malvern. Na sequência, testes de monitoramento experimentos externos à rede foram realizados para garantir a confiabilidade do ensaio seguinte: o monitoramento de um ensaio isotérmico. Nesse ponto, foram monitorados, através da melhor RNA obtida, quatro ensaios de cristalização (A, B, C e D) que se diferiam quanto ao número de contagens de cristais, velocidade média de crescimento, DTC, DCC, supersaturação ao longo do tempo. A precisão da RNA também permitiu que fossem calculados parâmetros cinéticos ao longo do experimento pelo Método dos Momentos e realizadas inferências sobre o processo, sendo os resultados comparados com outros documentados pela literatura. Dessa forma, parâmetros cinéticos referentes a nucleação (n de 1,15 a 2,05 e ln(kn) de 25,50 a 28,89) e referentes ao crescimento (g de 1,6 a 2,00 e ln(kg) de -8,55 a -12,22) foram obtidos, se aproximando de experimentos descritos por outros autores em condições semelhantes.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICApor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICApor
dc.description.sponsorshipIdCNPq: 132728/2020-6por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/3754257033455092por


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