Desenvolvimento de um medidor de teor alcoólico a laser no infravermelho próximo

• Processo: 17/00855-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2017
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2019
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Áreas Clássicas de Fenomenologia e suas Aplicações
• Acordo de Cooperação: FINEP - PIPE/PAPPE Subvenção
• Pesquisador responsável: Ricardo Sis Moreira
• Beneficiário: Ricardo Sis Moreira
• Empresa: Tech Chrom Instrumentos Analíticos Ltda. - ME
• Bolsa(s) vinculada(s): 17/26303-0 - Desenvolvimento de um medidor de teor alcoólico a laser no infravermelho próximo, BP.TT; 17/26300-1 - Desenvolvimento de um medidor de teor alcoólico a laser no infravermelho próximo, BP.PIPE
• Assunto(s): Fotometria Diodo laser Absorção
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Absorção no NIR | fotometria | Laser de diodo | teor alcoólico | espectrometria laser

Resumo

O projeto tem como objetivo o desenvolvimento de um medidor de teor alcóolico a laser para análise de misturas etanol/água, baseado em leitura por absorção no infravermelho próximo. O equipamento emprega tecnologia licenciada pela Tech Chrom Instrumentos Analíticos utilizada em um fotômetro analisador de combustível. A vantagem do emprego do infravermelho próximo é a possibilidade de realizar análises sem preparo de amostras, com rapidez e em tempo real, sendo uma técnica não-destrutiva com a possibilidade de ser utilizada por pessoal não especializado. O principal diferencial do produto em relação a equipamentos utilizados na indústria para o mesmo fim está no preço em até 50% menor que os instrumentos utilizados para esse fim sendo que será de fabricação brasileira. Inovações tecnológicas serão empregadas para se estender a faixa de operação do equipamento proposto no projeto para melhorar a estabilidade, melhorar a resolução e implementar uma nova interface homem-máquina, agregando valor e permitindo que o produto final possa ser utilizado em usinas de produção de etanol e em toda indústria química que utiliza etanol como matéria prima. A viabilidade técnica foi comprovada através da montagem de um protótipo utilizando instrumentação de bancada onde construiu-se curvas analíticas de calibração e validou-se o protótipo através da determinação do teor alcoólico em toda escala proposta para amostras reais de etanol hidratado (industrial, neutro e de baixa qualidade), etanol anidro e também de algumas bebidas destiladas (vodcas, cachaças). Dentre as inovações propostas no projeto estão o emprego de um laser de diodo como fonte de radiação, que melhorará a relação sinal/ruído e a detectividade utilizando amplificação lock-in, melhorará a estabilidade do equipamento através do emprego de um sinal de referência (duplo feixe ou referência interna do fotodiodo do laser) e a amostra também será termostatizada. O instrumento será equipado com uma interface homem-máquina baseada em uma tela LCD sensível ao toque. Será feito o projeto eletrônico (layout de placas, testes e montagem) e o software embarcado que será executado dentro de um microcontrolador. O projeto eletrônico contempla as fontes de alimentação, fontes de corrente para laser de diodo, um controle de temperatura PID, circuitos para condicionamento do sinal elétrico do(s) detector(es), amplificação lock-in, interface de comunicação USB e display LCD. Após validação dos circuitos eletrônicos será feito o projeto mecânico e óptico e em seguida o design industrial do gabinete do equipamento. Será produzido um lote de 4 unidades pré-séries que serão utilizadas e avaliadas em ambientes reais de aplicação permitindo que todo o processo produtivo possa ser qualificado e quantificado e que o produto final esteja isento de defeitos. Espera-se no final do projeto um produto com a logística do processo produtivo estabelecida e cujas características operacionais sejam superiores aos procedimentos em uso no momento. (AU)