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

• Processo: 17/26300-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - 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 de 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
• Vinculado ao auxílio: 17/00855-7 - Desenvolvimento de um medidor de teor alcoólico a laser no infravermelho próximo, AP.PIPE
• Assunto(s): Diodo laser Espectrometria Infravermelho Fotômetros Desenvolvimento de produtos Etanol
• 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 TechChrom 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 lockin, 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 lockin, 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)