RESUMO Neste trabalho investigou-se a eficiência computacional na solução do problema de equilíbrio termodinâmico sólido-líquido (ESL) em óleos parafínicos. Foram avaliados diversos modelos termodinâmicos para a fase líquida: a equação de estado de Peng-Robinson (PR-EOS) e os modelos de coeficiente de atividade Wilson preditivo, UNIversal QUAsiChemical (UNIQUAC) preditivo e UNIQUAC Functionalgroup Activity Coefficient (UNIFAC), além do modelo de solução ideal. A fase sólida é caracterizada pelo modelo multisólido e a previsão de formação de fase sólida é inicialmente avaliada por um teste de estabilidade termodinâmica. Posteriormente, o sistema de equações não-lineares (SENL) formado pelas equações de equilíbrio termodinâmico e de balanço material é resolvido pelo método de Newton multivariável. Até onde pudemos verificar, não há estudos sistemáticos sobre o efeito do tipo de modelo (e sua complexidade) no tempo de computação necessário para a solução do problema. Por outro lado, tendo em conta o elevado número de componentes nas frações de petróleo estudadas, aspectos como a robustez (frente a diferentes estimativas iniciais) e tempo de computação são aspectos importantes neste contexto e que foram analisados neste trabalho.

ABSTRACT In this paper, the computational efficiency in the solid-liquid equilibrium (SLE) problem for paraffinic oils was examined. Several different thermodynamic models were evaluated for liquid phase: the Peng-Robinson equation of state (PR-EOS), and the activity coefficient models for ideal solution, the predictive Wilson model, the predictive Universal Quasi-chemical (UNIQUAC) model, and UNIQUAC Functional-group Activity Coefficient (UNIFAC) model. The solid phase is characterized by the multisolid model and the prediction of solid phase formation is initially estimated by a thermodynamic stability test. Afterwards, the systems of non-linear equations (SNLE) formed by the thermodynamic equilibrium and the material balance equations was solved using Newton-Raphson method (multivariate). As far as we can see, there are no systematic studies addressing the effect of the model (and its complexity) on the computational effort of the algorithm. On the other hand, considering the high number of different components in the oil fractions studied, the robustness (due to different initial estimates), and the computational time are important aspects and were analyzed in this work.

As técnicas inversas são ferramentas muito utilizadas na determinação dos parâmetros envolvidos na modelagem de processos industriais. Neste trabalho o método Random, Restricted Window (R2W) é empregado na estimação dos parâmetros de transferência de massa envolvidos na cromatografia da separação da glicose e frutose a partir do suco de caju. O R2W é um método estocástico simples, que analisa a função custo a partir de estimativas aleatórias pertencentes a um domínio definido para os parâmetros que se deseja ajustar, assumindo novas buscas aleatórias através de uma janela de domínio restrito próxima aos melhores candidatos à solução do problema de interesse. Na modelagem do processo cromatográfico foi utilizada uma nova abordagem fenomenológica, chamada de "velocidade da frente de convecção", a qual mostrou potencial na caracterização da coluna cromatográfica. Nesta, a velocidade da fase móvel (líquida) é considerada o fator dominante no transporte das moléculas ao longo da coluna. O método R2W mostrou-se eficaz na obtenção dos parâmetros do modelo fornecendo uma ótima concordância entre os resultados da simulação computacional e os dados experimentais.

Inverse techniques are tools widely used in the determination of parameters involved in the modelling of industrial processes. In the present work the method Restricted Random Window (R2W) is employed to estimate the parameters of mass transfer involved in the chromatographic separation of glucose and fructose from cashew apple juice. The R2W is a simple stochastic method, that evaluates the cost function for random estimates within the domain for the parameters to be adjusted, with new random searches performed within a restricted domain in the vicinity of the best solution candidates for the problem of interest. In the chromatographic process a new approach phenomenological is used, called "front velocity", which considers as the dominant factor in the molecules transfer in chromatographic columns the liquid phase velocity. The R2W method has shown to be effective in the model parameters determination yielding a good agreement between the computational simulation and experimental data.