Hybrid approach based on universal differential equations for modeling paracetamol dissolution in ethanol

Silva, Amyr Crissaff Silva

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			http://hdl.handle.net/11422/27304

Type:	Trabalho de conclusão de graduação
Title:	Hybrid approach based on universal differential equations for modeling paracetamol dissolution in ethanol
Author(s)/Inventor(s):	Silva, Amyr Crissaff Silva
Advisor:	Souza Junior, Maurício Bezerra de
Co-advisor:	Lima, Fernando Arrais Romero Dias
Co-advisor:	Moraes, Marcellus Guedes Fernandes de
Abstract:	A cristalização é um processo fundamental na engenharia química, amplamente utilizado para separação e purificação em indústrias como a farmacêutica e a agroquímica. A modelagem precisa da cristalização é essencial para otimizar a qualidade do produto, incluindo o tamanho, a pureza e a morfologia dos cristais, além de enfrentar desafios como eficiência do processo e escalabilidade. A compreensão da cinética de dissolução de cristais é igualmente crítica, pois permite o controle preciso das taxas de dissolução, do manejo da supersaturação e da estabilidade geral do processo, elementos essenciais para operações eficientes e resultados de alta qualidade. Ferramentas baseadas em dados aplicadas à pesquisa científica têm ganhado destaque nos últimos anos e se mostrado ferramentas práticas para entender fenômenos complexos. Em campos científicos como a engenharia de processos químicos, a geração de dados confiáveis envolve custos elevados com experimentação, o que faz da modelagem híbrida uma solução viável para alcançar precisão com eficiência no uso de dados. Este trabalho é motivado pela oportunidade de contribuir para a aplicação correta dessa tecnologia e expandir as ferramentas disponíveis para modelagem de processos de cristalização. Este estudo utiliza uma abordagem de modelagem híbrida baseada em Equações Diferenciais Universais (UDE), integrando redes neurais como aproximadores universais dentro de equações de balanço populacional. O Método dos Momentos foi empregado, enquanto dados experimentais sobre a dissolução de paracetamol em etanol serviram como referência para o treinamento e a validação. Técnicas cuidadosas de treinamento, como o uso de “mini-batch” e parada brusca, foram implementadas para melhorar a robustez e a precisão preditiva. Duas redes neurais foram treinadas, e as escolhas de hiper parâmetros e as técnicas de regularização utilizadas foram discutidas. Análises das curvas de erro e dos perfis gerados pelos modelos permitiram insights valiosos, reforçando a importância das informações da fase sólida dos cristais. As con clusões ressaltam a importância de combinar métodos fenomenológicos e orientados por dados para avançar na modelagem de processos de cristalização.
Keywords:	Cristalização Indústria farmacêutica Paracetamol Modelagem híbrida Redes neurais
Subject CNPq:	CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::FARMACIA::FARMACOTECNIA
Production unit:	Escola de Química
Publisher:	Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date:	6-Dec-2024
Publisher country:	Brasil
Language:	eng
Right access:	Acesso Aberto
Appears in Collections:	Engenharia Química

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