Digital Twin, küçük ölçekli Amazon tarım endüstrisini güçlendiriyor

Amazon yağmur ormanlarının derinliklerinde, Moiru projesi, küçük ölçekli bir uçucu yağ üreticisinin daha akıllı çalışmasına yardımcı oluyor. Bir kavram kanıtı çerçevesinde, nasıl olduğunu gösterir Digital Twin araçlar - dahil Simcenter STAR ‑CCM + — fabrika tabanından uzakta fark yaratabilir

Amazon'un nemli iklimi, kokulu bitkiler için ideal koşullar sağlar. 2003 yılından bu yana Santo Antônio do Tauá'daki Campo Limpo Kooperatifi (APROCAMP), Brezilya'nın çok uluslu ve Latin Amerika'nın önde gelen güzellik ve kişisel bakım şirketi Natura'ya bu mahsulleri tedarik ediyor. Ve 2024'ten beri kooperatif, esansiyel yağlarını çıkarmaya da dahil oldu ve değerin daha fazlasının toplulukta kalmasını sağlıyor.

Moiru projesi sayesinde, uçucu yağların çıkarılması süreci artık otomatikleştirilebilir. Tech4Amazonia girişimimizin bir parçası olarak Natura ile geliştirilen proje, Amazon kırsal bölgelerindeki endüstriyel süreçlere dijital teknolojileri getirmeye odaklanıyor. Mühendislerimiz otomasyon, simülasyon ve veri istihbaratı teknolojilerindeki uzmanlıklarına katkıda bulunurken, Natura sosyo-biyoçeşitlilik ve yerel topluluklarla uzun süredir devam eden ilişkiler konusunda bilimsel yeterlilik getiriyor.

Geleneksel bir süreç dijitalleşir

Geleneksel olarak, uçucu yağ üretimi buhar kullanır: Bitki materyali büyük fıçılara paketlenir ve buhar organik maddeden geçerek bitkinin uçucu yağlarını buharlaştırır, daha sonra bir sonraki adımda yoğunlaştırılır ve sudan ayrılır. Nihai ürünün kalitesi, diğerlerinin yanı sıra, buharın malzeme içinde ne kadar eşit hareket ettiğine ve çalışma sırasında basınç ve sıcaklığın ne kadar sabit kaldığına bağlıdır. Her seferinde en iyi sonuçları elde etmek için süreci dijitalleştirmeye başladık. Çünkü hiçbir şey şansa bırakılmamalıdır.

Mühendislerimiz mevcut ekstraksiyon kurulumunu ayrıntılı olarak haritalayarak başladılar. Bu, CAD çizimleri, boru ve enstrümantasyon şemaları ve sınır koşulları gibi teknik verilerin toplanmasını ve doğrulanmasını, ardından kooperatifin altyapısını ve Amazon'daki bir tarımsal endüstriyel operasyonun operasyonel kısıtlamalarını anlamak için saha içi ziyaretleri içeriyordu. Bu bilgiler bir oluşturmak için harmanlanmıştır. Digital Twin hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) kullanılarak ekstraksiyon kabının Simcenter STAR ‑CCM +. Model, buharın bitki materyalinde nasıl hareket ettiğini, basınç düşüşlerinin nerede meydana geldiğini ve sıcaklığın kap içinde nasıl dağıldığını ortaya koyuyor - ekstraksiyonun verimliliğini ve tekrarlanabilirliğini doğrudan etkileyen tüm faktörler.

Daha derin bilgi edinmek ve ekstraksiyon süreçleri üzerinde daha iyi kontrol sahibi olmak, verimliliği artırmak ve daha kaliteli hammaddeler üretmek için esastır.

Romulo Zamberlan, Gelecek Bilimleri ve Refah Direktörü, Natura

İçgörüden eyleme

Digital Twin'den elde edilen içgörüler daha sonra eyleme geçirildi. Tarımsal endüstrinin ekstraksiyon sürecine bir otomasyon katmanını entegre ederek başladık. Ekstraktörün yukarısına bir basınç sensörü kuruldu, buhar hattına orantılı bir valf yerleştirildi ve her partinin temel değişkenlerini yakalamak için kütle akış ve sıcaklık sensörleri eklendi. Bu bileşenler, operatörlerin istenen buhar akış hızını ayarlamasına, proses davranışını gözlemlemesine ve kararlı çalışma koşullarını sürdürmesine olanak tanıyan bir PLC/HMI sistemi ve denetleyici kontrol aracılığıyla kontrol edilir ve izlenir.

Süreçte oluşturulan tüm veriler, bağlantının sınırlandırılabileceği alanlarda gerekli olan Industrial Edge tarafından yerel olarak kaydedilir. Veriler daha sonra farklı uygulamalarla analiz edilebilir.

Ölçülebilir iyileştirmeler

CFD simülasyonundan elde edilen sonuçlar, uçucu yağın çıkarılması için basınç seviyelerinin başlangıçta kullanılanlardan% 50'ye kadar daha düşük olabileceğini ortaya koydu. Bu, kazanda daha fazla enerji verimliliği, daha düşük biyokütle ve su tüketimi ve sonuç olarak işletme maliyetlerinde ve karbon ayak izinde bir azalma anlamına gelir. Daha kararlı basınç koşulları, işlemin artık daha güvenli olmasını sağlar.

CFD modeli ve otomasyonu ayrıca, tutarlı yağ buharlaşması için gerekli olan daha homojen bir sıcaklık dağılımı sağlar; daha kararlı giriş basıncı ve buhar akışı; ve daha yüksek verimlilik için daha iyi proses kontrolü sağlar. Bu faktörler uçucu yağın kalitesini doğrudan etkiler. Son olarak, buhar akışının gerçek zamanlı izlenmesi, işlemin her bitki türü için standartlaştırılmasını ve güvenilir bir şekilde tekrarlanmasını sağlar.

screenshot video - natura - Measurable improvements

Daha derin bilgi edinmek ve ekstraksiyon süreçleri üzerinde daha iyi kontrol sahibi olmak, verimliliği artırmak ve daha kaliteli hammaddeler üretmek için esastır.

Romulo Zamberlan, Gelecek Bilimleri ve Refah Direktörü, Natura

Daha adil bir tedarik zinciri

Members of the APROCAMP community have acquired digitalization skills in the framework of the Moiru project.

Moiru projesi, uçucu yağ damıtma sürecine daha yüksek verimlilik getirmenin yanı sıra, APROCAMP topluluğu üyeleri için otomasyon, enstrümantasyon ve proses izleme eğitimi de içeriyordu. Bu, yalnızca daha yüksek vasıflı çıkarma işlerine dahil olmadıkları, aynı zamanda üretimlerini dijitalleştirmeye doğrudan katıldıkları anlamına gelir. Natura, 25 yıldan fazla bir süredir Amazon'a böyle bir dönüşüm yapıyor, Mouri projesinden önce bile, topluluk zaten uçucu yağ üretimine dahil olması sayesinde yıllık brüt gelirinde %60'lık bir artış ve iş fırsatlarında %25'lik bir artış yaşıyordu.

Artık Moiru projesi başarıyla bir konsept kanıtından geçtiğine göre, sonraki adımlar yapay zeka tabanlı optimizasyon gibi yeni uygulamaları keşfetmeyi içeriyor. Ayrıca, yaklaşım diğer tarım endüstrileri için bir plan görevi görür.

Nisan 2026