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Previous issue date: 2010-07-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The aim of this research was to study the chemical and physical properties of the papaya
seeds of three different cultivars produced in Brazil: Sunrise Solo (Hawaii), Golden and
Formosa. The chemical composition of the seeds and the extracted oils, physical chemical
properties of oils and obtained biodiesel were analyzed to evaluate the industrial use of this
disposable residue as renewable energy source. Golden and Solo Sunrise cultivars presented
lower fruit weight (391.92 and 590.32 g) compared to Formosa cultivar (1318.16 g) but a
higher seed yield of 2.54 and 1.43% respectively against 0.61% of Formosa. The chemical
composition of the seeds shown high protein content (23.58 to 25.46 g/100 g), fibers (16.07 to
19.19 g/100 g) and minerals (5.12 to 6.48 g/100 g) among the three cultivars with emphasis
on Fe and P (104.18 mg/g and 634.12 mg/g) for the cultivars Golden Sunrise Solo cultivars.
The oil content was ± 28%. The major component were oleic acid (69.78%, 70.13% and
72.04%) and palmitic acid (18.95%, 18.89% and 18.20%) respectively for Golden, Sunrise
Solo and Formosa cultivars. The acidity index (1.0, 0.98 and 1.03), iodine index (71.30, 70.26
and 70.45) and saponification index (190.2, 190.14 and 189.98) were found form the three
papaya variety. Methyl transesterification of the Golden oil was carried out by 0.5% basic
catalysis, 1:8 molar ratio, 45°C temperature and the product was identified by TLC, GC-MS,
IR and 1H and 13C NMR techniques. The yield of the methyl esters (92.07%), was
gravimetrically determined according to the stoichiometry of the reaction. The kinetics of acid
catalyzed methyl transesterification using the same oil was evaluated by TLC and the yield of
esterification was determined by reducing the acidity index of the reaction medium. The
reaction medium used and results found were: 1:9 molar ratio and 80°C temperature the
acidity index was reduced from 28 to 3.31 and 3.12 mg KOH/g sample, yielding of 88.18%
and 88.86% respectively, at 1.0 and 1.4% catalyst after 8 hours of reaction. In a second stage
of the reaction after 2 hours, the acidity index were 1.8 mg KOH / g (1.0% of catalyst) and 1.6
g KOH / g (1.4% of catalyst) with esterification maximum respectively 93.57 and 94.28%.
The biodiesel obtained by basic catalysis showed 0.35 mg KOH / g acidity value, 0.88 g/cm3
density, 6.0 mm2 / s kinematic viscosity, 1°C cloud point, -1°C flow point and 62.83 cetane
number. The power generation consumption, in L / h, were 0.5837 (B100), 0.5806 (B50),
0.5814 (B20), 0.6122 (B10), 0.6225 (B5) compared to 0.6981 (diesel), indicating its high
calorific power. Thermal stability studies showed that the initial temperature of mass loss in
TGA (155 ° C) match with the temperature variation of enthalpy by DSC curve and the initial
oxidative event shown in non-isothermal curve PDSC indicating superior thermo-oxidative
stability comparing to Soybean biodiesel where similar thermal events begin at a temperature
of 100 º C. The oxidative stability (25 hours) was evaluated by Rancimat test. This result was
confirmed by PDSC, where the variation of the baseline occurred at 54 minutes after reaching
the temperature of the isotherm, at 110°C, and any other thermal event was observed during
the entire period of the experiment (10 hours), indicating no oxidation reactions. The peroxide
index was evaluated 58.4 meq / kg by using an oven (65 ºC) for a period of 25 days, showing
a high stability if compared with the sunflower oil biodiesel, which according to the literature
and in the same procedures presented a peroxide index of 300 meq / kg in seven days. The
rheological study showed a Newtonian behavior and an absolute dynamic viscosity of 5.3 ±
9.1.10-5 m.Pa.s. / Este trabalho descreve as propriedades físicas das sementes de três cultivares de mamão
produzidos no Brasil: Sunrise Solo (Havaí), Golden e Formosa, a composição química das
sementes e dos seus respectivos óleos, as propriedades físico-químicas do óleo e do biodiesel
dele obtido. Tudo isso, tem o objetivo de avaliar o aproveitamento industrial integral desse
resíduo totalmente descartável , o qual é uma possível fonte renovável de energia. Os
cultivares Golden e Sunrise Solo apresentaram menor peso de fruto (391,92 e 590,32 g) que o
Formosa (1318,16 g); possuem, porém, um rendimento de sementes superior de
respectivamente 2,54 e 1,43% contra 0,61 % da cultivar Formosa. A composição química das
sementes em g/100 g apresentou um teor elevado de proteínas (23,58 a 25,46); fibras (16,07 a
19,19) e minerais (5,12 a 6,48) entre os três cultivares com destaque para os minerais Fe e P,
cujos maiores teores foram, respectivamente, os de 104,18 mg/g e 634,12 mg/g para as
cultivares Golden e Sunrise solo. O teor de óleo dos três cultivares foi o de ± 28% sendo
majoritários os ácido graxos oléico com percentuais de 69,78; 70,13 e 72,04 e palmítico com
percentuais de 18,95; 18,89 e 18,20, respectivamente para as cultivares Golden, Sunrise solo e
Formosa. Na mesma ordem os índices de acidez : 1,0, 0.98 e 1,03, iodo: 71,30; 70,26 e 70,45
e saponificação: 190,2; 190,14 e 189,98. A transesterificação metílica do óleo do cultivar
Golden ocorreu por catálise básica, na razão molar 1:8, temperatura de 45 °C e concentração
de 0,5% de catalisador, sendo a conversão identificada pelas técnicas de: CCD, CG-MS, IR e
RMN 1H e C13. A taxa percentual de conversão em ésteres metílicos (92,07) foi determinada
por gravimetria, de acordo com estequiometria da reação. A cinética da reação de
transesterificação metílica por catálise ácida no óleo de alta acidez do cultivar Golden foi
avaliada por CCD e o percentual de esterificação da reação determinado pela redução do
índice de acidez do meio reacional. Na razão molar de 1:9, temperatura de 80 °C, a acidez
baixou de 28 para 3,31 e 3,12 mg de KOH/g de amostra com um percentual de esterificação
de 88,18 e 88,86, respectivamente, nas concentrações de 1,0 e 1,4% de catalisador após 8
horas de reação. Numa segunda fase do processo reacional, após 2 horas, a acidez caiu para
1,8 mg de KOH/g (1,0% de catalisador) e 1,6 g de KOH/g (1,4% de catalisador), com
esterificação máxima, respectivamente, de 93,57% e 94,28%. O biodiesel obtido por catálise
básica apresentou índice de acidez (0,35 mg de KOH/g), densidade (0,88g/cm3), viscosidade
cinemática (6,0 mm2/s), ponto de névoa (1 ºC), ponto de fluidez ( 1 ºC) e número de cetano
(62,83). O consumo em gerador de energia em L/h mostrou os valores: 0,5837 (B100), 0,5806
(B50), 0,5814 (B20), 0,6122 (B10), 0,6225 (B5) contra 0,6981 (diesel). Os estudos de
estabilidade térmica mostraram que a temperatura inicial de perda de massa na curva TG
(155°C) coincidiu com o início da temperatura de variação da entalpia pela curva DSC e com
o evento oxidativo inicial demonstrado na curva PDSC não isotérmica, demonstrando
estabilidade termoxidativa superior ao biodiesel de soja, onde os eventos térmicos similares
iniciam na temperatura de 100 ºC. No teste Rancimat, o biodiesel apresentou estabilidade
oxidativa elevada (25 horas). Este fato foi confirmado pela técnica PDSC, durante a qual a
mudança da linha de base ocorreu aos 54 minutos, atingida a temperatura da isoterma (110
ºC), não sendo registrado nenhum evento térmico (indicativo de reações de oxidação) por 10
horas. No método da estufa após um período de 25 dias a 65 ºC, o índice de peróxido máximo
do biodiesel foi de 58,4 meq/Kg, uma estabilidade muito superior ao biodiesel de girassol,
que segunda a literatura e nas mesmas condições analíticas apresentou um índice de peróxido
de 300 meq/Kg em 7 dias. O estudo reológico demonstrou um comportamento newtoniano
com uma viscosidade dinâmica absoluta de 5,3 ± 9,1. 10-5 m.Pa.s.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/7173 |
| Date | 23 July 2010 |
| Creators | Melo, Maria Ladjane Sodré de |
| Contributors | Athayde Filho, Petrônio Filqueiras de, Souza, Antonio Gouveia de |
| Publisher | Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Química, UFPB, BR, Química |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB, instname:Universidade Federal da Paraíba, instacron:UFPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 1435648362225100898, 600, 600, 600, 600, 9054006085480167889, 1571700325303117195, 2075167498588264571 |
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