CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DO ÓLEO E GRÃOS DE ABÓBORA

131 Pages·2013·1.01 MB·Portuguese

PGMEC
PROGRAMA FRANCISCO EDUARDO MOURÃO SABOYA DE
PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA

ESCOLA DE ENGENHARIA

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE

Dissertação de Mestrado

CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DO ÓLEO E

GRÃOS DE ABÓBORA (Cucurbita

moschata) OBJETIVANDO A PRODUÇÃO

DE BIOCOMBUSTÍVEL

LUCIANA PINTO TEIXEIRA

JUNHO DE 2013
II

LUCIANA PINTO TEIXEIRA

CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DO ÓLEO E GRÃOS DE
ABÓBORA (Cucurbita moschata) OBJETIVANDO A
PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTÍVEL

Dissertação de Mestrado apresentado ao
Programa Francisco Eduardo Mourão Saboya
de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
da UFF como parte dos requisitos para a
obtenção de mestre em Ciências em
Engenharia Mecânica

Orientadores: Roberto Guimarães Pereira (PGMEC/UFF)

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
NITERÓI, 8 DE JULHO DE 2013
III

CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DO ÓLEO E GRÃOS DE
ABÓBORA (Cucurbita moschata) OBJETIVANDO A
PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTÍVEL

Esta Dissertação é parte dos pré-requisitos para a obtenção do título de

MESTRE EM ENGENHARIA MECÂNICA

Área de concentração: Termociências

Aprovada em sua forma final pela Banca Examinadora formada pelos professores:

Prof. Roberto Guimarães Pereira (D.Sc.)
Universidade Federal Fluminense
(Orientador)

Prof. Ednilton Tavares de Andrade (D.Sc.)
Universidade Federal Fluminense

Prof. Maria Laura Martins Costa (D.Sc.)
Universidade Federal Fluminense

Prof. Ivano Alessandro Devilla (D.Sc.)
Universidade Estadual de Goiás
IV

Dedico este trabalho a todos que
acompanharam minha caminhada e me ajudam a vencer.
V

Agradeço à Deus
Agradeço à minha Família
Agradeço ao meu sempre Mestre e Amigo Ednilton Tavares
Agradeço aos meus demais Amigos, em especial aos meus Grandes Amigos, a Jéssica,
Toni, Angelo e Ivenio
VI

“ Em todas as coisas, o sucesso depende de uma
preparação prévia, e sem tal preparação o falhanço é certo.”

Confúcio, filósofo chinês (551 a.C. - 479 a.C.)
VII

R
ESUMO

Atualmente, a procura por fontes limpas e alternativas de energia estão em
destaque no cenário mundial. Alternativas capazes de minimizar a dependência às
limitadas fontes e levar em consideração as individualidades locais, como é o caso do
biodiesel, estão na vanguarda das pesquisas. Por isso, o presente estudo, busca analisar
uma nova fonte de matéria prima para a produção de biocombustível, o óleo dos grãos de
abóbora. Contudo, em razão da limitada pesquisa desenvolvida com esse produto, o
trabalho também buscou analisar as características dos grãos, de forma a garantir subsídios
para a escolha das melhores formas de processamento e armazenamento.
Logo, a pesquisa desenvolvida apresentou caráter experimental, tanto para o que
envolve a caracterização dos grãos de abóbora como para a análise do óleo oriundo desses
grãos. A metodologia utilizada no trabalho foi subdividida em três grandes partes: a
primeira se deteve à análise das características físicas dos grãos para a determinação das
particularidades de processamento e armazenamento, como circularidade, esfericidade,
velocidade terminal, atividade de água, entropia, higroscopicidade, e cinética de secagem.
A segunda parte se baseou-se na caracterização física do óleo proveniente dos grãos de
abóbora, com a determinação da viscosidade, ponto de névoa e ponto de fluidez. Já, a
terceira parte envolveu a viabilidade de produção de biodiesel a partir do óleo extraído dos
grãos de abóbora, por meio da rota metílica.
Como principais resultados observados para a caracterização física dos grãos,
observou-se que houve variação da circularidade e da esfericidade em função da variação
do teor de água dos grãos, o que também influenciou os valores experimentais da
velocidade terminal, sendo que cada uma das propriedade estudada aumentou com a
elevação do teor de água. Para o estudo da higroscopicidade dos grãos obteve-se que o
modelo de Halsey Modificado foi o que melhor representou o fenômeno. Já, no que diz
respeito ao estudo de cinética de secagem verificou-se que o modelo da Aproximação da
difusão foi que melhor representou o fenômeno de secagem dos grãos de abóbora.
Para os resultados das análises do óleo proveniente dos grãos de abóbora
verificou-se que a viscosidade permanece, aproximadamente, constante à medida que se
aplica tensão de cisalhamento e decresce com o aumento da temperatura. Estes resultados
demonstram, conforme esperado, que o óleo se comporta como um fluido newtoniano.
VIII

Quando o óleo foi exposto à temperaturas mais baixas verificou-se altos pontos de névoa e
fluidez, respectivamente, de 6,5 e -4 °C.
A produtividade de biodiesel do óleo dos grãos de abóbora foi equivalente a,
aproximadamente, 32%. A produção de biodiesel a partir do óleo dos grãos de abóbora foi
elevada, e como não foram realizados testes inicias de qualidade física e fisiológica dos
grãos não se pode assegurar que melhores resultados poderiam ser obtidos.
Dessa forma, apesar do potencial produtivo de biodiesel a partir do óleo extraído
dos grãos de abóbora, o quantitativo de matéria prima necessária para a produção
comercial inviabiliza seu uso como matéria prima explorável comercialmente. Contudo,
em virtude da acessibilidade de pequenos produtores à produção da cultura da abóbora,
principalmente aqueles ligados à agricultura familiar, e as facilidades de processamento e
armazenamento de seus grãos, o óleo dos grãos de abóbora apresenta potencial para suprir
necessidades energéticas locais, principalmente, de comunidades isoladas.
IX

A
BSTRACT

Currently, the demand for alternative and clean sources of energy are highlighted
on the world stage. Alternatives that minimize the dependence on limited sources and take
into account the local personalities, such as biodiesel, are at the forefront of research.
Therefore, this study seeks to analyze a new source of raw material for biofuel production,
oil pumpkin seed. However, because of the limited research conducted with this product to
ensure highest quality of raw material, work also investigates the characteristics of the
seed, to ensure subsidies for the choice of the best ways of processing and storage of grain.
Therefore, research had developed experimentally for both the characterization
involves pumpkin seeds and for the analysis of the oil derived from these seeds. The
methodology used in the study was divided into three major parts: the first stopped the
analysis of the physical characteristics of the seeds for the determination of the
characteristics of processing and storage, such as roundness, sphericity, terminal velocity,
water activity, entropy, hygroscopicity, and drying kinetics and the second part is based on
the physical characterization of the oil from the beans pumpkin, with the determination of
viscosity, cloud point and pour point, whereas the third part involved the feasibility of
biodiesel production from oil extracted from the beans, pumpkin by methyl route.
The main results observed for the physical characterization of the seed, it was
observed that there is change in the measure circularity and sphericity which is increasing
the moisture content of the seed, which also influences the experimental terminal velocity.
As the hygroscopicity was analyzed that the model Modified Halsey was best represented
the phenomenon. As regards the study of the kinetics of drying is possible to verify that the
model of the diffusion approximation can be used to describe the phenomenon.
For the results of the analyzes of the oil from the grains pumpkin was found that
the viscosity remains approximately constant when applies shear tension, and it decreases
with increasing of temperature. These results demonstrate, as expected, the oil behaves as a
Newtonian fluid. When the oil is exposed to lower temperatures, the research demonstrated
high mist and fluidity point that were respectively 6.5 and 4.0 ° C.
For the production of biodiesel from oil seed pumpkin was found high
productivity even without the control of seed quality conditions. The yield of biodiesel was
equivalent to approximately 32%.
X

Thus, despite the potential production of biodiesel from oil extracted from
pumpkin seed, the quantity of raw material for commercial production prevents its use as
raw material commercially exploitable. However, due to the accessibility of small farmers
to produce the crop pumpkin, especially those related to family farms, and the facilities of
processing and storing their seeds, pumpkin seed oil has the potential to meet local energy
needs, mainly isolated communities.