ABSTRACT. Knowledge of the relationship between the equilibrium moisture content of the product and the air that involves it is essential to guarantee product quality and preserve its characteristics during storage. This trend can be studied by sorption isotherms. Thus, this study aimed to obtain desorption and adsorption isotherms of soybean grains to determine the mathematical model that best fits the experimental data and analyze the hysteresis phenomenon. Soybean grains with a moisture content of 21.95% (db) were used to verify the desorption process. The grains were dried until 3.50% (db) for the adsorption process. The static-gravimetric method was employed to determine the equilibrium moisture content of the grain at different temperatures (10, 20, 30, 40, and 50°C) and relative humidity levels (0.10 to 0.92%). Eight mathematical models were fitted to the experimental data. The modified Halsey model satisfactorily represented the desorption and adsorption phenomena of soybean grains. The equilibrium moisture content of soybean grains increased along with an increment in water activity. The increase in temperature led to a reduction in the equilibrium moisture content of soybean grains at a constant water activity. The equilibrium moisture content values obtained by desorption are higher than those obtained by adsorption, indicating the hysteresis phenomenon at the studied temperature range. The isotherms obtained for the desorption and adsorption process were classified as type III because of the high oil content in soybean grains.

RESUMO Estudos sobre as propriedades termodinâmicas de sementes de azevém são necessários para melhorar os processos pós-colheita, relacionando os fatores que afetam a qualidade do produto com a interação entre a água e seus componentes químicos. Dada a importância de reconhecer e entender o comportamento intrínseco da água em sementes de azevém e fornecer dados para a melhoria de equipamentos de secagem industriais, este trabalho teve como objetivo calcular e avaliar as propriedades termodinâmicas da dessorção de água de sementes de azevém em função do teor de água de equilíbrio. Utilizou-se sementes de azevém com teor de água inicial de 10,4 (% b.s.). O teor de água de equilíbrio das sementes foi determinado pelo método estático-gravimétrico, para diferentes valores de temperatura (10, 20, 30, 40 e 50 °C) e atividade de água (entre 0,10 e 0,90), em três repetições. O modelo Chung Pfost foi o que apresentou o melhor ajuste aos dados experimentais. Observou-se que o calor isostérico integral de dessorção aumentou à medida que o teor de água de equilíbrio diminuiu, variando de 2499,95 a 4241,96 kJ kg-1 na faixa de teor de água entre 2,80 a 22,10 (% b.s.). A entropia diferencial também aumentou com a diminuição do teor de água em equilíbrio, assim como a energia livre de Gibbs, sendo positiva para todas as temperaturas estudadas, indicando que a dessorção de sementes de azevém é um processo não espontâneo. A teoria da compensação entalpia-entropia foi satisfatoriamente aplicada ao fenômeno de sorção de água, sendo controlado pela entalpia.

ABSTRACT Studies about the thermodynamic properties of ryegrass seeds are necessary to improve post-harvest processes, relating the factors that affect product quality with the interaction between water and its chemical components. Given the importance of recognizing and understanding the intrinsic behavior of water in ryegrass seeds and providing data for the improvement of industrial drying equipment, this work aimed to calculate and evaluate the thermodynamic properties of moisture desorption of ryegrass seeds as a function of the equilibrium moisture content. Ryegrass seeds with initial moisture content of 10.4 (% d.b.) was used. The equilibrium moisture content of seeds was determined by static-gravimetric method at different temperatures (10, 20, 30, 40, and 50 °C) and water activity values (between 0.10 and 0.90), in three repetitions. The Chung Pfost model presented the best fit to the experimental data. It was observed that the integral isosteric desorption heat increased as the equilibrium moisture content decreased, ranged from 2499.95 to 4241.96 kJ kg-1 in the moisture content range 2.80 to 22.10 (% d.b.). Differential entropy also increased with decreasing equilibrium moisture content, as did Gibbs free energy, being positive for all temperature studied, indicating that ryegrass seeds desorption is a non-spontaneous process. The enthalpy-entropy compensation theory was satisfactorily applied to the sorption phenomenon, being controlled by enthalpy.

RESUMO A fim de desenvolver sistemas adequados de armazenamento e secagem, é necessário determinar as isotermas de sorção das sementes. A composição química do produto influencia o processo de sorção; produtos com alto teor de óleo absorvem menor quantidade de umidade do ambiente, quando comparados a produtos com alto teor de carboidratos. Devido à importância de compreender a higroscopicidade de diferentes produtos agrícolas, este trabalho teve como objetivo determinar, modelar e avaliar a diferença entre as isotermas de dessorção de sementes de azevém e linhaça, em diferentes condições de temperatura e umidade relativa. Utilizaram-se sementes de azevém e linhaça com teor de água inicial de 10,4 e 8,7% (bs), respectivamente. O teor de água de equilíbrio das sementes foi determinado pelo método estático-gravimétrico em diferentes valores de temperatura (10, 20, 30, 40, e 50 ± 1 ºC) e umidade relativa (entre 11 a 96 ± 2%), em três repetições. Sete modelos matemáticos foram ajustados aos dados experimentais do teor de água de equilíbrio das sementes. O modelo Chung Pfost foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais das sementes de azevém, enquanto o modelo Smith foi escolhido para as sementes de linhaça. O teor de água de equilíbrio das sementes diminuiu à medida que a temperatura aumentou, para um valor constante de atividade de água. As isotermas de dessorção de sementes de azevém (Tipo II) e de linhaça (Tipo III) são diferentes, de acordo com a classificação de Brunauer, devido à composição dos produtos (teor de amido e óleo).

ABSTRACT It is necessary to determine the sorption isotherms of seeds to develop adequate systems of storage and drying. The chemical composition of a product affects the sorption process; products with a high oil content adsorb a lower amount of moisture from the environment than products with a high carbohydrate content. Given the importance of the hygroscopicity of different agricultural products, this work aimed to determine, model and evaluate the difference between desorption isotherms of ryegrass and flax seeds grown at different temperature and relative humidity conditions. Ryegrass and flax seeds, which contained initial moisture contents of 10.4 and 8.7% (db), respectively, were used. The equilibrium moisture content of the seeds was determined using a static-gravimetric method at different temperatures (10, 20, 30, 40, and 50 ± 1 °C) and relative humidity values (between 11 and 96 ± 2%), in three replicates. Seven mathematical models were adjusted to the equilibrium moisture content experimental data of the seeds. The Chung Pfost model best fit the experimental data of ryegrass seeds, whereas the Smith model was determined to be the best fit for flax seeds. The equilibrium moisture content of the seeds was found to decrease as the temperature increased when the value of water activity was constant. The desorption isotherms of ryegrass seeds (Type II) and flax seeds (Type III) are different, according to Brunauer’s classification, which is caused by the composition (starch and oil content) of each product.

RESUMO A desidratação de produtos vegetais prolonga sua vida útil e reduz sua massa e volume, o que aumenta a eficiência de transporte e armazenamento e agrega valor aos alimentos. No entanto, é um processo intensivo em energia e tempo, tornando necessária a busca por tecnologias mais eficientes. Diante do exposto, objetivou-se investigar o processo de desidratação de gengibre por infravermelho através da aproximação do período constante de desidratação à teoria do processo de transferência de calor e de massa para o termômetro de bulbo molhado, e do período decrescente de desidratação à teoria de difusão liquida. Foram utilizadas fatias de 5,0 mm de espessura e 2,0 cm de diâmetro para serem secas em um secador com fonte de irradiação infravermelha nas temperaturas de 50, 60, 70, 80, 90 e 100 °C, até massa constante. Os coeficientes de transferência de calor e de massa, e o coeficiente de difusão efetivo, aumentaram linearmente com o aumento da temperatura, obtendo-se valores que variaram respectivamente de 69,40 a 92,23 W m-2 °C-1, 0,062 a 0,089 m s-1 e 3,81 x 10-9 a 1,13 x 10-8 m2 s-1. A variação dos coeficientes de transferência de calor e de massa foi descrita por um modelo linear e a variação do coeficiente de difusão efetivo com a temperatura foi descrita por meio da relação de Arrhenius, cuja energia de ativação foi de 22,07 kJ mol-1. O modelo de Henderson e Pabis modificado foi capaz de descrever satisfatoriamente o período de taxa de secagem decrescente.

ABSTRACT Dehydration of plant products extends its shelf life and reduces its mass and volume, which increases transport and storage efficiency and adds value to food. However, it is an intensive process in energy and time, making necessary the search for more efficient technologies, Thus, this study aimed to investigate the infrared ginger dehydration process by approaching the constant period of dehydration to the theory of mass and heat transfer process to the wet bulb thermometer and the decreasing period of dehydration to liquid diffusion theory. We submitted 5.0 mm thickness and 2.0 cm diameter slices to a dryer with infrared radiation at 50, 60, 70, 80, 90 and 100 °C until constant mass. Heat and mass transfer coefficients, and effective diffusion coefficient increased linearly with temperature increasing, resulting in values ranging from 69.40 to 92.23 W m-2 °C-1, 0.062 to 0.089 m s-1 and 3.81 x 10-9 to 1.13 x 10-8 m2 s-1. Variation of heat and mass transfer coefficients was described by a linear model and the variation of effective diffusion coefficient with the temperature was described with the Arrhenius relation, whose activation energy was 22.07 kJ mol-1. The modified Henderson and Pabis model was able to satisfactorily describe the period of decreasing drying rate.