RESUMO

Knowledge of the movement of water molecules inside material is important for the study of interactions between water and chemical components of agricultural products. The thermodynamic properties calculation reports this need, being the source of information to design drying equipment, calculate the energy required in this process and evaluate the physical phenomena that occur on the food surface. Given the importance of the subject, the objective of this study was to determine the thermodynamic properties of the water desorption process in lettuce seeds. Lettuce seeds had an initial moisture content of 9.3% (d.b.). The equilibrium moisture content of seeds was determined by static gravimetric method at different temperatures (10, 20, 30, 40 and 50 ± 1 °C) and relative humidity values (between 11 and 96%). Experiments were conducted in triplicate. It was observed that, with increasing equilibrium moisture content, there was a reduction in the energy required for evaporation of water in lettuce seeds, with values of integral isosteric heat of desorption in the water content range 2.1 to 21.2% (d.b.) which varied from ‘4164.89 to 2477.43 kJ kg-¹. With increasing equilibrium moisture content there was a decrease in differential entropy, resulting in lower demand for mobility of water molecules. The Gibbs free energy also decreased with increasing equilibrium moisture content and was positive for all temperatures studied, showing non-spontaneity of water desorption in the seeds. The enthalpy-entropy compensation theory was has been satisfactorily applied to the sorption phenomenon and the water desorption process in lettuce seeds was controlled by enthalpy.(AU)

O conhecimento da movimentação das moléculas de água dentro do material é importante para o correto estudo das interações entre a água e os componentes químicos dos produtos agrícolas. O cálculo das propriedades termodinâmicas relata essa necessidade, sendo fonte de informação para projetar equipamentos de secagem, calcular a energia requerida nesse processo e avaliar os fenômenos físicos que ocorrem na superfície dos alimentos. Diante da importância do assunto, o objetivo do presente trabalho foi determinar as propriedades termodinâmicas do processo de dessorção de água em sementes de alface. As sementes de alface possuíam teor de água inicial de 9,3% (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 ± 1 °C) e atividade de água (entre 11 e 96%), em três repetições. De acordo com os resultados encontrados, observou-se que com o aumento do teor de água de equilíbrio,ocorre redução da energia necessária para a evaporação da água nas sementes de alface, sendo que os valores do calor isostérico integral de dessorção, na faixa de teor de água de 2,1 a 21,2% (b.s.), variaram de 4164,89 a 2477,43 kJ kg-1. Com a elevação do teor de água de equilíbrio, há um decréscimo daentropia diferencial, implicando em menor demanda de mobilidade das moléculas de água. A energia livre de Gibbs também diminuiu com o incremento do teor de água de equilíbrio, sendo positiva para todas as temperaturas estudadas, demonstrando a não espontaneidade do processo de dessorção de água nas sementes. A teoria da compensação entalpia-entropia foi satisfatoriamente aplicada ao fenômeno de sorção, sendo o processo de dessorção de água das sementes de alface controlado pela entalpia.(AU)

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Knowledge of the movement of water molecules inside material is important for the study of interactions between water and chemical components of agricultural products. The thermodynamic properties calculation reports this need, being the source of information to design drying equipment, calculate the energy required in this process and evaluate the physical phenomena that occur on the food surface. Given the importance of the subject, the objective of this study was to determine the thermodynamic properties of the water desorption process in lettuce seeds. Lettuce seeds had an initial moisture content of 9.3% (d.b.). The equilibrium moisture content of seeds was determined by static gravimetric method at different temperatures (10, 20, 30, 40 and 50 ± 1 °C) and relative humidity values (between 11 and 96%). Experiments were conducted in triplicate. It was observed that, with increasing equilibrium moisture content, there was a reduction in the energy required for evaporation of water in lettuce seeds, with values of integral isosteric heat of desorption in the water content range 2.1 to 21.2% (d.b.) which varied from ‘4164.89 to 2477.43’ kJ kg-¹. With increasing equilibrium moisture content there was a decrease in differential entropy, resulting in lower demand for mobility of water molecules. The Gibbs free energy also decreased with increasing equilibrium moisture content and was positive for all temperatures studied, showing non-spontaneity of water desorption in the seeds. The enthalpy-entropy compensation theory was has been satisfactorily applied to the sorption phenomenon and the water desorption process in lettuce seeds was controlled by enthalpy.

O conhecimento da movimentação das moléculas de água dentro do material é importante para o correto estudo das interações entre a água e os componentes químicos dos produtos agrícolas. O cálculo das propriedades termodinâmicas relata essa necessidade, sendo fonte de informação para projetar equipamentos de secagem, calcular a energia requerida nesse processo e avaliar os fenômenos físicos que ocorrem na superfície dos alimentos. Diante da importância do assunto, o objetivo do presente trabalho foi determinar as propriedades termodinâmicas do processo de dessorção de água em sementes de alface. As sementes de alface possuíam teor de água inicial de 9,3% (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 ± 1 °C) e atividade de água (entre 11 e 96%), em três repetições. De acordo com os resultados encontrados, observou-se que com o aumento do teor de água de equilíbrio,ocorre redução da energia necessária para a evaporação da água nas sementes de alface, sendo que os valores do calor isostérico integral de dessorção, na faixa de teor de água de 2,1 a 21,2% (b.s.), variaram de 4164,89 a 2477,43 kJ kg-1. Com a elevação do teor de água de equilíbrio, há um decréscimo daentropia diferencial, implicando em menor demanda de mobilidade das moléculas de água. A energia livre de Gibbs também diminuiu com o incremento do teor de água de equilíbrio, sendo positiva para todas as temperaturas estudadas, demonstrando a não espontaneidade do processo de dessorção de água nas sementes. A teoria da compensação entalpia-entropia foi satisfatoriamente aplicada ao fenômeno de sorção, sendo o processo de dessorção de água das sementes de alface controlado pela entalpia.

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Dehydrated garlic is an importance spice in pre-cooked and processed food products, but studies of the drying variables of this product are scarce. Thus, this work aimed to model and study the kinetics of garlic drying at three different temperatures (40, 50 and 60 °C) and analyze the thermodynamic parameters during the process. The drying was analyzed using pre-established mathematical models for agricultural products and equations that describe the thermodynamics of product dehydration. The best mathematical adjustment for all drying temperatures was the Midilli equation. The moisture ratio was seen to decrease during the process for all situations. The effective diffusivity increased with increasing temperature. The enthalpy change was positive during the process and decreased with increasing temperature. The study entropy was negative, indicating a non-spontaneous reaction. In addition, the Gibbs free energy increased with increasing drying temperature. The thermodynamic standards were satisfactory and correctly described the moisture loss by the garlic samples.

O alho desidratado é um tempero de suma importância em produtos pré-cozidos e processados, no entanto, o estudo das variáveis de secagem desse produto é escasso. Diante disso, objetivou-se com esse trabalho estudar a cinética e a modelagem da secagem de alho, em três temperaturas distintas (40, 50 e 60 °C), e analisar os parâmetros termodinâmicos durante o processo. O estudo da secagem foi feito por meio de modelos matemáticos pré-estabelecidos para produtos agrícolas e por equações que descrevem a termodinâmica da desidratação de produtos. O melhor ajuste matemático foi à equação de Midilli para todas as temperaturas de secagem. A razão de umidade apresentou-se decrescente durante o processo para todas as situações. A difusividade efetiva aumentou com o aumento da temperatura. A variação de entalpia apresentou-se positiva durante o processo de secagem e diminui com o aumento da temperatura. A entropia estudada foi negativa, indicando uma reação não-espontânea. E a energia livre de Gibbs aumentou com a elevação da temperatura de secagem. Os padrões termodinâmicos foram satisfatórios e descreveram como ocorreu a perda de umidade pelas amostras de alho.

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Water potential estimated from the liquid-vapour equilibrium in different soil, plant and atmosphere situations is treated thermodynamically, with the objective of presenting a more rigorous formulation of the concepts and clarifying points treated, in general, in a more superficial way. Although being a classical subject found in most related texts, authors understand that this short communication contributes in clarifying basic points related to the behavior of water in the soil-plant-atmosphere system, mainly for those using soil and plant psychrometers.

O potencial da água, estimado através do equilíbrio líquido - vapor em diferentes situações de solo, de planta ou de atmosfera é tratado com embasamento termodinâmico, com o intuito de apresentar um maior rigor nas formulações e nos conceitos e de esclarecer pontos geralmente tratados de forma mais superficial. Apesar de se tratar de assunto clássico, encontrado na maioria dos textos sobre o assunto, é do entendimento dos autores de que a presente nota contribui para o esclarecimento de pontos básicos ligados ao comportamento da água no sistema-solo-planta-atmosfera, principalmente para os usuários de psicrômetros de solo e de planta.

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Water potential estimated from the liquid-vapour equilibrium in different soil, plant and atmosphere situations is treated thermodynamically, with the objective of presenting a more rigorous formulation of the concepts and clarifying points treated, in general, in a more superficial way. Although being a classical subject found in most related texts, authors understand that this short communication contributes in clarifying basic points related to the behavior of water in the soil-plant-atmosphere system, mainly for those using soil and plant psychrometers.

O potencial da água, estimado através do equilíbrio líquido - vapor em diferentes situações de solo, de planta ou de atmosfera é tratado com embasamento termodinâmico, com o intuito de apresentar um maior rigor nas formulações e nos conceitos e de esclarecer pontos geralmente tratados de forma mais superficial. Apesar de se tratar de assunto clássico, encontrado na maioria dos textos sobre o assunto, é do entendimento dos autores de que a presente nota contribui para o esclarecimento de pontos básicos ligados ao comportamento da água no sistema-solo-planta-atmosfera, principalmente para os usuários de psicrômetros de solo e de planta.