Thermodynamic properties of moisture desorption isotherms of ryegrass (Lolium multiflorum L.) seeds

Английский. 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.

португальский. 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.