Moisture sorption isotherms of castor beans. Part 1: Mathematical modeling and hysteresis

Abstract

Sorption isotherms are of great importance in post-harvest procedures, especially for predicting drying and storage, which help to establish the final moisture content of the product under certain environmental condition. Hysteresis is a phenomenon that occurs due to the difference between adsorption and desorption curves, which aids the evaluation of chemical and microbiological deteriorations, indicating the stability of stored products. Moisture sorption isotherms of castor beans were determined and hysteresis was analyzed. Static gravimetric technique at different temperatures (25, 35, 45 and 55 ± 1 °C) was used. Saturated salt solutions in the range of 37-87% ± 2% were utilized to create the required controlled relative humidity environment. Equilibrium moisture content data were correlated by different mathematical models and the Modified Halsey model presented good adjustment for the data, according to statistical procedures. Hysteresis between adsorption and desorption isotherms is present over the range of 0.2-0.9 of water activity, regardless of the temperature. This phenomenon decreases with temperature increase.

As isotermas de sorção são de grande importância em procedimentos pós-colheita de produtos agrícolas, em especial para predizer os processos de secagem e armazenamento os quais auxiliam a estabelecer o teor de água final no produto em determinada condição ambiental. A histerese é um fenômeno que ocorre em virtude da diferença entre as curvas de adsorção e dessorção que auxilia a avaliação de deteriorações químicas e microbiológicas indicando a estabilidade de produtos armazenados. Isotermas de sorção de grãos de mamona foram determinadas e a histerese analisada. Utilizou-se a técnica de gravimetria estática em diferentes temperaturas (25, 35, 45 e 55 ± 1 °C). Soluções salinas saturadas na faixa de 37-87% ± 2% foram utilizadas para criar o requerido ambiente controlado de umidade relativa. Os dados de teor de água de equilíbrio foram correlacionados com diferentes modelos matemáticos e o modelo de Halsey Modificado apresentou bom ajuste aos dados, de acordo com procedimentos estatísticos. Histerese entre as isotermas de adsorção e dessorção está presente na faixa de 0,2-0,9 de atividade de água independentemente da temperatura; este fenômeno decresce com o aumento da temperatura.