Desorption isotherms of flaxseeds (<i>Linum usitatissimum</i> L.) and thermodynamic parameters of the process

Valente, Maria da Conceição da Costa; Nascimento, Rafael Alves do; Santana, Elza Brandão; Faria, Lênio José Guerreiro de; Costa, Cristiane Maria Leal

doi:10.5935/1806-6690.20200021

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Revista Ciência Agronômica

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Sumário

Scientific Article • Rev. Ciênc. Agron. 51 (2) • 2020 • https://doi.org/10.5935/1806-6690.20200021 copy

Desorption isotherms of flaxseeds (Linum usitatissimum L.) and thermodynamic parameters of the process¹ 1 Parte da Dissertação do primeiro autor apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química da Universidade Federal do Pará/UFPA

Isotermas de dessorção de sementes de linhaça (Linum usitatissimum L.) e parâmetros termodinâmicos do processo

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ABSTRACT

Sorption isotherms of flaxseeds were determined by static gravimetric method at temperatures 40, 60, and 80 ºC, over a relative moisture range of 10-95%. Six mathematical models were applied to analyze the experimental data. The modified GAB model showed the best fitting to the experimental data. The isosteric heat and differential entropy were determined by applying the Clausius-Clapeyron and Gibbs-Helmholtz equations, respectively. The isosteric heat and the entropy of desorption isotherm presented similar behavior, with a sharp change of 10% in the equilibrium moisture content. The enthalpy-entropy compensation theory was applied to the isotherms, indicating that they are enthalpy-controlled.

Key words:
Equilibrium moisture content; Drying; Isosteric heat

Salts	Water activities (aw)
Salts	40 ºC	60 ºC	80 ºC
NaOH	0.626	0.361	-
LiCl	0.112	0.109	0.105
MgCl₂.6H₂O	0.316	0.293	0.260
K₂CO₃	0.433	0.421	0.411
NaNO₂	0.710	0.673	0.652
NaCl	0.747	0.745	0.763
KCl	0.823	0.802	0.789

Models	Equations	Nº
Peleg	$X = K_{1} α_{W}^{N 1} + K_{2} α_{W}^{N 2}$	(1)
Modified Oswin	$X = (A + BT) {[α_{w} / 1 - α_{w}]}^{1 / c}$	(2)
Modified Henderson	$X = {[- \ln (1 - α_{w}) / A (T + B)]}^{1 / c}$	(3)
Modified Halsey	$X = {[- \ln (α_{w}) / \exp (A + BT)]}^{- 1 / c}$	(4)
Modified Chung-Pfost	$X = - 1 / C \ln [- (T + B) / A \ln (α_{w})]$	(5)
GAB	$X = X_{m} C_{G} K α_{w} / (1 - K α_{w}) (1 - K α_{w} + C_{G} K α_{w})$	(6)

40 °C		60 °C		80 °C
aw	X (% d.b.)	aw	X (% d.b.)	aw	X (% d.b.)
0.063	3.63 ± 0.04	0.036	2.25 ± 0.06	-	-
0.112	3.92 ± 0.02	0.109	2.26 ± 0.04	0.105	1.86 ± 0.01
0.316	5.37 ± 0.03	0.293	4.00 ± 0.05	0.260	3.30 ± 0.02
0.433	6.39 ± 0.01	0.421	4.57 ± 0.01	0.411	3.87 ± 0.03
0.710	8.92 ± 0.05	0.673	6.20 ± 0.02	0.652	5.26 ± 0.04
0.747	10.69 ± 0.04	0.745	8.58 ± 0.03	0.763	7.79 ± 0.05
0.823	13.29 ± 0.01	0.802	10.14 ± 0.03	0.789	8.39 ± 0.06

Models	Temperature (^oC)	Parameters				R² (%)	P (%)	Residues
Models	Temperature (^oC)	K₁	N₁	K₂	N₂	R² (%)	P (%)	Residues
Peleg	40	7.703	0.88	21.64	6.472	99.72	3.40	R
	60	5.815	0.338	22.037	6.864	99.35	8.03	R
	80	5.802	0.467	35.787	9.957	99.72	4.10	R
		A	B		C
Modified Oswin	40	4.324	0.009		2.899	98.32	5.16	T
	60	1.681	0.011		2.479	97.94	10.5	R
	80	2.933	0.004		2.275	98.22	7.31	R
Modified Henderson	40	0.0002	-7.53		1.272	88.94	42.8	T
	60	0.0001	-2.60		1.499	95.45	20.1	T
	80	0.0004	-0.58		0.997	84.13	30.8	T
Modified Halsey	40	4.310	0.006		1.391	85.91	21.0	T
	60	-5.988	0.025		1.694	99.06	7.80	R
	80	-4.706	0.018		1.627	98.77	5.76	R
Modified Chung-Pfost	40	0.404	-313		0.264	97.30	10.8	R
	60	0.461	-333		0.352	96.36	14.7	R
	80	0.466	-353		0.363	97.03	10.4	R
		X_m	K		C_G
GAB	40	3.78	0.862		192.9	99.42	3.65	R
	60	2.64	0.920		107.4	99.01	8.21	R
	80	2.33	0.914		40.53	99.41	8.16	R

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Desorption isotherms of flaxseeds (Linum usitatissimum L.) and thermodynamic parameters of the process1 1 Parte da Dissertação do primeiro autor apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química da Universidade Federal do Pará/UFPA

Isotermas de dessorção de sementes de linhaça (Linum usitatissimum L.) e parâmetros termodinâmicos do processo

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Desorption isotherms of flaxseeds (Linum usitatissimum L.) and thermodynamic parameters of the process¹ 1 Parte da Dissertação do primeiro autor apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química da Universidade Federal do Pará/UFPA