Thermodynamic properties of water sorption of jackfruit (Artocarpus heterophyllus Lam.) as a function of moisture content

Abstract

A jaqueira é uma das árvores mais significativas nos quintais tropicais e, talvez, a árvore mais importante e útil do gênero Artocarpus. O fruto é suscetível a danos mecânicos e biológicos no estado maduro, e seu aroma é desagradável para algumas pessoas, quando em espaços fechados. O processo de desidratação pode ser uma alternativa para a exploração deste produto, e a relação entre a umidade e a atividade de água fornece informações úteis para seu processamento e armazenamento. O objetivo do trabalho foi determinar as propriedades termodinâmicas de sorção da água em frutos de jaca (Artocarpus heterophyllus Lam.), em função do conteúdo de umidade. Para isto, foram determinadas as isotermas de dessorção das diferentes partes da jaca (polpa, pedúnculo, mesocarpo, cascas e sementes) em quatro temperaturas (313.15, 323.15, 333.15 e 343.15 K) na faixa de atividade de água de 0,020-0,753, através do método gravimétrico estático. Modelos teóricos e empíricos foram usados para modelar as isotermas de dessorção. A solução analítica da equação de Clausius-Clapeyron foi empregada para calcular o calor isostérico de sorção, a entropia diferencial e a energia livre de Gibbs' através dos modelos de Guggenhein-Anderson-de Boer e Oswin, considerando o efeito da temperatura sob o equilíbrio higroscópico.

The Jackfruit tree is one of the most significant trees in tropical home gardens and perhaps the most widespread and useful tree in the important genus Artocarpus. The fruit is susceptible to mechanical and biological damage in the mature state, and some people find the aroma of the fruit objectionable, particularly in confined spaces. The dehydration process could be an alternative for the exploitation of this product, and the relationship between moisture content and water activity provides useful information for its processing and storage. The aim of this study was to determine the thermodynamic properties of the water sorption of jackfruit (Artocarpus heterophyllus Lam.) as a function of moisture content. Desorption isotherms of the different parts of the jackfruit (pulp, peduncle, mesocarp, peel, and seed) were determined at four different temperatures (313.15, 323.15, 333.15, and 343.15 K) in a water activity range of 0.02-0.753 using the static gravimetric method. Theoretical and empirical models were used to model the desorption isotherms. An analytical solution of the Clausius-Clapeyron equation was proposed to calculate the isosteric heat of sorption, the differential entropy, and Gibbs' free energy using the Guggenhein-Anderson-de Boer and Oswin models considering the effect of temperature on the hygroscopic equilibrium.