Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2005, 53(4), 177-184 | DOI: 10.11118/actaun200553040177

Vliv teploty na sorpční chování vlhkých zemědělských produktů

Jiří Štencl
Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika

Teplota vnějšího prostředí ovlivňuje nejen kinetiku sorpcí vlhkosti u zemědělských produktů, ale i jejich vodní aktivitu a v návaznosti mikrobiální stabilitu. Článek dokumentuje význam teploty pro rovnovážné vlhkosti a pro matematické modelování sušení. Prezentuje a analyzuje tři základní rovnice (jednoparametrickou exponenciální, Pageovu, dvouparametrickou exponenciální) a dále výsledky laboratorních sorpčních testů vlhkosti u vzorků lístků petrželové natě. Rozsah měření byl 10 až 40 °C při relativních vlhkostech okolního vzduchu 30 až 100 %. Pro stanovování sorpčních izoterem vlhkosti byla použita gravimetrická dynamická metoda s kontinuálním snímáním změn hmotnosti. Na základě literárních zdrojů bylo analyzováno pět modelů sorpčních izoterem: Chung-Pfost, GAB, Halsey, Henderson a Oswin. Přesnost přiřazených matematických rovnic byla hodnocena následujícími statistickými kritérii: standardní chybou odhadu, střední relativní odchylkou, Durbin-Watsonovou statistikou, Chi-kvadrátem a také koeficientem determinace. Na základě provedených statistik byla vyhodnocena Hendersenova rovnice jako odpovídající model pro adsorpci desorpci vlhkosti u testovaných vzorků. Tvar vytvořené sorpční izotermy odpovídal v rozsahu provedených měření typu II BET klasifikace. Pro konstantní obsah vlhkosti se s nárůstem teploty zvyšovala vodní aktivita a pro konstantní vodní aktivitu se s nárůstem teploty snižovalo množství absorbované vody. Kritická hodnota rovnovážné vlhkosti testovaných lístků petržele, odpovídající vodní aktivitě 0,6, činila 8 % při 20 °C.

rovnovážná vlhkost, modelování, sorpční izoterma, vodní aktivita

Effect of temperature on moisture sorption phenomena in agricultural products

The paper demonstrates importance of temperature influence on dehydration processes using drying model equations in introductory part and further presents results of water sorption tests of parsley leaves. Measurements were carried out under laboratory conditions in the temperature range of 10-40 °C and relative air humidity from 30 to 100%. Moisture sorption isotherms were tested using a gravimetric dynamic method with continuous recording of changes in sample weight. Five mathematical models available in the literature (Chung-Pfost, GAB, Halsey, Henderson, and Oswin) were statistical evaluated. The Henderson equation was found to be a good model both for moisture adsorption and desorption. Part of the sorption isotherms measured in parsley leaves show the type II BET classification shape. An increase in temperature causes an increase in water activity for the same moisture content and, if water activity is kept constant, an increase in temperature causes a decrease in the amount of absorbed water.

Keywords: equilibrium moisture content, modeling, sorption isotherm, water activity
Grants and funding:

The study was supported by the grant MSM 432100001 awarded through the Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic.

Received: April 21, 2005; Published: December 25, 2014  Show citation

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Štencl, J. (2005). Effect of temperature on moisture sorption phenomena in agricultural products. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 53(4), 177-184. doi: 10.11118/actaun200553040177
Share...
Download citation
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Open full article

    References

    1. Beuchat, L.: Microbial stability as affected by water activity, Cereal Foods World, 1981, 26, 4: 345-351. ISSN 0146-6283.
    2. BROOKER, D. B., BAKER-ARKEMA, F. W., HALL, C. W.: Drying cereal grains, The AVI Publishing Co. Westport, Connecticut, 1981.
    3. CHHINNAN, M. S.: Evaluation of selected mathematical models describing thin-layer of in-shell pecans, Transactions of the ASAE, 1984, 27, 5: 610-615. ISSN 0001-2351. DOI: 10.13031/2013.32837 Go to original source...
    4. Chen, C. C., Morey, R. V.: Comparison of four EMC/ERH equations, Transactions of the ASAE, 1989, 32, 7: 983-990. ISSN 0001-2351. DOI: 10.13031/2013.31103 Go to original source...
    5. Draper, N. R., Smith H.: Applied Regression Analysis. New York: J. Wiley & Sons Publishing, 1981, pp. 72-115.
    6. ERTEKIN, c., YALDIZ, O.: Drying of eggplant and selection of suitable thin layer drying model, Journal of Food Engineering, 2004, 63, 3: 349-359. ISSN 0260-8774. DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2003.08.007 Go to original source...
    7. JOUPPILA, K., ROOS, Y. H.: Water sorption and time-dependent phenomena of milk powders, Journal of Diary Science, 2004, 77, 7: 1798-1808. ISSN 0022-0302. DOI: 10.3168/jds.S0022-0302(94)77121-6 Go to original source...
    8. HENDERSON, S. M.: Progress in developing the thin-layer drying equation, Transactions of the ASAE, 1974, 17, 6: 1167-1168. ISSN 0001-2351. DOI: 10.13031/2013.37052 Go to original source...
    9. HUIZHEN, L. and MOREY, R. V.: Thin-layer drying of yellow dent corn, Transactions of the ASAE, 1984, 27, 1: 581-585. ISSN 0001-2351. DOI: 10.13031/2013.32832 Go to original source...
    10. Iglesias, H. A., Chirife, J.: Equilibrium moisture contents of air dried beef: dependence on drying temperature, Journal of Food Technology, 1976, 11, 7: 565-573. ISSN 0022-1155. DOI: 10.1111/j.1365-2621.1976.tb00759.x Go to original source...
    11. Kaminski, W., Strumillo, C.: The influence of temperature on sorption isotherms of protein-containing mixtures, Drying Technology, 1994, 12, 12: 1263-1276. ISSN 0737-3937. DOI: 10.1080/07373939408961005 Go to original source...
    12. KROKIDA, M. K., KARATHANOS, V. T., MAROULIS, Z. B., MARINOS-KOURIS, D.: Drying kinetics of some vegetables, Journal of Food Engineering, 2003, 60, 4: 391-403. ISSN 0260-8774. DOI: 10.1016/S0260-8774(02)00498-3 Go to original source...
    13. KROKIDA, M. K., FOUNDOUKIDIS, E., MAROULIS, Z. B.: Drying constant: literature data compilation for foodstuffs, Journal of Food Engineering, 2004, 6+, 3: 321-330. ISSN 0260-8774. DOI: 10.1016/S0260-8774(03)00136-5 Go to original source...
    14. LEWIS, W. K.: The rate of drying of solid materials, Journal of Industrial Engineering, 1921, 13,5: 427-432. DOI: 10.1021/ie50137a021 Go to original source...
    15. Labuza, T. P.: Typical sorption isotherms. In: Moisture sorption, published by the American Association of Cereal Chemists, St. Paul, Minnesota, 1984, pp. 8-21. ISBN 0-913250-34-1.
    16. Lamond, W. J., Graham, R.: The relationship between the equilibrium moisture content of grass mixtures and the temperature and humidity of the air, Journal of Agricultural Engineering Research, 1993, 56, 3: 327-335. ISSN 0021-8634. DOI: 10.1006/jaer.1993.1083 Go to original source...
    17. Mazza, G., Jayas, D. S.: Equilibrium moisture characteristics of sunflower seeds, hulls and kernels, Transactions of the ASAE, 1991, 34, 4: 534-538. ISSN 0001-2351. DOI: 10.13031/2013.31696 Go to original source...
    18. MECHLOVÁ, E., KOŠťÁL, K.: Výkladový slovník fyziky, Fickęs laws. Prometheus Praha, 1999, p. 262. ISBN 80-7196-151-5
    19. Menkov, N. D., Paskalev, H. M., Galyazkov, D. I., Kerezieva-Rakova, M.: Applying the linear equation of correlation of Brunauer-Emmett-Teller (BET) - monolayer moisture content with temperature, Nahrung, 1999, 43, 2: 118-121. DOI: 10.1002/(SICI)1521-3803(19990301)43:23.0.CO;2-K Go to original source...
    20. PAGE, G.: Factors influencing the maximum rates of air drying shelled corn in thin layers, M.S. Thesis, Purdue University, 1949.
    21. PANCHARIYA, P. C., POPOVIC, D., SHARMA, A. L.: Thin-layer modelling of black tea drying process, Journal of Food Engineering, 2002, 59, 4: 349-357. ISSN 0260-8774. DOI: 10.1016/S0260-8774(01)00126-1 Go to original source...
    22. Pitt, R. E.: Forage drying in relation to pan evaporation, Transactions of the ASAE, 1993, 36, 6: 1933-1937. ISSN 0001-2351.
    23. Rao, M. A., Rizvi, S. S. H.: Chemical potential and phase equilibria. In: Engineering properties of foods, Marcel Dekker, Inc., NY, 1995, 226-241. ISBN 0-8247-8843-1.
    24. Rotz, C. A., Chen, Y.: Alfalfa drying model for the field environment, ASAE paper no. 85-1025, ASAE St. Joseph, Michigan, 1985.
    25. Rotz, C. A., Sprott, D. J.: Drying rates, losses and fuel requirements for mowing and conditioning alfalfa, Transactions of the ASAE, 1984, 27, 3: 715-720. ISSN 0001-2351. DOI: 10.13031/2013.32859 Go to original source...
    26. Savoie, P., Brook, R. C., Rotz, C. A.: Empirical model for field drying of alfalfa, ASAE paper no. 82-1528, ASAE St. Joseph, Michigan, 1982.
    27. Suthar, S. H., Das, S. K.: Moisture sorption isotherms for karingda seed, kernel and hull, Journal of Food Process Engineering, 1997, 20, 3: 349-366. ISSN 0145-8876. DOI: 10.1111/j.1745-4530.1997.tb00427.x Go to original source...
    28. Thakor, N. J., Sokhansanj, S., Patil, R. T., Deshpande, S. D.: Moisture sorption and volumetric changes of canola during hydrothermal processing, Journal of Food Process Engineering, 1995, 18, 2: 233-242. ISSN 0145-8876. DOI: 10.1111/j.1745-4530.1995.tb00365.x Go to original source...
    29. VITÁZEK, I., HAVELKA, J., PIRŠEL, M.: Sorption isotherms of maize grains, Agriculture, 2003, 49, 3: 137-142. ISSN 0551-3677
    30. Wolf, W., Spiess, W. E. L., Jung, G.: Standardization of isotherms measurements, COST - Project 90 and 90 bis, 1990. 97 p.
    31. UNISTAT: Users Guide, Unistat Limited, London. 1995.

    This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY NC ND 4.0), which permits non-comercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original publication is properly cited. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.


    Return to the content