Cinética de secagem, isotermas de sorção e propriedades termodinâmicas de sementes de pimenta Jalapeño (Capsicum annuum L.)

Abstract

A pimenta Jalapeño normalmente é processada para a elaboração de especiarias, produtos enlatados e molhos, gerando um excesso de sementes como subproduto. O teor de umidade desse subproduto é um desafio para a recuperação e aproveitamento integral. Para garantir o melhor aproveitamento desse subproduto, é essencial compreender o processo de secagem, as isotermas de sorção e as propriedades termodinâmicas. Assim, as sementes de pimenta Jalapeño foram caracterizadas através da composição centesimal, da extração e caracterização físico-química do óleo, e submetidas à secagem (40 a 80°C). Além disso, foram determinadas as isotermas de sorção em temperaturas que simulam as condições de armazenamento e secagem (5 a 72°C) e as propriedades termodinâmicas. As sementes de pimenta Jalapeño apresentaram fibras (53,398 g/100g; b.u.), lipídios (21,662 g/100; b.u.) e proteínas (15,103 g/100; b.u.) como os principais componentes, além de compostos fenólicos totais (30,911 mg GAE /g) e de flavonoides (17,467 mg de equivalentes de catequina /g). Entre os cinco modelos matemáticos testados para a cinética de secagem das sementes, o modelo de Page foi o que melhor ajuste (RAdj2 ≥0,9929). Os coeficientes de difusão de água (Deff) aumentaram com o aumento da temperatura. O modelo de GAB foi selecionado (RAdj2 ≥0,9920; RMSE≤3,80·10-3 e χ²≤1,447·10-5) para traçar as isotermas de sorção, que foram classificadas como Tipo II. O calor isostérico líquido de adsorção (4578 a 9588 J/mol) e a entropia diferencial (24,990 a 13,352 kJ/mol) apresentaram comportamento decrescente com o aumento do teor de umidade de equilíbrio, enquanto a entalpia diferencial (-4578 a -9588 J/mol) aumentou com o teor de umidade de equilíbrio. A teoria da compensação entalpia-entropia foi confirmada, e a energia de Gibbs (ΔG = -1189,20 J/mol) indicou que o fenômeno de adsorção é espontâneo.

Jalapeño peppers are often processed into spices, canned goods, and sauces, generating an excess of seeds as a byproduct. The moisture content of this by-product is a challenge for recovery and full use. To ensure the best use of this by-product, it is essential to understand the drying process, sorption isotherms and thermodynamic properties. Thus, the Jalapeño pepper seeds were characterized through the centesimal composition, extraction and physical-chemical characterization of the oil, and subjected to drying (40 to 80°C). Furthermore, sorption isotherms at temperatures that simulate storage and drying conditions (5 to 72°C) and thermodynamic properties were determined. Jalapeño pepper seeds presented fibers (53.398 g/100g; b.u.), lipids (21.662 g/100; b.u.) and proteins (15.103 g/100; b.u.) as the main components, in addition to total phenolic compounds (30.911 mg GAE/g) and flavonoids (17.467 mg of catechin equivalents/g). Among the five mathematical models tested for seed drying kinetics, the Page model was the best fit (RAdj2 ≥0.9929). The water diffusion coefficients (Deff) increased with increasing temperature. The GAB model was selected (RAdj2 ≥0.9920; RMSE≤3.80·10-3 and χ²≤1.447·10-5) to plot the sorption isotherms, which were classified as Type II. The net isosteric heat of adsorption (4578 to 9588 J/mol) and differential entropy (24.990 to 13.352 kJ/mol) showed decreasing behavior with increasing equilibrium moisture content, while differential enthalpy (-4578 to -9588 J/mol) increased with increasing equilibrium moisture content. The enthalpy-entropy compensation theory was confirmed, and the Gibbs energy (ΔG = -1189.20 J/mol) indicated that the adsorption phenomenon is spontaneous.