Experimental determination and modeling of boiling pont pH of binary systems containing fruit juice compunds

O equilíbrio líquido-vapor de soluções aquosas binárias formadas por açúcares presentes em sucos de fruta, D-glucose e D-frutose foi estudado através da determinação experimental da temperatura de ebulição em rotaevaporador com recirculação da fase vapor, de 20 kPa até a pressão atmosférica (93.6 kPa) e concentração entre 10 e 60 % (m/m). Os dados experimentais foram correlacionados com dados preditos a partir do cálculo do coeficiente de atividade pelo método de contribuição de grupos UNIFACLyngby utilizando diferentes modelos moleculares e parâmetros estruturais. A conformação cíclica das moléculas foi decisiva na obtenção de resultados mais precisos pela modelagem. Os resultados foram descritos com precisão através de diagramas de Dühring e o aumento da temperatura de ebulição das soluções em relação à da água pura foi considerado significativo na demanda de energia para mudança de fase. O equilíbrio termodinâmico de soluções aquosas de ácidos policarboxílicos presentes em sucos e polpas de fruta, ácido cítrico, málico, malônico, oxálico, succínico e tartárico foram estudados através da determinação experimental do pH em células isotérmicas, entre 278.15 e 323.15 K e porcentagem mássica entre 1 e 20 %. Os dados experimentais foram correlacionados com dados preditos a partir da resolução de um sistema de equações não lineares em algoritmo computacional programado em MATLAB. O coeficiente de atividade foi calculado através da utilização isolada ou combinada, do método UNIFAC-Lyngby e da equação modificada de Debye-Hückel, levando em consideração as interações de curto e longo-alcance presentes na solução. De modo geral, o modelo combinado descreveu com melhor precisão o comportamento do pH das soluções do que a utilização dos modelos isolados. Além disso, de acordo com o equilíbrio químico das soluções, a temperatura tem efeito significativo no pH das soluções, o que significa que algumas propriedades dessas misturas são alteradas durante os processos térmicosThe vapor-liquid equilibrium of binary aqueous solutions of D-glucose and D-fructose, present in fruit juices, was evaluated by experimental boiling point measurements in a rotary evaporator with total reflux of the vapor phase from 20 kPa to atmospheric pressure (93.6 kPa) and concentration from 10 to 60 % by mass. The experimental data were correlated with predicted data by UNIFAC-Lyngby group contribution method, using different molecular approaches and structural parameters. The cyclic conformation of the sugar molecules was decisive for the accuracy of the modeling. The data were accurately described by Dühring diagrams and the rise in boiling point was considered significant for energy demand of phase change. The thermodynamic equilibrium of aqueous solutions of polycarboxylic acids present in fruit juices and pulps, citric acid, malic acid, malonic acid, oxalic acid, succinic acid and tartaric acid was evaluated by experimental pH measures in isothermic cells, from 278.15 to 323.15 K and concentration from 1 to 20 % by mass. The experimental data were correlated with predicted data by the resolution of a non-linear equation system by a computer algorithm implemented in MATLAB. The activity coefficients were calculated using the UNIFAC-Lyngby method and the modified Debye- Hückel term, taking into account the short and long-range interactions of the molecules in solution. In general, the combined model described the behavior of the pH of the solutions with higher accuracy than the isolated models. Moreover, according to chemical equilibrium of the solutions, the effect of temperature on pH was significant, meaning that some mixtures properties are affected during thermal processe