Cinética del equilibrio higroscópico con sistema IoT e isoterma en desorción en los granos de café miel (Coffea arabica) para tres temperaturas de almacenamiento.

Abstract

El café miel (Coffea arabica) es un producto de alto valor en la industria cafetalera, cuya calidad depende del control adecuado del contenido de humedad durante el secado y el almacenamiento. Este estudio analiza la cinética del equilibrio higroscópico en los granos de café miel mediante un prototipo basado en el Internet de las Cosas (IoT) para monitorear en tiempo real la humedad relativa y la temperatura del aire a tres temperaturas de almacenamiento (10, 25 y 35 °C). Se construyó un prototipo IoT con sensores de temperatura y humedad relativa, cuya precisión fue validada contra un equipo comercial de alta precisión. Se determinó la cinética del equilibrio higroscópico y la actividad de agua de los granos a diferentes contenidos de humedad y temperaturas de almacenamiento. Además, se ajustaron modelos matemáticos para describir la relación entre la humedad relativa y la actividad de agua, evaluando el efecto de la temperatura en la estabilidad de los granos. Los resultados muestran que el prototipo IoT es una alternativa viable y económica para monitorear las condiciones de almacenamiento del café miel en tiempo real. El equilibrio higroscópico depende de la temperatura, influyendo en el tiempo de estabilización de la humedad relativa. Se determinó que el modelo de Peleg es adecuado para predecir la cinética de equilibrio del café miel en desorción, y para garantizar la calidad del grano, el almacenamiento debe realizarse bajo condiciones controladas de humedad y temperatura, evitando la proliferación de microorganismos y pérdidas en la calidad sensorial del café. Finalmente, se destaca la importancia del uso de tecnologías IoT para optimizar el proceso de secado y almacenamiento del café miel, mejorando la gestión poscosecha y reduciendo pérdidas en la industria cafetalera.

O café descascado (Coffea arabica) é um produto de alto valor na indústria cafeeira, cuja qualidade depende do controle adequado do teor de umidade durante a secagem e o armazenamento. Este estudo analisa a cinética do equilíbrio higroscópico nos grãos de café mel mediante um protótipo baseado na Internet das Coisas (IoT) para monitorar em tempo real a umidade relativa e a temperatura do ar em três temperaturas de armazenamento (10, 25 e 35 °C). Foi construído um protótipo IoT com sensores de temperatura e umidade relativa, cuja precisão foi validada contra um equipamento comercial de alta precisão. Determinou-se a cinética do equilíbrio higroscópico e a atividade de água dos grãos a diferentes teores de umidade e temperaturas de armazenamento. Além disso, ajustaram-se modelos matemáticos para descrever a relação entre a umidade relativa e a atividade de água, avaliando o efeito da temperatura na estabilidade dos grãos. Os resultados mostraram que o protótipo IoT é uma alternativa viável e econômica para monitorar as condições de armazenamento do café descascado em tempo real. O equilíbrio higroscópico depende da temperatura, influenciando no tempo de estabilização da umidade relativa. Determinou-se que o modelo de Peleg é adequado para prever a cinética de equilíbrio do café mel em dessorção, e para garantir a qualidade do grão, o armazenamento deve ser realizado sob condições controladas de umidade e temperatura, evitando a proliferação de microrganismos e perdas na qualidade sensorial do café. Finalmente, destaca-se a importância do uso de tecnologias IoT para otimizar o processo de secagem e armazenamento do café descascado, melhorando a gestão pós-colheita e reduzindo perdas na indústria cafeeira.

Honey coffee (Coffea arabica) is a high-value product in the coffee industry, whose quality depends on the proper control of moisture content during drying and storage. This study analyzes the hygroscopic equilibrium kinetics in honey-processed coffee beans using a prototype based on the Internet of Things (IoT) to monitor in real time the relative humidity and air temperature at three storage temperatures (10, 25, and 35 °C). An IoT prototype with temperature and relative humidity sensors was built, and its accuracy was validated against a high-precision commercial device. The hygroscopic equilibrium kinetics and water activity of the beans were determined at different moisture contents and storage temperatures. In addition, mathematical models were adjusted to describe the relationship between relative humidity and water activity, evaluating the effect of temperature on the stability of the beans. The results show that the IoT prototype is a viable and cost-effective alternative for monitoring the storage conditions of honey coffee in real time. Hygroscopic equilibrium depends on temperature, influencing the stabilization time of relative humidity. It was determined that the Peleg model is suitable for predicting the equilibrium kinetics of honey coffee during desorption, and, to ensure bean quality, storage should be carried out under controlled humidity and temperature conditions, preventing the proliferation of microorganisms and losses in the sensory quality of the coffee. Finally, the importance of using IoT technologies to optimize the drying and storage process of honey coffee is highlighted, improving post-harvest management and reducing losses in the coffee industry.