Micro e ultrafiltração de suco de pitanga : estudo dos parametros de operação e do mecanismo de incrustação
Ricardo Schmitz Ongaratto
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP On3m
[Micro and ultrafiltration of pitanga juice]
Campinas, SP : [s.n.], 2009.
183p. : il.
Orientador: Luiz Antonio Viotto
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Resumo: A pitanga é uma fruta rica em licopeno, um carotenóide que apresenta ação preventiva ao câncer de próstata e a doenças cardiovasculares. Processos com membranas representam uma das respostas tecnológicas ao problema da produção de sucos com elevada qualidade sensorial e nutricional. O...
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Resumo: A pitanga é uma fruta rica em licopeno, um carotenóide que apresenta ação preventiva ao câncer de próstata e a doenças cardiovasculares. Processos com membranas representam uma das respostas tecnológicas ao problema da produção de sucos com elevada qualidade sensorial e nutricional. O objetivo desse trabalho foi clarificar o suco de pitanga utilizando membranas poliméricas de micro e ultrafiltração e avaliar a influência do tratamento enzimático no fluxo de permeado e nas características da alimentação, permeado e retentado, assim como na retenção de carotenóides. Foram utilizadas, em célula de laboratório, membranas de polifluoreto de vinilideno de 150 kDa (PVDF200) e de 500 kDa (PVDF500), polietersulfona de 150 kDa (PES150) e celulose de 30 kDa (CEL30) a 35ºC, 2 bar e 500 RPM até fator de concentração 2. Para cada membrana foram realizados experimentos sem enzima e com tratamento enzimático utilizando protease, celulase, pectinase e a combinação de celulase e pectinase. As combinações de celulase e pectinase apresentaram as maiores reduções de viscosidade, sendo que o ¿blend¿ constituído por 0,025% de pectinase e 0,075% de celulase, em massa, proporcionou maior efeito. Para a ultrafiltração do suco de pitanga, a ação da pectinase resultou em fluxos mais elevados quando comparado com o suco sem tratamento, sendo que a membrana CEL30 apresentou o melhor resultado (44,6 Kg/m2h), seguida pela PES150 (41,9 kg/m2h) e pela PVDF150 (34,9 kg/m2h). A microfiltração de suco de pitanga tratado com pectinase e com a combinação de celulase e pectinase resultou em fluxos médios de permeado iguais a 317,8 e 388,7 kg/m2h, respectivamente. O processo de microfiltração de suco sem tratamento enzimático em planta piloto apresentou fluxo de 24,7 kg/m2h (aumento de 152% em relação à célula), enquanto que para suco tratado com celulase e pectinase, obteve-se fluxo de 48 kg/m2h. Todas as membranas apresentaram 100% de retenção de carotenóides, independente do tratamento enzimático realizado. Os permeados apresentaram comportamento Newtoniano para as taxas de deformação inferiores a 41 s-1, enquanto que os retentados apresentaram comportamento pseudoplástico no intervalo de taxas de deformação avaliado (20 s-10,99). A partir do modelo de Hermia (1982) verificou-se que todos os mecanismos de incrustação (bloqueio total, intermediário e padrão e formação da camada polarizada) estão relacionados com a queda do fluxo de permeado, sendo que a camada polarizada foi a principal causa da queda do fluxo durante a microfiltração de suco de pitanga, independente do tratamento enzimático. Esses resultados estão de acordo com a análise das resistências, que demonstrou que a camada polarizada foi a principal causa da queda do fluxo, responsável por mais de 90% da resistência total
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Abstract: Pitanga is rich in lycopene, a carotenoid that gives preventive action to prostate cancer and cardiovascular diseases. Membranes processes represent a technological answer to the problem of the juices production with high nutritional and sensory quality. The aim of this work was to clarify...
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Abstract: Pitanga is rich in lycopene, a carotenoid that gives preventive action to prostate cancer and cardiovascular diseases. Membranes processes represent a technological answer to the problem of the juices production with high nutritional and sensory quality. The aim of this work was to clarify pitanga cherry juice using micro and ultrafiltration polymeric membranes as well as evaluating the enzymatic treatment influence in the permeate flux and in characteristics of feed, permeate and retentate fractions. It was used, in laboratory unit, polyvinylidene fluoride 150 kDa (PVDF150) and 500 kDa (PVDF500), polyethersulfone 150 kDa (PES150) and cellulose 30 kDa (CEL30) at 35°C, 2 bar and 500 RPM, until concentration factor 2. For each membrane, experiments were done with and without enzymatic treatment using a protease, celulase, pectinase and a mix of celulase and pectinase. The combination of cellulase and pectinase showed the greatest reductions in viscosity, and 0,025% of pectinase and 0,075% of cellulase provided the greatest effect. For the ultrafiltration of pitanga juice, the action of pectinase resulted fluxes higher when compared with untreated juice, and the membrane CEL30 showed the best result (44,6 kg/m2h), followed by PES150 (41,9 kg/m2h) and the PVDF150 (34,9 kg/m2h). The microfiltration of pitanga juice treated with pectinase and with the combination of cellulase and pectinase resulted in average permeate flux equal to 317,8 and 388,7 kg/m2h, respectively. The microfiltration process of juice without enzyme treatment in plant pilot showed flux of 24,7 kg/m2h (increase of 152% compared to the unit laboratory), while for juice treated with cellulase and pectinase were obtained flux of 48 kg/m2h. All membranes showed 100% retention of carotenoids, regardless of enzyme treatment performed. The permeates showed Newtonian behavior to the deformation rates below 41 s-1, while the retentate showed pseudoplastic behavior in the range of deformation rates measured (20 s- 10,99). From the Hermia¿s model, it was found that all the fouling mechanisms (complete, intermediary and standard and cake layer formation) are related to the permeate flux decline and the cake layer was the main cause of the flux decrease during pitanga juice microfiltration, independent of the enzyme treatment. These results are in line with the resistance analysis. From this model it was possible to see that the cake layer was the main cause of fouling generating, representing more than 90% in total resistance
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