Procesamiento de jugos de frutas por membranas · PDF fileIng.Quím.Beatriz Castro,MSc....

Ing.Quím.Beatriz Castro,MSc.

Universidad de la República

Procesamiento de jugos de frutas por membranas

semipermeables

Departamento de Operaciones Unitarias en Ingeniería Química e Ingeniería de Alimentos, Instituto de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería-Universidad de la República

Alimentos para el Bienestar30 de Setiembre, 1 y 2 de

Octubre- Uruguay

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Membranas Semipermeables-Antecedentes

• Los Procesos con Membranas son un grupo de tecnologías, mediante las cuales especies en solución se separan, concentran o fraccionan mediante el uso de membranas semipermeables.

Alimentos para el Bienestar30 de Setiembre, 1 y 2 de Octubre-

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• Estas membranas actúan como una barrera selectiva, permitiendo que algunas especies (moléculas, partículas, microorganismos), con ciertas características específicas las atraviesen, mientras que otras son rechazadas


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• algunas de las características específicas son el tamaño de las especies, la velocidad de difusión, la carga eléctrica

• para realizar la operación de separación se requiere un potencial aplicado a través de la membrana, que dependiendo del proceso y del producto podrá ser de presión hidráulica, presión de vapor, voltaje, etc.


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Operación Potencial Microfiltración Presión Hidráulica Ultrafiltración Presión Hidráulica Nanofiltración Presión Hidráulica

Ósmosis Inversa Presión Hidráulica Electrodiálisis Voltaje

Ósmosis Directa Presión Osmótica Destilación por Membrana Presión de Vapor

Destilación Osmótica Presión de Vapor






• Las membranas están disponibles empaquetadas en módulos de diferentes geometrías (planas, tubulares, fibra hueca, espiral) y son fabricadas a partir de diferentes materiales: cerámica, polímeros naturales y sintéticos.


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• Industrialmente la filtración se conduce casi exclusivamente en el modo tangencial para minimizar las resistencias a la filtración.


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Resistencias a la filtración:

• la propia de la membrana• la de ensuciamiento o “fouling”, que puede ir

creciendo con el tiempo de operación• la originada por la polarización de la concentración

(solutos que por su tamaño no atraviesan la membrana forman una capa próxima a ella que actúa en serie con la resistencia de la membrana).

• Si esta resistencia no se controla la capa de solutos próxima a la membrana, puede depositarse sobre ella aumentando el fouling.


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• Fouling: interacciones fisicoquímicas entre membrana y solutos y NO se puede revertir durante la operación.

• Polarización de la concentración: se puede controlar aumentando la velocidad de recirculación.


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• Las aplicaciones de los procesos con membranas aumentan día a día en las industrias alimentaria, farmacéutica y biotecnológica así como en el tratamiento de efluentes.


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• La Industria Biotecnológica la ha utilizado hace años, acortando o evitando los “Down-Stream Process”, responsable de la parte mayor del costo de sus productos, purificando enzimas, y otros biológicos a partir de caldos de fermentación, etc


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• En la industria láctea se las ha empleado desde hace años para la recuperación de proteínas de sueros lácteos y para preconcentración de leche entera, descremada y sueros, así como en la fabricación de helados, yogurts y quesos.


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• Se emplea para la elaboración, concentración y pretratado de jugos de frutas (OR, UF, NF, MF; DO, DM).

• En la fabricación de vinos, la OR se utiliza para eliminar excesos de etanol y aromas indeseables, y combinada con intercambio iónico permite remover en un sistema cerrado excesos de acidez volátil en el vino. La UF se emplea para remoción de material proteico, colorantes y material tánico.


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• Productos de valiosas propiedades funcionales y nutricionales para la industria alimentaria y antioxidantes naturales son recuperados y purificados por tecnología de membranas.


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• Son crecientes sus aplicaciones en el reciclo de las aguas de lavado de industrias que manejan grandes volúmenes de agua y generan efluentes con alto contenido de materia orgánica. Se pueden obtener filtrados con tenores de BOD muy bajos y utilizarlos como sustitutos de agua de calidad para limpieza


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v Esta tecnología trabaja tan bien o mejor que las existentes en lo que concierne a calidad de producto, consumo de energía y requerimientos ambientales.

• son procesos que no requieren calor para producir cambios de fase.

• menores requerimientos energéticos que procesos de concentración convencionales (evaporación o congelado) y eliminan el uso de grandes volúmenes de agua de enfriamiento.

• minimizan el riesgo de daño a los alimentos termolábiles asícomo la pérdida de aromas que acompaña a la eliminación de sustancias volátiles


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• Hay creciente demanda de mejores soluciones ambientales y tecnologías más

limpias y necesidad de tecnologías que en lo posible combinen operaciones unitarias.

• Estos equipos son modulares y no requieren para su utilización de un tamaño mínimo de planta.


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• Los procesos de concentración alternativos a la evaporación por calor y basados en las operaciones con membranas semipermeables más difundidas al día de hoy, tienen a altas concentraciones del producto, limitaciones que obligan a una etapa de evaporación por calor o a reiteradas etapas de ósmosis inversa con exigencias de altas presiones de operación.


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• Recientemente han surgido trabajos de investigación señalando las ventajas de concentrar alimentos líquidos utilizando variedades emergentes dentro de los procesos con membranas semipermeables, Destilación Osmótica (DO), Destilación por Membranas (DM) con costos de inversión apreciablemente menores a los requeridos por la evaporación, la evaporación a vacío o la ósmosis inversa.


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Las Membranas Semipermeables y los Jugos de Frutas


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•• La tendencia en la producciLa tendencia en la produccióón de jugos n de jugos de frutas a nivel internacional, es suplir de frutas a nivel internacional, es suplir productos cada vez mproductos cada vez máás saludables, de s saludables, de buen sabor y aroma y a precios buen sabor y aroma y a precios competitivoscompetitivos


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usando principios de procesamiento usando principios de procesamiento que que MAXIMICEN PRESERVACIMAXIMICEN PRESERVACIÓÓNN de de

las caracterlas caracteríísticas sensoriales y sticas sensoriales y nutricionales y posibiliten nutricionales y posibiliten RRÁÁPIDA PIDA

PRODUCCIPRODUCCIÓÓN + RENDIMIENTO N + RENDIMIENTO ÓÓPTIMOPTIMO


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üümenor requerimiento de menor requerimiento de energenergíía a üümenores costosmenores costosüü evitar el polvo y los barros de los medios evitar el polvo y los barros de los medios

filtrantes y los concomitantes riesgos de filtrantes y los concomitantes riesgos de saludsaludüü temperaturas de procesos mtemperaturas de procesos máás bajas s bajas

(reduciendo el da(reduciendo el dañño to téérmico al alimento) rmico al alimento) üü disediseñño mo máás simple del proceso.s simple del proceso.


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è Nuestros trabajos en el procesamiento de jugos de frutas por membranas semipermeables

• Clarificación• Concentración


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Procesamiento de jugos de frutas por membranas semipermeables

• Obtención De Concentrados De Jugos De Manzana De Alta Calidad Utilizando Procesos No Térmicos.Proyecto PDT 66/05.

• Concentración de Jugo de Naranja por Destilación Osmótica.Proyecto CSIC, 2005-2007.

• Estudio de la aplicación de la Tecnología de Membranas a la Producción de Cítricos en el Uruguay.Proyecto CSIC, 2002-2004.


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Integrantes del Equipo:

Ing. Quím. Lucía Xavier Ing. Quím. Leonardo ClavijoDr. Q.F. Eduardo Dellacassa

Ing. Quím. Diego MorenoIng. Quím. Camilia Cascardo

Ing. Quím. César MichelottiDra. Ing. Quím. Patricia Gerla

MSc. Ing. Quím. Beatriz Castro


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Clarificación de jugos de frutas por membranas semipermeables

CLARIFICACIÓN DE JUGOS DE FRUTAS POR FILTRACIÓN CON MEMBRANAS

• Tradicionalmente la clarificación se realiza con tierras filtrantes utilizando filtros a vacío y filtros prensa.

• La filtración por membranas presenta ventajas sobre los procesos tradicionales de clarificación en economía de producción, calidad del producto, condiciones de trabajo y residuos a disponer.


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Clarificación de jugos de frutas por membranas /Metodología de

trabajo

En todos los casos los jugos fueron suministrados por empresas de plaza, lo que

permitió trabajar con la materia prima que ingresa a la

etapa de filtración en las plantas procesadoras de

jugos de frutas. Se procesójugo de limón, mandarina y

manzana.


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Clarificación de jugos de frutas por membranas/Metodología de trabajo

Metodología de trabajo• Todos los jugos de frutas se prefiltraron por

5 micras antes de su filtración por membranas.

• Se utilizaron membranas de fibra hueca y espiral y cortes/poros de micro y ultrafiltración: 0.1 y 0.2 micras, 500, 300 y 30 kDa


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• La temperatura de operación fue de 20 ºC y se utilizó un esquema de filtración tangencial.

• Durante la experiencia de filtración se midieron los flujos de la alimentación y del filtrado y la presión transmembránica de operación, datos que permitieron modelar el flujo de filtrado


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Procesamiento de las muestras obtenidas.

Se realizó en los clarificados finales y en la materia prima determinación de sólidos solubles totales (ºBrix) y en el caso de limón y mandarina también vitamina C y pH.


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• La Vitamina C se determinó por HPLC en un equipo SHIMADZU. Se utilizó una columna SPHEREX 10 NH2 (150*4.6 mm, 10 micron)

• Las determinaciones de Sólidos Totales se realizaron por secado con microondas, en un equipo marca CEM, modelo LabWave 9000


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• Se realizaron análisis sensoriales y estudios de estabilidad en los jugos clarificados a través de tierras y en los clarificados por micro y ultrafiltración.

• Los análisis sensoriales se realizaron con un panel de 10 personas, a las que se entrenó para comparar las cualidades del jugo clarificado con membranas con las de jugos comerciales filtrados a través de tierras.

• La estabilidad de los productos se estudió durante dos meses, a una temperatura de 8ºC.


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Procesamiento de jugos de frutas por membranas /Resultados

Resultados

JUGO DE MANZANA

• El flujo de filtrado promedio obtenido en cada uno de los módulos filtrantes utilizados fue del orden de los considerados adecuados para aplicaciones industriales similares (45 l/hm2 a 0.4 atm).


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JUGO DE MANZANA

• En el caso de las membranas de configuración espiral los flujos de filtrado se pueden aumentar, aumentando la velocidad tangencial de alimentación.

• Un aumento de esta velocidad puede también permitir un aumento de la presión aplicada, sin ocasionar un incremento de la resistencia controlante que es la debida a la polarización de la concentración.

• En el caso del módulo de fibra hueca la resistencia controlantees la de ensuciamiento.


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JUGO DE MANZANA


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Fc v PT J Factor de concentración

(Vinicia/Vretenido) Velocidad de

Alimentación (l/h) Presión de operación

(psia) Flujo de filtrado

( l/hm2)

1 210 5.5 52.2 1.04 210 5.5 52.2 1.18 210 5.5 20.9 1.45 240 5.5 40.4 1.89 240 5.5 40.4 2.72 240 5.5 40.4 4.46 270 5.5 47.0 5.32 270 5.5 45.7

10.20 270 5.5 45.7 15.63 270 5.5 44.3






JUGO DE MANZANA

• Los jugos de manzana obtenidos por membranas evidenciaron en todos los casoscalidad superior a la del jugo comercial, calidad considerada desde el punto de vista de las propiedades sensoriales y de la vida útil del producto.


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JUGO DE MANZANA• A los de 2 meses de almacenados

el jugo de manzana obtenido por ultrafiltración fue juzgado por el panel sensorial como límpido y de sabor agradable mientras que el clarificado con tierras fue juzgado como muy turbio y de sabor ácido-fermentado.

• La Figura muestra el aspecto de los jugos clarificados por tierras y por ultrafiltración luego de dos meses de almacenamiento a 8 ºC.


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JUGO DE MANZANA• La calidad del producto aumentó con la disminución

del poro /corte de la membrana usada.

• Los resultados también indican una superioridad de las membranas de ultrafiltración en espiral frente a las de microfiltración de fibra hueca, tanto en relación a la operación de filtración como a la calidad del producto.


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JUGO DE MANZANA

• Los sólidos eliminados por la filtración con membranas constituyen sólo el 6% de los sólidos totales, sin embargo entre ellos se encuentran los responsables del enturbiamiento del jugo de manzana y probablemente también, según lo indican los resultados, de los procesos de acidificación y fermentación que ocurren durante el almacenamiento.

• Las membranas de menor corte mostraron una eliminación mayor de estos factores de estropeamiento y velocidades de filtración similares a las de corte más alto.

(¿pasteurización?)


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Clarificación de jugos de frutas por membranas/Resultados

JUGO DE LIMÓN• Se utilizaron sólo membranas configuradas

en espiral• Se obtuvieron velocidades de filtración

adecuadas a los estándares industriales (prefiltración por 0.2 micras).

• Los análisis sensoriales mostraron una calidad general del jugo filtrado por membranas, superior al filtrado por tierras pero expresaron disconformidad en lo que concierne al color del jugo obtenido.


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Clarificación de de jugos de frutas por membranas/Resultados

JUGO DE LIMÓN• A pesar de la limpidez de los jugos

obtenidos, el tenor en sólidos solubles totales es mayor en los jugos filtrados por membranas que en el jugo comercial clarificado con tierras.

• No se aprecian diferencias significativas entre la calidad sensorial de jugos filtrados a través de membranas de ultrafiltración de diferentes cortes.


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JUGO DE LIMÓN• Con respecto a la comparación entre

membranas de ultra y microfiltración, el jugo filtrado a través de estas últimas mostró en los inicios del período de almacenamiento mayor aceptación que el obtenido por ultrafiltración (su color), sin embargo mostró menos vida útil que el ultrafiltrado.


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JUGO DE LIMÓN• Similarmente a lo ocurrido en la

filtración de jugo de manzana, esto indica que a medida que decrece el poro o corte de la membrana, ésta retiene mayor cantidad de las especies que contribuyen a la inestabilidad del jugo.


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JUGO DE LIMÓN


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30 kDa% Aceptación General

Figura 5

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

30 kDa, 8 ºC 30 kDa 40 ºC Comercial 8 ºC






JUGO DE LIMÓN• El pH del jugo comercial fue sólo muy

levemente mayor durante el almacenamiento a pesar de que es comercializado con conservadores (vida útil sensorial a 8ºC, aprox. 1 mes)


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JUGO DE LIMÓN• La filtración del jugo a través de la

combinación 0.5 micras+30 espiral kDa mostró una preservación de la vitamina C, mayor a la correspondiente al filtrado a través de tierras y con conservantes.

• Membranas de mayor corte no mostraron igual desempeño.


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• JUGO DE LIMÓNLa sola clarificación por membranas no alcanza para proteger el ácido ascórbico durante su almacenamiento a 8 ºC. La filtración por 300 kDa no mostró diferencia con el crudo en este ítem.


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0

100

200

300

400

0 10 20 30 40 50

días a 8ºC

ácid

o as

córb

ico

(ppm

)

Comercial 0.2 micras +30 kDa Crudo

Vitamina C





Clarificación de de jugos de frutas por

membranas/Resultados

JUGO DE MANDARINA• La resistencia a la filtración del jugo de mandarina

crudo es superior al del jugo de limón. • Sin embargo el modelo de flujo es muy similar • Prefiltrado por 0.2 micras, la ultrafiltración

transcurre a velocidades adecuadas para los estándares industriales y similares para membranas con cortes de 30 a 300 kDa.

• Fue posible evidenciar junto a la resistencia debida al ensuciamiento una resistencia debida a la polarización de la concentración


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• JUGO DE MANDARINA


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0

1

2

3

4

1 3 5 7 9 11

FC

R (k

Pa l-1

h m

2 )

v =100 l/h

v =160 l/h

0

10

20

30

40

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

Time (h)

Filtr

ate

Flux

(lh-1

m-2

)

experimental 0.2mm+30kDaexperimental 300 kDa+30kDa

Limón 30kDa prefiltrado por 0.2micrasJ=45(1+0,04*θ)^(-1)

Mandarina 30 kDa prefiltrado por 0.2micrasJ=45(1+θ)^(-2)






JUGO DE MANDARINA

• El panel sensorial prefirió desde el día 0 al jugo de mandarina comercial (pulpa).

• Similarmente a lo ocurrido con el jugo de limón, el panel prefirió los jugos filtrados por membranas de corte menor.

• La recuperación y preservación de vitamina C en el filtrado fue similar a la obtenida durante la clarificación de jugo de limón.


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Concentración de Jugos de Frutas• La concentración por membranas con potencial de

presión hidráulica tienen a altas concentraciones del producto, limitaciones que obligan a una etapa de evaporación por calor o a etapas de ósmosis inversa con exigencias de altas presiones de operación.

• Recientemente han surgido trabajos señalando las ventajas de concentrar alimentos líquidos utilizando Destilación Osmótica (DO) con costos de inversión muy menores a los requeridos por la evaporación, la evaporación a vacío o la ósmosis inversa.


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Concentración de Jugos de Frutas por Destilación Osmótica

vvLa DO estLa DO estáá basada en la pbasada en la péérdida de agua de rdida de agua de la solucila solucióón a concentrar cuando, a n a concentrar cuando, a

temperaturas cercanas a la ambiente y a temperaturas cercanas a la ambiente y a presipresióón atmosfn atmosféérica, se la pone en contacto rica, se la pone en contacto a trava travéés de una membrana s de una membrana hidrofhidrofóóbicabica con con

una soluciuna solucióón hipertn hipertóónica salinanica salina

vvEl agua se evapora del jugo, atraviesa la El agua se evapora del jugo, atraviesa la membrana y condensa en la solucimembrana y condensa en la solucióón salinan salina


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Se sostiene en la literatura queSe sostiene en la literatura que por OD se puede por OD se puede concentrarconcentrar jugos de frutas a valores mayores a 75 jugos de frutas a valores mayores a 75

ººBrixBrix, , Concentrados de alta calidad, ya que el producto no es Concentrados de alta calidad, ya que el producto no es

sometido a condiciones tsometido a condiciones téérmicas desfavorables en rmicas desfavorables en ninguna etapa del proceso de concentracininguna etapa del proceso de concentracióónn

Se ha publicado muy poca informaciSe ha publicado muy poca informacióón sobre n sobre condiciones condiciones óóptimas de operaciptimas de operacióón que posibiliten n que posibiliten

aplicaciones industriales. aplicaciones industriales.


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vvEl tamaEl tamañño del equipo o el tiempo de o del equipo o el tiempo de operacioperacióón (para una concentracin (para una concentracióón n dada) depende de la membrana, dada) depende de la membrana, temperatura de operacitemperatura de operacióón y flujos, n y flujos, concentraciones y propiedades fconcentraciones y propiedades fíísicas sicas de la alimentacide la alimentacióón y de la solucin y de la solucióón de n de strippingstripping


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Presentamos resultados obtenidos al concentrar jugos de naranja Presentamos resultados obtenidos al concentrar jugos de naranja y manzana por destilaciy manzana por destilacióón osmn osmóótica a escala banco:tica a escala banco:

•• La materia prima fueron exprimidos antes de ingresar a las La materia prima fueron exprimidos antes de ingresar a las etapas de clarificacietapas de clarificacióón o jugos comerciales y se estudiaron n o jugos comerciales y se estudiaron deferentesdeferentes opciones de pretratamiento para el exprimido que opciones de pretratamiento para el exprimido que ingresa a la operaciingresa a la operacióón de destilacin de destilacióón osmn osmóóticatica

•• La OD se realizLa OD se realizóó con membranas hidrofcon membranas hidrofóóbicas y se estudiaron bicas y se estudiaron distintos esquemas para la circulacidistintos esquemas para la circulacióón del jugo a concentrar y n del jugo a concentrar y de la solucide la solucióón hipertn hipertóónicanica


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Solución de CaCl2

BalanzaPC

Jugo






La membranas utilizada fueron de fibra hueca y La membranas utilizada fueron de fibra hueca y polipropileno:polipropileno:

vv FiberFiber Capsule (Capsule (FiberfloFiberflo), MV), MV--CC--3030--L, 0.03 L, 0.03 µµm/ 2.5 ftm/ 2.5 ft22. . vv LiquiLiqui CellCell ((CelgardCelgard), ), MicroporosaMicroporosa, 1.4 ft, 1.4 ft22. .

•• Las operaciones se condujeron en forma isotLas operaciones se condujeron en forma isotéérmica a rmica a temperaturas en el rango de la ambiente. temperaturas en el rango de la ambiente.

•• El jugo se bombeEl jugo se bombeóó a la membrana a velocidades entre 5.4 a la membrana a velocidades entre 5.4 y 10 l/h.y 10 l/h.

•• Se estudiSe estudióó la variacila variacióón del flujo de filtrado con la n del flujo de filtrado con la variacivariacióón de la temperatura de operacin de la temperatura de operacióón en un rango n en un rango cercano a la ambiente y con la velocidad de la solucicercano a la ambiente y con la velocidad de la solucióón n hiperthipertóónicanica. .


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Resultados y ConclusionesResultados y Conclusiones

vv Con la membrana MVCon la membrana MV--CC--3030--L de 0.03 L de 0.03 µµm se m se obtuvieron concentrados de jugo de naranja con un obtuvieron concentrados de jugo de naranja con un tenor de stenor de sóólidos de aproximadamente 45 lidos de aproximadamente 45 ººBrixBrix. .

vv Con la membrana CELGARD se obtuvieron Con la membrana CELGARD se obtuvieron concentrados de jugo de naranja con un tenor de concentrados de jugo de naranja con un tenor de ssóólidos de aproximadamente lidos de aproximadamente 6565 ººBrixBrix. .


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Uruguay

Concentracion de sobrenadante de jugo comercial (B)

J=0,42 KHMR2 = 0,9918

J=0,19 KHMR2 = 0,9861

2.87

2.88

2.89

2.90

2.91

2.92

2.93

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0Tiempo (h)

Mas

a (K

g)

Concentración Dilución

Ruptura de la membrana Ruptura de la membrana MVMV--CC--3030--LL






•• La membrana deber ser suficientemente La membrana deber ser suficientemente hidrofhidrofóóbicabicapara asegurar un para asegurar un áángulo de contacto que evite su ngulo de contacto que evite su humidificacihumidificacióón y tener un punto de burbuja n y tener un punto de burbuja suficiente para lograr tenores de solutos mayores al suficiente para lograr tenores de solutos mayores al 45 % sin que se produzca su ruptura.45 % sin que se produzca su ruptura.

•• La recuperaciLa recuperacióón de los sn de los sóólidos totales en los lidos totales en los concentrados fue superior al 65% cuando se concentrados fue superior al 65% cuando se recirculrecirculóó el jugo por las fibras y la soluciel jugo por las fibras y la solucióón n hiperthipertóónica por la carcasa del mnica por la carcasa del móódulo filtrante y dulo filtrante y descendidescendióó al 60% cuando se revirtial 60% cuando se revirtióó esta esta disposicidisposicióón de corrientes. n de corrientes.


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•• Las condiciones muy favorables de temperatura y Las condiciones muy favorables de temperatura y presipresióón de operacin de operacióón permitieron la recuperacin permitieron la recuperacióón n cuantitativa de la actividad antioxidantecuantitativa de la actividad antioxidante

•• Se comprobSe comprobóó un apreciable aumento de la un apreciable aumento de la protecciproteccióón del poder antioxidante en el tiempo, para n del poder antioxidante en el tiempo, para los jugos de naranja prefiltrados y/o concentrados los jugos de naranja prefiltrados y/o concentrados por membranas.por membranas.


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Descripción del Producto Contenido en Á..

Ascórbico (ppm)

Recuperación Sólidos

Solubles, (ST) %

Recuperación A. Ascórbico

en ST %

Jugo Comercial con conservante 414,4 Jugo Comercial con conservante (32 días a-15ºC) 201,9

Jugo Pretratado (32 días a-15ºC) 409,3 Concentrado 1.6 veces (32 días a-15ºC) 445,3 66 100

Exprimido fresco 368,2 Exprimido fresco (30 días a -15ºC) 102,3 Jugo Pretratado (30 días a -15ºC) 297,4 Concentrado 5.1 veces (30 días a -15ºC) 1133,9 66 98

Exprimido fresco 352 Exprimido fresco (15 días a -15ºC) 252,4 Jugo Pretratado (15 días a -15ºC) 306,5 Concentrado 7.7 veces (15 días a -15ºC) 1913,6 67 94

Exprimido fresco 421,6 Exprimido fresco (4 días a -15ºC) 402,9 Jugo Pretratado (4 días a -15ºC) 361,4 Concentrado 6 veces (4 días a -15ºC) 1536,6 60 98






vv El flujo de filtrado, en funciEl flujo de filtrado, en funcióón del contenido en n del contenido en ssóólidos del jugo, siguilidos del jugo, siguióó hasta los 45hasta los 45ººBrixBrix un modelo un modelo lineal de pendiente muy prlineal de pendiente muy próóxima al eje horizontal y xima al eje horizontal y su valor aumentsu valor aumentóó con el incremento de la velocidad con el incremento de la velocidad de recirculacide recirculacióón de la solucin de la solucióón hipertn hipertóónicanica

vv Pasados los 45 Pasados los 45 ººBrixBrix se observse observóó decrecimiento en el decrecimiento en el flujo de filtradoflujo de filtrado


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Concentración de sobrenadante de jugo comercial (A)

J = 0.13 KHMR2 = 0.9991

J = 0.14 KHMR2 = 0.9994

J = 0.19 KHMR2 = 0.999

2.9

3.0

3.0

3.1

3.1

3.2

0 1 2 3 4 5 6 7 8Tiempo (h)

Mas

a (K

g)

vCaCl2 = 32 l/h

vCaCl2 = 45 l/h

vCaCl2 = 54 l/h

Lineal (vCaCl2


Uruguay

Jugo de Manzana pretratado (filtro de banda+clarificación+centrifugación+clarificación 0.1 µ ), PTM=3.5 kPa,

Concentración de 10 a 25 Brix

J=0.3KHMR2 = 0,9998

0

100

200

300

400

500

600

700

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6

horas

gram

os







Uruguay

Concentración de Jugo de Manzana con Liqui Cell

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

30 35 40 45 50 55 60 65

Brix

KH

M

30 a 40 Brix 40 a 50 Brix 50 a 65 Brix






•• Los flujos fueron del orden de los informados en la Los flujos fueron del orden de los informados en la literatura para la membrana MVliteratura para la membrana MV--CC--3030--LL y aumentaron y aumentaron linealmente con el incremento de la temperatura de linealmente con el incremento de la temperatura de operacioperacióón, en un rango de 5n, en un rango de 5ººCC alrededor de la alrededor de la ttambienteambiente

•• Los flujos obtenidos con la Los flujos obtenidos con la LiquiLiqui CellCell fueron menores a fueron menores a los informados en la literaturalos informados en la literatura


Uruguay






TermocuplasTermocuplascolocadas en colocadas en

las entradas y las entradas y salidas de las salidas de las corrientes del corrientes del

proceso proceso confirmaron el confirmaron el

esquema esquema isotisotéérmico de rmico de

operacioperacióón:n:

22

23

24

25

26

27

0 50 100 150 200 250 300

ºC

salida de cloruro de Ca entrada de jugo


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22

23

24

25

26

27

0 50 100 150 200 250 300

ºC

entrada de cloruro de Ca salida de jugo






•• Se evidenciSe evidencióó al aire como factor fundamental en el al aire como factor fundamental en el aumento de la resistencia a la filtraciaumento de la resistencia a la filtracióón y una n y una disposicidisposicióón vertical de la membrana con circulacin vertical de la membrana con circulacióón n cocorriente hacia arriba de las soluciones resultcocorriente hacia arriba de las soluciones resultóóexitosa para su eliminaciexitosa para su eliminacióón.n.

•• El pretratamiento mEl pretratamiento máás adecuado para el exprimido s adecuado para el exprimido de naranja resultde naranja resultóó ser una combinaciser una combinacióón de micro y n de micro y ultrafiltraciultrafiltracióón n (0.2 micras +300 o 500 kDa) (0.2 micras +300 o 500 kDa) y para el y para el exprimido de manzana exprimido de manzana microfiltacimicrofiltacióónn por 0.1 micras. por 0.1 micras.


Uruguay







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Fc=5.1J=0.5 KHMR2 = 0,9992

Fc=7.7 J=0.34 KHMR2 = 0,9965

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0Tiempo (h)

Mas

a (K

g)

jugo comercial+0.2micras+300 kDaexprimido fresco+0.2micras+300/500 kDa

Velocidad de Concentración






Los resultados obtenidos avalan el potencia de esta tecnología emergente para:

Ø La Industria Alimentaria Ø La Industria BiotecnológicaØ La Industria Farmacéutica


Uruguay






¡Gracias!


Uruguay



Procesamiento de jugos de frutas por membranas · PDF fileIng.Quím.Beatriz Castro,MSc....

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