Redução de brix e acidez em sucos de frutas através de nanofiltração

Abstract

O maracujá (Passiflora edulis flavicarpa) tem um flavor especial e intenso, porém em conseqüência da sua elevada acidez somente quantidades limitadas do suco podem ser adicionadas aos produtos alimentícios. Por outro lado, problemas de saúde ou preocupações com a estética corporal, têm estimulado a pesquisa e o desenvolvimento de produtos com baixo teor de açúcar, dentre estes produtos estão os sucos de frutas, como o de maçã (Pyrus malus, L.). Os processos de separação por membranas (PSM) têm sido considerados como uma alternativa viável na redução de acidez e açúcar em suco de frutas. Além disto, representam uma tecnologia limpa que não utiliza conservante e não altera o sabor do produto. Neste trabalho, sucos de maçã e maracujá foram nanofiltrados utilizando-se membrana polimérica na configuração espiral. O objetivo principal foi de reduzir o teor de sólidos solúveis no suco de maçã e de acidez no suco de maracujá. Também foram avaliados os efeitos da temperatura, pressão e velocidade tangencial, durante a nanofiltração do suco de maçã e investigado o comportamento da acidez em relação às condições operacionais, na nanofiltração do suco de maracujá. Nas condições utilizadas neste trabalho, foi possível uma redução de 19% nos sólidos solúveis do suco de maçã, sem alteração significativa de sua acidez. Verificou-se que, durante a nanofiltração, o fluxo permeado do suco de maçã foi diretamente proporcional ao aumento da pressão. Os resultados também mostraram uma proporcionalidade direta entre a temperatura e o fluxo permeado. Um aumento da temperatura de nanofiltração a partir de 36ºC resultou no aumento dos valores de brix, conseqüentemente, um aumento na permeação dos açúcares presentes no suco de maçã. Quanto ao suco de maracujá, houve uma redução de até 25% na acidez total. O fluxo de permeado, durante a nanofiltração do suco também foi diretamente proporcional ao aumento da pressão. Variações de pressão de 2 a 8 bar e de temperatura de 20 a 50ºC não provocaram diferenças nos valores de pH no permeado. Verificou-se uma redução da acidez titulável em função do aumento da pressão transmembrana durante a nanofiltração, enquanto ocorreu um aumento da acidez titulável do permeado com o aumento da temperatura. Teste de histerese mostrou que a membrana de nanofiltração utilizada sofreu compactação durante o aumento da pressão. Por outro, o coeficiente de colmatagem (CC) foi maior para maiores pressões em razão de uma maior permeação e, conseqüentemente, deve ser controlada através da velocidade tangencial e membranas com pontos de corte apropriados. Isto porque pressões mais elevadas são necessárias para a obtenção de fluxos permeados compatíveis com a realidade industrial. Finalmente pode-se concluir que a nanofiltração foi eficaz na redução de sólidos solúveis no suco de maçã e de acidez no suco de maracujá.

Passion fruit (Passiflora edulis flavicarpa) has a particular and intense flavor; however, due to its high acidity only limited amounts of juice can be added to food products. On the other hand, problems related to health or body esthetics concerns have stimulated research and the development of products with low sugar content, which include fruit juices, such as apple juice (Pyrus malus, L.). Membrane separation processes (MSP) have been considered as a viable alternative in the reduction of acidity and sugar in fruit juice. Furthermore, this is a clean technology which does not require preservatives and does not alter the taste of the product. In this study, apple and passion fruit juices were nanofiltered using a polymeric membrane in a spiral configuration. The main objective was to reduce the soluble solids content of the apple juice and the acidity of the passion fruit juice. The effects of temperature, pressure and tangential velocity were also evaluated during the nanofiltration of the apple juice and the behavior of the acidity was investigated in relation to the operating conditions in the nanofiltration of the passion fruit juice. Under the conditions used in this study, it was possible to achieve a 19% reduction in the soluble solids of the apple juice, without altering significantly its acidity. It was verified that during the nanofiltration the permeate flux of the apple juice was directly proportional to the increase in pressure. The results also showed a direct proportionality between temperature and permeate flux. An increase in the nanofiltration temperature from 36ºC resulted in an increase in the brix values and consequently, an increase in the permeation of sugars present in the apple juice. Regarding the passion fruit juice, there was a reduction of up to 5% in the total acidity. The permeate flux during the nanofiltration of this juice was also directly proportional to the pressure increase. Variations in the pressure from 2 to 8 bar and in the temperature from 20 to 50ºC did not result in changes in the pH values of the permeate. A reduction in the titratable acidity was verified as a function of the increase in the transmembrane pressure during the nanofiltration, whereas there was an increase in the titratable acidity of the permeate with the increase in temperature. The hysteresis test showed that the nanofiltration membrane underwent compaction during the pressure increase. However, the clogging coefficient (CC) increased at higher pressures due to a greater permeation and, thus, it must be controlled through the tangential velocity and membranes with appropriate cut-off points. This is because higher pressures are required for the obtainment of permeate fluxes compatible with the industrial reality. Finally, it can be concluded that the nanofiltration was efficient in the reduction of soluble solids in apply juice and acidity in passion fruit juice.