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Consultar: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química

Título [PT]: Concentração do suco de uva utilizando processos com membranas
Título [EN]: Concentration of grape juice by membrane process
Autor(es): Plínio Ribeiro Fajardo Campos
Palavras-chave [PT]:

Uva. Processamento. Concentração. Enzima. Microfiltração. Polpa integral. Reologia. Suco de uva. Clarificação. Ultrafïltração. Osmose inversa. Processo de separação com membranas. Brasil.

Grape juice. Enzyme. Microfiltration. Ultrafiltration. Reverse osmosis. Brazil.

Nehemias Curvelo Pereira [Orientador] - UEM Sueli Teresa Davantel de Barros - UEM Aparecido Nivaldo Módenes - UEM Eliane Rodrigues dos Santos Gomes - UTFPR Sérgio Henrique Bernardo de Faria - UEM Angélica Marquetotti Salcedo Vieira - UEM Miriam Carla Bonicontro Ambrosio Ugri - UEM

Resumo: Neste trabalho foi verificada uma combinação de osmose inversa e micro/ultrafiltração para obtenção de suco de uva concentrado com as mesmas características como as encontradas no suco de uva "in natura". Como matéria-prima para todos foi usada a uva da variedade Isabella, que é uma das mais importantes variedades de Vitis labrusca, originária do Sul dos Estados Unidos. A uva foi lavada e, em seguida passou por processo de esmagamento para obtenção da polpa de uva, que após foi embalada e armazenada em freezer para tratamento posterior. Um processo de centrifugação, seguido de tratamento enzimático para a redução dos níveis de sólidos em suspensão e de pectina foram realizados sobre as polpas de uva. Ao utilizar o processo de micro/ultrafiltração, que foi operado a dois valores de temperaturas de 30 e 40 ° C, três valores de pressão de 1, 2 e 3 bar, e as membranas com poros de 0,05, 0,1 e 0,2 mm, um conjunto de amostras de suco clarificado de uva foi obtida. Depois de um processo de osmose inversa com base em uma membrana espiral de película composta e operado a uma pressão de 40 bar, e valores de temperatura de 30 e 40 ° C foi aplicado em todas as amostras do suco clarificado de uva. Analisando o conjunto de valores dos parâmetros físico-químicos, uma redução essencialmente sobre os valores de cor e turbidez foi observada nas amostras ultra-filtradas de suco de uva. Quando o processo de micro/ultrafiltração foi operado a um valor de pressão de 1 bar e um valor de temperatura de 40 ° C, observou-se que a membrana de 0,05 m m tornou-se um divisor de fluxo de suco de uva de acordo com a análise do fluxo permeado médio que era estável durante o processo de filtração. Sob esta condição experimental de filtração, os valores das amostras de suco uva permeado pode ser considerada elevada em comparação com os relatados na literatura, obtendo um valor de fluxo de 136,38 kg/m2.h para a melhor condição experimental. A partir do ajuste dos dados experimentais, por um modelo matemático, obteve-se um valor de 124.51 kg/m2.h para o fluxo permeado da amostra de suco de uva. Através da aplicação do processo de osmose inversa, mantendo a temperatura fixada em 30 ° C, os valores médios de fluxo de suco de uva contendo água permeada eram de 19,70, 26,4 e 33,11 kg/m2.h para valores de pressão de 20, 30 e 40 bar, respectivamente. Após a estabilização do fluxo médio do suco de uva sob uma pressão de 40bar, os valores médios de fluxo do suco de uva foram de 8,35 e 4,65 kg/m2.h para as temperaturas de 30 e 40°C, respectivamente. Pode-se notar que o aumento da temperatura acentuou o fenômeno de fouling. Realizando uma comparação entre os parâmetros de ajuste e os experimentais, o valor mais elevado de fluxo crítico no suco de uva foi atingido quando o processo de ultrafiltração foi operado a uma temperatura de 40 ° C e uma pressão de 1 bar e usando uma membrana com diâmetro de poro de 0,05 mm. Tal fluxo crítico de suco de uva é equivalente ao fluxo médio experimentalmente encontrado, sugerindo uma boa relação com os dados experimentais. O processo de clarificação por micro/ultrafiltração do suco de uva tratado enzimaticamente, foi eficiente para remover as partículas em suspensão e reduzir a turbidez, resultando em um suco de uva com maior transparência e isento de polpa de uva. Portanto, o processo de osmose inversa pode ser potencialmente considerado como uma boa alternativa para a concentração de suco de uva. Abstract: In this work a combination of both reverse osmosis and ultra filtration processes to obtainment a concentrated grape juice with the same characteristics as found in nature grape juice was investigated. As raw material for all tests Isabella grape that is one of the most important varieties of Vitis labrusca originated from the South of the United States was used. By a previous crushing process the grape pulps were obtained, and then washed, packaged and stored in freeser storage for a posterior treatment. A centrifugation process followed by an enzymatic treatment for reducing the levels of suspended solids and pectin were performed on the grape pulps. By using a micro/ultra tangential filtration system, which was operated at two temperatures values of 30 and 40 oC, three pressure values of 1, 2 and 3 bar, and membranes with pore sizes of 0.05, 0.1 and 0.2 μm, a set of clarified grape juice samples was obtained. Afterwards a reverse osmosis process (ROP) based on a spiral membrane of composed film and operated at a pressure of 40 bar, a temperature value of 30 and 40 oC was applied on all clarified grape juice samples. Analyzing the set of physico-chemical parameter values, a reduction mainly on the values of turbidity and color was observed on the ultra-filtrated grape juice samples. When the micro/ultra-filtration system was operated at a pressure value of 1 bar and a temperature value of 40 oC, it was observed that the membrane of 0.05 mm has become a divisor of grape juice flow according to the analysis of the mean permeated flow that was stable during the filtration process. Under this filtration experimental condition, the values of permeated grape juice sample flows can be considered high as compared with those reported in the literature, achieving a flow value of 136.38 kg m-2h-1 for better experimental condition. From the fitting of experimental data, a value of 124.51 kg m-2h-1 for the permeated grape juice sample flow was attained. By applying the ROP (reverse osmosis process) keeping fixed the temperature at 30 oC, the mean flow values of permeated grape juice containing water were of 19.70, 26.4 and 33.11 kg m-2h-1 for pressure values of 20, 30 and 40 bar, respectively. After the stabilization of the mean grape juice flow under a pressure of 40 bar, mean grape juice flow values of 8.35 and 4.65 kg m-2h-1 for temperatures of 30 and 40 oC, respectively. It can be noticed that an increasing of temperature has accentuated the fouling phenomenon. Performing a comparison between fitting and experimental parameters, the highest value of critical grape juice flow was attained when the ultra filtration system was operated at a temperature of 40 oC and a pressure of 1 bar and using a membrane with pore size of 0.05 μm. Such critical grape juice flow is equivalent to the mean one experimentally found, suggesting a good agreement with the experimental data. The micro/ultra filtration based clarification process of grape juices that were enzymatically treated was efficient to remove the suspended particulates and reduce the turbidity, resulting in a grape juice with higher transparence and the absence of grape pulps. Therefore, the reverse osmosis process could be potentially considered as a good alternative on the grape juice concentration.

Idioma: Português Data de Publicação: 2012 Local de Publicação: Maringá, PR Orientador: Prof. Dr. Nehemias Curvelo Pereira Co-Orientador: Prof.ª Dr.ª Sueli Teresa Davantel de Barros Instituição: Universidade Estadual de Maringá. Centro de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química Nível: Tese (doutorado em Engenharia Química)/ UEM: Departamento de Engenharia Química

Responsavel: saletep
Categoria: Aplicação
Formato: Documento PDF
Arquivo: TESE-VERSAO-FINAL PLINIO.pdf
Tamanho: 4489 Kb (4596292 bytes)
Criado: 04-04-2014 13:20
Atualizado: 07-04-2014 11:07
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