Estudo da concentração do suco de uva por osmose direta e evaporação térmica

Abstract

A produção do suco de uva é bastante representativa no estado do Rio Grande do Sul, apresentando crescimento expressivo nos últimos anos. A concentração de sucos consiste em uma importante operação na indústria de alimentos que visa redução de volume e maior estabilidade bioquímica do produto. Visando a conservação de aromas e compostos bioativos muitas pesquisas focam em métodos não térmicos. Nesse contexto, o objetivo do presente estudo foi avaliar o processo de osmose direta para concentração do suco de uva utilizando NaCl como solução osmótica e estudar os efeitos dos parâmetros pressão osmótica do agente osmótico, velocidade de escoamento no canal de alimentação e temperatura da solução de alimentação nos fluxos de água e inverso de NaCl por meio do planejamento experimental Box Behnken. Foram realizados experimentos de evaporação em um rotavapor para fins de comparação dos processos em relação à qualidade do produto reconstituído final. Além disso, um experimento combinado de evaporação e osmose direta foi realizado com a melhor condição obtida no planejamento para avaliar o potencial da técnica como uma etapa de pré-concentração e potencializar a retenção de compostos e atributos que possivelmente seriam perdidos com o uso exclusivo do calor. O melhor resultado obtido do planejamento foi utilizando uma solução osmótica de NaCl, com 270 atm de pressão osmótica, alimentação a 20 °C e uma velocidade tangencial de escoamento de 27,8 cm.s-1. A resposta obtida foi um fluxo de água de 19,1± 0,03 kg.h-1.m-2, um fluxo inverso de soluto de 3,19 ± 1,4 g h-1.m-2, e um teor de sólidos solúveis do produto concentrado de 41,7° Brix. Experimentos de evaporação em rotavapor foram realizados com o intuito de alcançar um teor de sólidos similar ao obtido no processo de osmose direta, também foi realizado um experimento de evaporação para atingir o teor de sólidos no suco concentrado estabelecido pela legislação, além de garantir os aspectos de conservação. Os experimentos de evaporação demonstraram que a qualidade do produto final foi afetada em relação ao teor de compostos fenólicos, que sofreram uma degradação significativa pelo calor, contudo não houve alteração significativa na cor do suco reconstituído. Este resultado foi observado tanto no processo de evaporação convencional quanto no experimento combinado (concentração osmótica + evaporação térmica), sugerindo que alguns pigmentos foram protegidos devido à alta concentração de açúcares presente no suco após o processo de concentração.

The production of grape juice is quite representative in the state of Rio Grande do Sul, showing an expressive growth in recent years. The concentration of liquid foods consists of an important unit operation in the food industry that aims to reduce volume and increase the biochemical stability of the product. To preserve aromas and bioactive compounds, much research focus on non-thermal methods. In this context, the objective of the present study was to evaluate the process of forward osmosis for the concentration of grape juice using NaCl as an osmotic solution and to study the effects of the parameters: osmotic pressure of the osmotic agent, flow velocity in the channel and temperature of the feed solution in terms of water flux and solute inverse flux through Box Behnken experimental design. Evaporation experiments were carried out to compare processes according to the quality of the final reconstituted product. In addition, a combined experiment of evaporation and forward osmosis was carried out with the best condition obtained in the design to evaluate the potential of the technique as a pre-concentration step and enhance the retention of compounds and attributes that would possibly be lost with the exclusive use of heat. The best result of the design was using an osmotic agent with 270 atm of osmotic pressure, feeding at 20 ° C and a tangential flow velocity of 27.8 cm.s-1 in the channel. The response obtained was a water flux of 19.1 ± 0.03 kg.h-1.m-2, an inverse solute flux of 3.19 ± 1.4 g.h- 1 .m-2 and a soluble solids content of the concentrated product of 41.7 °Brix. With this, evaporation experiments were carried out to achieve the same content of compound solids in the osmosis and another one so that the juice reached the content necessary to comply with the concentrated juice legislation and also keep the conservation aspects desired. The evaporation experiments have shown to affect the quality of the final product in relation to the content of phenolic compounds, which have undergone significant degradation by heat and have not caused changes in the color of the reconstituted juice, suggesting that some pigments were protected due to the high concentration of sugars present juice after going through the concentration process, both in conventional evaporation and in the combined experiment.