Study of the concentration of lycopene of the pulp of guava using the microfiltration process

Orientador: Nelson Horacio Pezoa GarciaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: A concentração do licopeno por microfiltração é um processo viável, visto que, apesar deste carotenóide ter uma baixa massa molecular, se liga a outras moléculas maiores presentes nas frutas, como pectina e proteínas, formando redes que ficam no retido numa filtração por membranas e tornando este processo interessante em aplicações industriais. O aproveitamento da goiaba para a obtenção de licopeno concentrado apresenta um grande potencial. O estudo do comportamento reológico, os efeitos do tratamento enzimático e a microfiltração da polpa de goiaba foram realizados neste trabalho. O comportamento reológico da polpa de goiaba, na faixa de temperatura estudada (15 a 60oC), foi caracterizado como pseudoplástico, podendo ser representado pela equação de Mizrahi-Berk. A viscosidade da polpa de goiaba diminuiu com a elevação da temperatura e, para a faixa de temperatura entre 25 e 55oC, o índice de consistência (K) também diminuiu, enquanto um efeito contrário foi observado para o índice de comportamento (n). Uma concentração de 5 mg/100g da enzima Pectinex® 100L por 30 minutos à 40oC é considerada adequada para o pré-tratamento da polpa de goiaba, visando sua utilização no processo de microfiltração. Além de não alterar significativamente a composição química da polpa, especialmente o teor de licopeno, essa condição combina uma alta taxa de redução da viscosidade a menores tempos de incubação e concentração de enzima. A polpa de goiaba hidrolisada foi microfiltrada utilizando-se um equipamento constituído por quatro módulos de filtração colocados em série, sendo cada um deles composto por uma membrana tubular cerâmica de 0,2 ìm de diâmetro de poro e área total de permeação de 0,02 m2. Para o fator de concentração 1,5, foram avaliados os efeitos da temperatura e da pressão transmembrana no aumento de concentração de licopeno, no fluxo de permeado e na formação da camada polarizada e do fouling. A concentração do licopeno aumentou de forma linear com a temperatura e com a pressão transmembrana, variando de 45,6 a 55,2%. A elevação da temperatura provocou um acréscimo no fluxo de permeado, que variou de 77,2 a 118,9 kg/h.m2. A pressão transmembrana, nas condições estudadas, não influenciou o fluxo. A maior parte da resistência ao fluxo é causada pelo fouling (43,09 a 77,95%). Quanto maior a pressão transmembrana, maior será a resistência devida ao fouling. A resistência da membrana representou de 14,25 a 29,82% da resistência total e a resistência devida à polarização da concentração e à camada polarizada apresentou uma grande variação com as condições experimentais (0 a 42,65%). Os dados experimentais se ajustaram bem ao modelo proposto pela teoria de renovação de superfície. Os valores da constante de declínio de fluxo foram baixos, indicando que o efeito da polarização da concentração é baixo para as condições estudadasAbstract: The concentration of the lycopene by microfiltration is a viable process, considering that although this carotenoid has a low-molecular-weight it joins others big molecules current in fruits like pectin¿s and protein¿s molecules, making nets that stay in the retentate in the membrane process of filtration what make the application of this process at industrial scale something interesting. The guava improvement in the form of processed products shows a big potential to be utilized. In this work, we have studied rheological behavior, enzyme treatment effects and the microfiltration of the guava flesh. The rheological behavior of the guava pulp, in the hold of temperature studied (15 to 60oC), was characterized as pseudoplastic, which can be represented by the Mizhahi-Berk equation. The guava pulp viscosity decreased by increasing temperature and, for the temperature between 25 and 55oC, the consistence indices (K) also decreased, in another way the opposite effect was observed for the behavior indices (n). The 5 mg/100g concentration of Pectinex® 100L enzyme for 30 minutes to 40oC is considered adequate for guava pulp pre-treatment, for utilization in microfiltration process. The enzymatic treatment, in this condition, does not change significantly the guava pulp chemistry characteristic, particularly the lycopene content; this condition combines one high rate of increase viscosity and smaller time of incubation and enzyme concentration. Hydrolyzed guava pulp was microfiltrated using the equipment constituted of four modules of filtration disposed in line, and each one of these modules is composed of one tubular ceramic membrane with pore diameter of 0.2 ìm and total area of permeation of 0.02 m2. For the 1.5 concentration factor, were evaluated the effects of temperature and transmembrane pressure in the increase of lycopene concentration, in the flow of permeated and in the formation of polarized layer and of fouling. The lycopene concentration increased in a linear way with the temperature and transmembrane pressure, varying between 45.6 and 55.2%. The temperature increases provoked an increase of the permeated flow that varied between 77.2 to 118.9 kg/h.m2. The transmembrane pressure, in the studied condition, did not influence the flow. The most part of the flow resistance was caused by fouling (43.09 to 77.95%). The membrane resistance represented from 14.25 to 29.82% of the total resistance and the resistance due to polarization and to polarization layer indicates a big variation with the experimental conditions (0 to 42.65%). The experimental data were well adjusted to the model proposed for the superficies renovation theory. The decrease flow constant value was small, what indicates that the concentration polarization effect is small for the studied conditionDoutoradoDoutor em Tecnologia de Alimento