Extraction of pectin from 'pera' sweet orange peel (Citrus sinensis L.Osbeck) with dilute citric acid solution

Orientador: Osvaldir Pereira TarantoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: A laranja é utilizada no Brasil principalmente no processamento de suco, o qual gera entre 40-60% (em peso) de resíduos líquidos e sólidos, que posteriormente são utilizados na produção de subprodutos. A casca da laranja é composta por flavedo (porção colorida) e albedo (porção branca e esponjosa) que, quando desidratados são utilizados no processo de extração da pectina, utilizada principalmente em indústrias alimentícias e farmacêuticas. Este trabalho teve como objetivo estudar a influência das variáveis operacionais da secagem convectiva, temperatura (40, 55 e 70 °C) e velocidade do ar (0,1, 0,2 e 0,3 m.s-1), no rendimento, na qualidade e nas características da pectina extraída da casca da laranja-pera (Citrus sinensis L. Osbeck). Os experimentos foram realizados em secador de leito fixo e os dados cinéticos foram avaliados através da modelagem matemática por aplicação dos modelos de Page, Henderson e Pabis e de Midilli. Este último foi o que melhor ajustou os dados experimentais, tanto para a secagem do albedo quanto do flavedo. As condições operacionais utilizadas na extração da pectina, do albedo e do flavedo foram: temperatura (80°C), velocidade de agitação (650 rpm) e pH (2,5). O agente extrator utilizado para o processo de extração foi a mistura entre água e ácido cítrico. Os maiores valores de rendimento obtido foram de 38,21% de pectina seca por albedo seco (g/g) (Pectina-A) e de 29,35% de pectina seca por flavedo seco (g/g) (Pectina-F), os quais foram desidratados nas seguintes condições de secagem: 70°C e 0,10 m.s-1 para o albedo e 40 ºC e 0,1 m.s-1 para o flavedo. Foi verificado pela análise de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), que tanto a Pectina-A quanto a Pectina-F, apresentaram grau de esterificação acima de 50%, sendo caracterizadas como pectinas de alto teor de metoxilação (ATM). Além disto, as pectinas foram analisadas quanto ao seu peso molecular pela técnica de cromatografia de permeação em gel (GPC) e variaram entre 337,41 e 606,85 para a Pectina-A e entre 487,92 e 1702,00 para a Pectina-F. A análise da qualidade das pectinas foi realizada pela determinação do teor de ácido galacturônico (AGA) por espectrofotometria. Os maiores valores de AGA foram de 93,64% para a Pectina-A e de 93,29% para a Pectina-F. Pela análise dos dados foi constatado que não houve influência das variáveis operacionais de secagem nas pectinas obtidas. Contudo, verificou-se que independente da configuração escolhida durante o processo de secagem, todas as pectinas apresentaram alta qualidade e podem ser utilizadas como pectinas comerciais. Portanto, concluiu-se que o processo de obtenção da pectina utilizado neste estudo é viávelAbstract: The orange production in Brazil is mainly directed to juice processing which generates ca. 40-60% (weight) of solid and liquid wastes, which are subsequently used in the production of by-products. The orange peel is composed of flavedo (colored portion) and albedo (the white and spongy portion) which when dried are used for the extraction process of pectin with great interest in pharmaceutical and food industries. The aim of this work were to study the influence of the operating variables of convective drying, temperature (40, 55 and 70 °C) and air velocity (0,1, 0,2 and 0,3 m.s-1), on the yield, quality and characteristics of pectin extracted from "Pera? sweet orange peel (Citrus sinensis L. Osbeck). The experiments were carried out in a fixed bed dryer and the drying kinetics data were evaluated through the application of mathematical modeling, by using the following models: Page, Henderson and Pabis and Midilli. The latter one was the best model that fitted the experimental data, for drying both albedo and flavedo. The operating conditions used for extraction of pectin, from albedo e flavedo, were: temperature (80 °C), stirring rate (650 rpm) and pH (2,5). The extracting agent used for the extraction process was a mixture of water and citric acid. The highest yield values obtained were 38,21% of dried pectin for dried albedo (g/g) (Pectin-A) and 29,35% of dried pectin by dried flavedo (g/g) (Pectin-F), which were dehydrated in the following conditions: 70 °C and 0,10 m.s-1 for the albedo and 40 °C and 0,1 m.s-1 for the flavedo. It was found by analysis of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) that both Pectin-A and Pectin-F showed a degree of esterification above 50%, being characterized as high methoxyl pectin (ATM). In addition, the pectin were analyzed for its molecular weight by the technique of gel permeation chromatography (GPC), and varied between 337,41 and 606,85 for Pectin-A and between 487,92 and 1702,00 for Pectin-F. The quality of pectin was obtained by determination of galacturonic acid (AGA) by spectroscopic analyzes. The highest values from AGA were 93,64% for Pectin-A and 93,29% for Pectin-F. From the data obtained, it was found that there was no influence of the operating variables of drying on the pectin. However, it was found that regardless of the chosen configuration during the drying process, all pectin had a high quality and can be used as commercial. Therefore, is possible to conclude that the process of obtaining pectin, used in this study, is viableMestradoEngenharia de ProcessosMestra em Engenharia Químic