Açaí fruit pulp fractionation and anthocyanins concentration by using polymeric membranes

O açaí é um fruto nativo da região Amazônica de grande interesse nacional e internacional devido não somente ao seu sabor mas, principalmente, por ser um alimento nutricionalmente completo e rico em compostos antioxidantes, entre eles as antocianinas, que estão relacionados à prevenção de doenças. As antocianinas são pigmentos naturais de interesse na indústria de alimentos por sua coloração atraente e funcionalidade, sendo o açaí uma fonte potencial de sua obtenção. A tecnologia de membranas apresenta-se como uma alternativa para a obtenção de compostos bioativos presentes em frutas, uma vez que permite a concentração de compostos sem mudança de fase, a redução do uso de produtos químicos e a proteção de compostos termicamente sensíveis. Neste trabalho, a polpa de açaí foi tratada enzimaticamente para que passasse, em seguida, pelo processo sequencial de micro, ultra e nanofiltração. Foram utilizadas membranas poliméricas planas de diferentes materiais e massa molecular de corte variando entre 0,3 e 150 kDa, e também uma membrana tubular com tamanho de poro igual a 0,2mm. Para o tratamento enzimático foram usadas as enzimas celulase e pectinase e, para que fosse estudada a melhor combinação dos parâmetros de concentração de cada enzima e o tempo de atividade enzimática que resultasse em bom fluxo de permeado na microfiltração em escala de laboratório, realizou-se um planejamento fatorial completo 23. Concluiu-se que o uso de 0,02 % (m/m) das enzimas celulase e pectinase e o tempo de 77,8 minutos de atividade resultou no mais elevado fluxo de permeado, atingindo-se 17,4 kg/m2.h, sendo tal condição aplicada para a realização da microfiltração em escala piloto. Da microfiltração realizada em planta piloto utilizando-se a membrana tubular de polipropileno (0,2mm) obteve-se fluxo de permeado a Fc=1,5 igual a 300 kg/m2.h e coeficiente de retenção de antocianinas igual a 34,5%. O processo de ultrafiltração, que utilizou como alimentação o permeado da microfiltração, resultou em um coeficiente de retenção de antocianinas igual a 94,5%. Nas nanofiltrações foi utilizado como alimentação tanto o permeado do processo de microfiltração como aquele resultante da ultrafiltração, e foram obtidas altas retenções de antocianinas, com valores de coeficientes iguais as 92,2 e 98,6%. Analisando-se os processos sequenciais realizados, concluiu-se que, considerando o objetivo de obter um composto com elevada concentração de antocianinas e com baixo teor de outros compostos, o retentado resultante da ultrafiltração (posterior à microfiltração em escala piloto) foi o que apresentou maior concentração de antocianinas, de aproximadamente 50 mg/100g, e, ao mesmo tempo, houve considerável redução dos demais componentes presentes na polpa, tais como sólidos, proteínas e gorduraThe açaí fruit is a native fruit from the Amazon region with a great national and international interest due not only to the good and exotic taste, but mainly because it is a nutritionally complete food, rich in antioxidant compounds, including anthocyanins, which are related to the prevention of diseases. Anthocyanins are natural pigments of interest in the food industry for its attractive color and functionality, and the açai fruit is a potential source from we can obtain it. The technology of membrane is presented as an alternative for obtaining bioactive compounds present in fruits, since it allows the concentration of compounds without phase change, reduces the use of chemicals and protects the thermally sensitive compounds. In this study, the açai fruit pulp was enzymatically treated to pass, then, to a sequencial process of micro, ultra and nanofiltration. It was done by using flat membranes of different materials, and molecular weight cut off ranging from 0.3 to 150kDa, and also a tubular membrane with pore size equal to 0.2mm. For the enzymatic treatment were used pectinase and cellulose enzymes, and it was studied the best combination of the parameters enzyme concentration and time of activity of the enzyme that resulted in a high permeate flux in the microfiltration on a laboratory scale using an experimental design 23. It was concluded that the use of 0.02% (w/w) of the cellulose and pectinase enzymes and 77.8 minutes of activity resulted in the higher permeate flux, reaching 17.4 kg/m2.h, for this reason this condition was applied to the pilot-scale microfiltration. In the pilot-scale microfiltration (using a tubular polypropylene membrane with 0,2mm of the pore size) it was obtained a permeate flux at Fc=1.5 equal to 300 kg/m2.h, and retention coefficient of anthocyanins equal to 34,5%. The ultrafiltration process, that used the permeate of the microfiltration as feed, resulted in a retention coefficient of anthocyanins equal to 94.5%. As feed of the nanofiltration processes it was used the permeate of the microfiltration and also the permeate of the ultrafiltration, and it was obtained high retention coefficient of anthocyanins, which values were equal to 92.2 and 98.6%. Analyzing the sequencial processes, it was concluded that, considering the purpose of obtaining a compound with high anthocyanin content and low content of other compounds, the retentate of the ultrafiltration (after pilot-scale microfiltration) was that showed the higher anthocyanin content (approcimately 50mg/100g) and, at the same time, there was a considerable reduction in the other components present in the pulp, such as solids, protein and fa