Microfiltración de Jugo de Naranja

1. EFECTO DE LA MICROFILTRACION TANGENCIAL SOBRE LAS
CARACTERISTICAS FISICOQUIMICAS Y SENSORIALES DEL JUGO DE NARANJA
Effect of process tangential microfiltration on physical and chemical
characteristics orange juice.
Dennys Torres.dennysto@hotmail.com. Nilza Quintero. nilzaquintero@gmail.com.
Wilmer Peña.wjpr58@gmail.com
Resumen.-
Abstract.-
INTRODUCCIÓN
Los métodos tradicionales que utilizan altas temperaturas para la conservación de
alimentos, han sidosometidos a fuertes críticas por parte de los ciudadanos en los últimos
años, debido al efecto negativo que estos producen en el valor nutricional y en las
características sensoriales. En la búsqueda de métodos no térmicos para la conservación
de alimentos, se ha desarrollado una alternativa tecnológica emergente para abordar la
situación planteada en los alimentos líquidos, esta es la microfiltración tangencial (MFT).
La microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración y osmosis inversa son técnicas que se
llevan a cabo en un modo de filtración tangencial; esta operación unitaria alcanza
grandes velocidades de flujo a través de la superficie del filtro mientras que la velocidad
perpendicular a la superficie es relativamente pequeña, de esta manera se evita el
retenido y los problemas debido a la elevada resistencia del fluido causada por este; sin
embargo, en algunos procesos interesa retener las partículas en suspensión, tales como
proteínas precipitadas, células de levaduras, glóbulos de grasa, partículas de almidón ,
aislados de soya, carotenoides, entre otros, para lograr este objetivo el micro filtrado es
un proceso adecuado. La filtración por membrana es una tecnología moderna de
clarificación, concentración, separación de componentes, desalación y purificación de
toda una serie de bebidas. Se aplica para aumentar la seguridad de algunos productos
alimentarios, como es el caso de la retención de microorganismos y bajo el principio de
separación de partículas fundamentada en el tamaño de los poros y en su distribución.

2. Las membranas son de estructura simétrica y microporosa con tamaño de poro entre 0.1
µm a 10 µm, la diferencia de presión varía entre 0.5 y 2 atm.; las más usadas
industrialmente son las de cerámica y las metálicas, las de polímeros se emplean para el
tratamiento de agua potable. Por otra parte, se percibe en el mercado nacional la
posibilidad de innovar en el rubro de jugos clarificados; García Rujano Tonny, Torres
Alexia, Escobar Ismil y Betancourt Reina (2014) expresan, sobre las bondades de esta
técnica que…” Una forma novedosa de obtener jugos de alta calidad es mediante la
utilización de la técnica de microfiltración o las llamadas tecnologías de membranas, que
en comparación con los métodos tradicionales, son menos costosas (menor uso de
personal, menos operaciones unitarias y menor consumo de energía). Conforme a lo
referido, se desea describir, a través de esta práctica, el efecto del MFT en las
características sensoriales y fisicoquímicas del jugo de naranja clarificado.
MATERIALESY MÉTODOS
Obtención del jugo microfiltrado :
Se colocaron 54 litros de jugo de naranja con 9°Brix en una marmita de acero inoxidable
con doble camisa donde se llevo a una temperatura de 37 centigrados aproximadamente
con la finalidad de evitar la acumulación de fibras en el fondo de la marmita con agitación
; para luego hacerlos circular por el Sistema de Micro filtración Tangencial(MFT) a
presión constante de 2 [BAR], con una velocidad tangencial de 8 [metros/segundo]
utilizando como medio filtrante una membrana tubular multicanal de cerámica Alúmina
Zircón , con un diámetro de poro de 0,22 µm y un área efectiva de filtrado de 0,3m2 .
Flujo de Permeado :
Se calculo de acuerdo a lo sugerido por Ushikubo et al. (2007). Colocando un tobo como
recolector de permeado sobre una balanza electrónica , la medición se realizo en
intervalos de tiempo de 1 minuto. Para calcular el flujo de permeado se utilizó la
ecuación1:
Jp= mp / (t - A) (1)

3. Donde: mp es la masa de permeado ,A es el área efectiva de filtrado de la membrana, t
es el tiempo donde se toma el valor de mp.
Resistencia de la membrana:
El cálculo de la resistencia de la membrana se realizó siguiendo lo sugerido por
Mirsaeedghazi et al. (2010). Mediante la ecuación 2:
Rm= ΔP/ μw Jw . (2)
Donde: Rm fue la resistencia de la membrana, ΔP fue la presión transmembrana
(Nm-2), μw fue la viscosidad del agua (Nhm-2) y JW fue el flujo de permeado de
la membrana antes de la prueba (kg/m2h).
Resistencia al ensuciamiento
(Rf) se calculó usando la ecuación 4:
Rf = (ΔP/ μp *Jp) -Rm (4)
Dónde: μp es la viscosidad del permeado del jugo de naranja (Nhm-2) y Jp es el flujo del
permeado en el tiempo (kg/m2h).
Índice de suciedad
Se aplicó la ecuación 5 :
: J= Jo * t-b (5)
Propuesta por Mirsaeedghazi et al. (2010). Dónde: Jo: flujo de agua antes de comenzar
a microfiltar el jugo de naranja (Kg/m2h). J: flujo de permeado en la membrana durante el
proceso de microfiltrado en el tiempo t (Kg/m2 h). b: índice de ensuciamiento.
Variables físico químicas

4. Se analizaron los siguientes parámetros antes y después del microfiltrado,
concentración de sólidos solubles totales COVENIN (1988) norma número 924-88, pH
COVENIN (1979) método 1315-79, Acidez titulable COVENIN 1151-77 .
Aspecto Organolépticos
La apreciación de las características organolépticas del jugo de naranja y del
microfiltrado fueron determinadas a través de características intrínsecas que determinan
la calidad, tales como : olor y sabor.
Los factores que afectan la percepción de calidad por parte del consumidor son tanto
intrínsecos del producto, como extrínsecos (Cardello, 1994). Los factores intrínsecos
están relacionados con las propiedades microbiológicasy fisicoquímicas. Estas variables,
por su propia naturaleza, controlan las características sensoriales del producto, que a su
vez son las variables que determinan la aceptabilidad y la percepción de calidad que tiene
el consumidor.(Haugh , 1989).
RESULTADOS Y DISCUSION
1.- Relación entre el flujo de permeado y el tiempo de micro filtración del jugo de naranja.
En referencia a la grafica N°1 se observa que el Flujo de Permeado disminuyo durante
el tiempo de operación, lo que redujo el rendimiento de filtración en la membrana. Al inicio
del proceso la velocidad del flujo fue rápida y a partir de (tiempo) se redujo poco a poco
hasta observar un estado estacionario. La disminución del flujo de permeado se atribuye
a la continua colmatación o ensuciamiento de la superficie de la membrana, es decir, al
bloqueo de los poros, debido al incremento de una capa o torta de gel formada por
celulosa y compuestos de alto peso molecular presentes en el jugo de naranja, lo que
aumenta la resistencia de la membrana y como consecuencia disminuye el flujo de
permeado.
2.- Relación entre el Factor de Retención Volumétrica permeado y el tiempo de micro
filtración del jugo de naranja. (criterios de FVR)

5. Grafico N°1.- Relación de Flujo de Permeado vs Tiempo en Micro filtrado y Relación entre el Factor de
Retención Volumétrica vs Tiempo en micro filtrado en jugo de naranja.
3.- Relación del Flujo de Permeado vs Factor de Reducción Volumétrica(FVR) en micro
filtración de jugo de naranja.
0.0000
5.0000
10.0000
15.0000
20.0000
25.0000
0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000
FlujoVollumetrico[L/hr*m2]
Tiempo [hr]
-Flujode permeado(Jp) vs Tiempo(hr)
- Factor de RetenciónVolumetrica(FRV) vs Tiempo(hr) en
Microfiltradode jugode naranja.
Factor de Retención Volumetrica
Flujo de Permeado
0.0000
5.0000
10.0000
15.0000
20.0000
25.0000
0.0000 2.0000 4.0000 6.0000 8.0000 10.0000 12.0000 14.0000 16.0000
FlujoVolumetrico[L/hr*m2]]
Factor de Reducción Volumetrica(FRV)
Flujo permeado(Jp) vs Factor de Reducción
Volumétrica(FRV) en Microfiltración de jugo de
naranja

6. Grafico N°2.-Flujo de Permeado vs Factor de Reducción Volumetrica(FVR) en microfiltración de jugo
de naranja.
4.- Relación de la Resistencia de ensuciamiento y el tiempo en la microfiltración del jugo
de naranja.
Grafico N°3.-Resistencia de ensuciamiento vs Tiempo.
5.-Cambios físicos químicos y sensoriales resultantes en el de jugo de naranja
microfiltrado.
Tabla 1.- Características Físicas y químicas del Jugo de Naranja durante el Proceso de Microfiltración
Tangencial.-
Variables Jugo de Naranja Permeado Retenido
Ph 3.9 3.96 3.87
°Brix 8.0 8.0 9.0
Acidez Titulable
[g/100ml]
1,81 1,74 1,94
0.00
5000000000.00
10000000000.00
15000000000.00
20000000000.00
25000000000.00
30000000000.00
35000000000.00
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000
Resistenciadeensuciamiento(Rf)
Tíempo[hr]

7. En la Tabla 1, se puede observar los valores de pH y °Brix, del jugo de naranja durante
el transcurso del proceso de Micro Filtración Tangencial, no sufrieron modificaciones
considerables tanto en el clarificado (permeado) y en el retenido obtenido.
Tabla 2.- Características Organolépticas del Jugo de Naranja durante el proceso durante el Proceso de
Microfiltración Tangencial.
Aspectos Jugo de Naranja Permeado
Color Amarillo intenso Transparente
Sabor Ligeramente ácido Muy ácido
Tal como lo reseña Garcia (2014) que Ventorini et al. (2003), durante la microfiltración
de jugo de naranja; Ushikubo et al. (2007) al aplicar MFT en Spondiastuberosa Arr. Cam;
Esquivel (2009) en Noni (Morinda citrifolia) y por Chauhan et al. (2010) en Yaca
(Artocarpus heterophyllus
Se puede establecer que los valores de PH y Sólidos Solubles no son afectados por el
proceso de MFT, cuando se utilizan membranas con tamaño de poro 0,2 μm, no selectiva.
Garcia(2014) destaca que Vaillant et al. (2004) mencionan que en el caso de membranas
cerámicas con 0,2 μm de diámetro de poro, los azúcares, ácidos, vitamina C y aromas
oxigenados (aldehídos, esteres, alcoholes alifáticos y terpenoles) logran atravesar la
membrana, por lo tanto el contenido de estas sustancias tanto en el jugo fresco, como en
el retenido y el permeado van a tener concentraciones similares.

8. Ventorini et al. (2003), durante la microfiltración de jugo de naranja;Ushikubo et al. (2007)
al aplicar MFT en Spondiastuberosa Arr. Cam;Esquivel (2009) enNoni (Morinda citrifolia)
y por Chauhan et al. (2010) en Yaca(Artocarpus heterophyllus.
6.- Resistencia de la membrana.
7.- Índice de suciedad (grafico)
4.-Conclusiones y Recomendaciones.
5.- Referencias bibliográficas.-
Cardello, A. V. 1994. Sensory-Instrumental research. Cereal Foods World 35,567-569
-COVENIN. (1979). Comisión Venezolana de Normas Industriales. Determinación del
pH (Acidez iónica). Venezuela: Ministerio de Fomento, Norma número 1315-79.
-COVENIN. (1988). Comisión Venezolana de Normas Industriales. Determinación de
sólidos solubles en frutas y derivados. Venezuela: Ministerio de Fomento. Norma
número 924-88
-Garcia T., Torres A., Escobar I.,Betancourt R. Efecto del Proceso de Microfiltración
Tangencial sobre las características físicas y químicas del jugo de mango Clarificado.
Haugh G.,Fizman S.(1989). Estimación de la vida útil sensorial de los alimentos.

9. -Chauhan, A., Iboyaima, N., Jaganmohan, L., Rekha, M y Ramteke, R. (2010).
Physicochemical changes during microfiltration (MF) of jackfruit (Artocarpus
heterophyllous lamk) juice. EJEAFChe. 9 (4): 720- 734.
- Mirsaeedghazi H, Emam-Djomeh Z, Mousavi S, Aroujalian A y Navidbakhsh M. (2010).
Clarification of pomegranate juice by microfiltration with PVDF membranes. Desalination.
264: 243 – 248.
-Ushikubo, F., Watanabe, A. y Viotto, L. (2007). Microfiltration of Umbu (Spondias
tuberosa Arr. Cam.) juice.J. Memb. Sci. 288: 61–66.
-Venturini, W., Dornier, M. y Belleville, M. (2003). Tangential microfiltration of orange juice
in bench pilot.Ciênc. Tecnol. Aliment., Campinas, 23(3): 330-336.