Optimización de los procesos de obtención y concentración de pectina de naranja

Abstract

La variedad de naranja Valencia Midknight es de gran importancia en el Litoral Argentino, y es usada fundamentalmente para la producción de jugo. La extracción industrial de jugo de naranja produce 108.000 tn de desperdicio sólido, que consiste primariamente en cáscara. Debido al hecho que por cada tonelada de naranja se genera la mitad de desecho, la cantidad de éstos que son generados por esta industria representa un serio desafío para el manejo de residuos. Las sustancias pécticas se encuentran en las paredes celulares de los vegetales. Mundialmente se utiliza, principalmente, como fuentes de pectina a la cáscara de limón y el bagazo de manzana. Existen varios estudios que aseguran que la cáscara de naranja es una buena fuente de pectinas y los residuos de las industrias podrían ser revalorizados si se extrae este compuesto. El valor comercial de la pectina radica en sus propiedades gelificantes y espesantes que son aprovechadas como aditivos en gran variedad de procesos. En este trabajo se describe en profundidad la mayoría de las etapas que intervienen en la extracción de pectina de cáscara de naranja. Comenzando con el acondicionamiento de la cáscara (que incluye la extracción de azúcares, la inactivación enzimática y el secado), luego con la extracción de pectina propiamente dicha con una solución ácida, y finalmente se analizan las opciones para su concentración. Se logró determinar experimentalmente el tiempo de reducción decimal de la enzima más relevante, la pectinametilesterasa; y la isoterma de sorción durante el secado de la cáscara. También se determinó el coeficiente de difusión, el cual es fundamental para modelar el proceso de extracción. Por otro lado, se evaluó la factibilidad y el comportamiento del flujo de permeado de la ultrafiltración del extracto pectínico con membranas polietersulfonadas. Y finalmente, se analizaron las propiedades texturales de los geles formulados con la pectina obtenida con el proceso de extracción propuesto. A fin de optimizar el proceso completo y comparar las distintos esquemas de proceso se modelizó cada una de las etapas y sus costos quedaron en función de las variables más relevantes del proceso. Luego, aplicando un Solver, se obtuvieron las variables óptimas y el beneficio anual previsto. De éste análisis se puede concluir que el proceso debe incluir una extracción en dos etapas con flujos cruzados y la ultrafiltración como método de preconcentración. Debido a que la pectina de naranja es de bajo metoxilo, debe agregarse calcio en las formulaciones de los geles para lograr la gelificación propiamente dicha. Tanto el efecto de la concentración de calcio, como de la concentración de pectina fueron evaluados a través de las propiedades texturales de los geles, y de los resultados se puede concluir que existe un rango de concentraciones de calcio donde se obtienen geles con la mayor firmeza; naturalmente a medida que la concentración de pectina aumenta la firmeza de los geles también.