RESUMEN
La c ioconcen ación de luidos alimen a ios es
una ecnología que minimiza las pé didas de
olá iles y de compues os e mosensibles. Se
o o ga al p oduc o inal una calidad que no se
log a con los p ocesos con encionales de
concen ación empleados en la indus ia
alimen a ia como la e apo ación y la ecnología
de memb anas. En la plan a pilo o de indus ias
alimen a ias de la Uni e sidad Poli écnica de
Ca aluña se ha diseñado un equipo que pe mi e
c ioconcen a luidos alimen a ios po con ac o
con una supe icie ía. El obje i o de es e abajo
consis e en es udia el p oceso de
c ioconcen ación de zumo de na anja,
analizando la a iación en el iempo del con enido
en sólidos solubles medidos como °B ix en el
zumo y en el hielo p oducido du an e el p oceso.
Se compa a an los esul ados ob enidos con
ensayos p e ios de soluciones azuca adas. La
concen ación inal alcanzada pa a el zumo de
na anja ue de 28,8°B ix con un caudal de
ci culación de 1±0,2 l/s y una elocidad media de
concen ación de 0.71 °B ix/ho a. El inc emen o
de la concen ación de solu os en el zumo de
na anja sigue una endencia lineal mien as que el
aumen o de la concen ación de solu os en el
hielo o mado es exponencial.
Palab as cla e:
C ioconcen ación, c ioconcen ado de placas;
zumo de na anja.
ABSTRACT
C yoconcen a ion o liquid oods is a echnology
ha minimizes he loss o ola ile and hea
sensi i e compounds. I gi es a inal p oduc
quali y ha is no achie ed wi h con en ional
p ocesses o concen a ion used in he ood
indus y such as e apo a ion and memb ane
echnology. In he pilo plan o ood indus ies o
he Poly echnic Uni e si y o Ca alonia has been
designed an expe imen al equipmen ha allows
o concen a e liquid oods in con ac wi h a cold
su ace. The aim o his wo k is o s udy he
p ocess o c yoconcen a ion o o ange juice
analyzing he a ia ion in ime o he measu ed
soluble solids con en as °B ix in he juice and he
ice p oduced du ing he p ocess. The esul s a e
compa ed wi h p e ious ials o suga solu ions.
The inal concen a ion eached o he o ange
juice was 28.8 °B ix wi h a low a e o 1 ± 0.2 l/s
and a e age speed o 0.71 °B ix/hou . The
inc eased concen a ion o solu es in he o ange
juice is s ill a linea end while inc easing in
concen a ion o solu es in he ice o med is
exponen ial.
Keywo ds:
C yoconcen a ion; mul i-pla e c yoconcen a o ;
o ange juice.
1. INTRODUCCIÓN
La c ioconcen ación se basa en la sepa ación de
sólidos solubles de una ase líquida median e la
congelación del agua que es a con iene. Se
p esen a como al e na i a a la e apo ación y a la
ecnología de memb anas, aplicándose en la
concen ación de líquidos alimen a ios ales como
zumos de u as (Ramos e al., 2005)(Chiampo e
al., 2002)(Mal ini e al.,1999)(Thijssen,1986) zumo
de oma e (Miyawaki e al., 2005)(Liu e al.,1999)
zumo de caña de azúca (Rane y Jabade, 2005)
(Pa il, 1993), ce eza (Pa ino e al, 1991)(Da ies
e al., 1987) y p oduc os lác eos (Habib y Fa id,
2007)( Zhang y Ha el, 1995) (Ha el y Espinel,
1993). Debido a las bajas empe a u as del
p oceso se e i an los p oblemas de pé didas de
olá iles que suceden du an e la e apo ación y
los p oblemas de ecuen es eposiciones de la
ecnología de memb anas. Exis en dos mé odos
básicos de c is alización de hielo en soluciones
(Miyawaki, 2001) ( Shi ai e al.,2001) (Flesland,
1995a) (Chen e al., 1998) ( Mülle and
Sekoulo ,1992), el p ime o denominado
c is alización en suspensión (Ha el y Chung,
1993) (Huige and Thijssen, 1972) y el o o
consis e en la c is alización en capa sob e una
Concen ación de zumo de na anja en un c ioconcen ado de placas
Concen a ion o o ange juice in a mul i-pla e c yoconcen a o
Sánchez, J1.; Ruiz, Y²; He nández, E.1; Auleda, J.Mª1; Ra en ós, M.1
1Dep . Enginye ia Ag oalimen à ia i Bio ecnologia. Uni e si a Poli ècnica de Ca alunya (UPC).
A da. del Canal Olímpic s/n 08860 Cas ellde els (Ba celona)
e-mail: [email p o ec ed]
²Depa amen o de Ingenie ía Química. Facul ad de Ingenie ía.
Uni e sidad Nacional de Colombia.
Ciudad Uni e si a ia C a. 30 No 45 – 26. Bogo á (Colombia)
supe icie ía (Ra en ós e al., 2007)(Flesland,
1995a) A escala indus ial o come cial, en la
concen ación de luidos alimen a ios y po an o
ambién de zumos, el sis ema empleado se basa
en la c is alización en suspensión pe o se a a de
una ecnología ca a, sólo aplicable a
p oducciones ele adas y p oduc os de al o alo
añadido.
En la Uni e sidad Poli écnica de Ca aluña se
ha diseñado un c ioconcen ado de placas
basado en el p incipio de la c is alización en capa
sob e una supe icie ía, en el que se han
ensayado es soluciones de azúca es simples
(saca osa, glucosa y uc osa) habiéndose
alcanzado concen aciones de has a 31ºB ix.
Es os esul ados mues an que es e
c ioconcen ado puede se de in e és como
sis ema de p e-concen ación en la indus ia
alimen a ia (Ra en ós e al.,2007), sin emba go
pa a el caso de zumos cí icos ampliamen e
u ilizados en la indus ia de alimen os no se
dispone de da os que mues en cómo se
compo a es e luido cuando es some ido a
c ioconcen ación en es e equipo.
El obje i o de es e abajo consis e en es udia
el p oceso de c ioconcen ación de zumo de
na anja u ilizando es e disposi i o de placas,
analizando la a iación en el iempo del con enido
en sólidos solubles medidos como ºB ix en el
zumo y en el hielo p oducido du an e el p oceso
(impu eza ela i a del hielo) compa a ando los
esul ados ob enidos con ensayos p e ios de
soluciones azuca adas.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1 P epa ación de la mues a
Se pa ió de 200 li os de zumo de na anja
pas eu izado con una concen ación de 11,1ºB ix
p oceden e de indus ias ans o mado as de la
zona de Lé ida, Ca aluña, España. Se as asó a
un ecipien e cilínd ico de plás ico de 62 li os de
capacidad aislado con espuma de poliu e ano un
olumen de 50 li os mues a. La mues a se
conse ó en odo momen o en una cáma a
igo í ica a 0ºC has a el inicio de los ensayos.
2.2 Equipo expe imen al
Se u ilizó un c ioconcen ado de placas de
película descenden e diseñado en la plan a pilo o
de indus ias alimen a ias de la Uni e sidad
Poli écnica de Ca aluña que abaja a p esión
a mos é ica, cuyo p incipio de uncionamien o se
basa en la congelación del agua que con ienen
los luidos en con ac o di ec o con una supe icie
ía, o mándose una capa de hielo sob e la
supe icie de in e cambio compues a po placas
de ace o inoxidable, eco idas in e namen e po
un luido e ige an e (R404A). El luido a
concen a se dis ibuyó sob e las placas
(supe icie ía de in e cambio) median e un
sis ema hid áulico p o is o de una bomba
impulso a ( igu a 1). El esquema de la ins alación
se encuen a de allado en Ra en ós e al., 2007.
Fig.1 P incipio de uncionamien o del
c ioconcen ado de placas.
2.3C ioconcen ación
Se ealiza on 4 e apas de c ioconcen ación, la
du ación de cada e apa se condicionó al
man enimien o de un caudal con a iaciones
limi adas al in é alo 1±0,2 l/s, su icien e pa a
ga an iza un buen con ac o en e placa y luido a
concen a (Ra en ós e al., 2007), e ec uándose
cada ho a mediciones de concen ación (°B ix)
del zumo de na anja eci culado, la empe a u a y
el caudal del luido en el sis ema. Al inal de cada
e apa se cuan i icó el peso del hielo sepa ado de
cada placa u ilizando una balanza g ana a ia
ma ca DINA con un ango de medida de 0,1 a 15
Kg y un e o de 5 g amos, se de e minó la
concen ación en °B ix an o del zumo como del
hielo sepa ado después de undi lo. La
concen ación se midió con un e ac óme o
ATAGO modelo DBX-55A con p ecisión de ± 0,1
ºB ix y ango de medida de 0 a 55 °B ix. Pa a el
egis o de empe a u a se u ilizó una sonda
me álica conec ada a un senso K Te mopa
TESTO modelo 177T4, con una exac i ud 0,1 ºC,
p e iamen e calib ado con agua des ilada.
2.4 Impu eza ela i a del hielo
Se en iende po impu eza del hielo, los sólidos
solubles (medidos en °B ix) p oceden es de la
ase líquida que quedan e enidos en el hielo y
que, po an o, le es an pu eza. Se calculó el
a io de impu eza ela i a del hielo de inido como
la elación en e la concen ación del hielo
p oducido (CH) y la concen ación inal de la
solución (CFS) en cada ensayo:
100(%)
FS
H
C
C
impu ezadeRa io =
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Se obse a una endencia lineal en el
inc emen o de la concen ación con el iempo
pa a el zumo de na anja ( igu a2) alcanzándose
una concen ación inal de 28.8 °B ix con una
elocidad media de concen ación de 0.71
°B ix/ho a. La concen ación inal alcanzada pa a
es e zumo es muy ce cana a la ob enida pa a
soluciones azuca adas de glucosa, uc osa y
saca osa ensayadas en es e equipo pa a las
cuales se alcanza on concen aciones inales de
27.5°B ix, 26.6°B ix y 31.2°B ix espec i amen e
(Ra en ós, e al, 2007). En el hielo o mado, el
con enido en sólidos solubles aumen a siguiendo
una endencia exponencial ( igu a 2).
Fig. 2 E olución de la concen ación del zumo de
na anja y del hielo o mado.
La impu eza del hielo o mado aumen a du an e
el p oceso con el aumen o de la concen ación del
zumo de na anja ( igu a3) igual que sucede con
los azúca es simples ensayados en el mismo
equipo (Ra en ós, e al, 2007) man eniéndose la
endencia exponencial.
Fig. 3 E olución del a io de impu eza del hielo
o mado.
Pa a el zumo de na anja el iempo del p oceso de
c ioconcen ación ienen mayo du ación (25
ho as) que pa a los azúca es simples: 16.6 ho as
pa a saca osa, 19.2 ho as pa a la uc osa y 19.6
ho as pa a la glucosa (Ra en ós, e al, 2007) es o
puede debe se a la o mación de espuma en el
caso del zumo. La o mación de espuma di icul a
la ans e encia de calo y po consiguien e la
o mación de hielo sob e las placas.
CONCLUSIONES
-Se ob iene una concen ación inal pa a el zumo
de na anja de 28,8 °B ix muy simila a la ob enida
pa a soluciones azuca adas de glucosa, uc osa
y saca osa ensayadas en es e equipo: 27.5°B ix,
26.6°B ix y 31.2°B ix espec i amen e, con una
elocidad media de concen ación de 0.71
°B ix/ho a.
-El inc emen o de la concen ación de solu os
medido como °B ix en el zumo de na anja sigue
una endencia lineal.
-La inclusión de solu os en el hielo o mado sigue
una endencia exponencial aumen ando a medida
que aumen a la concen ación de la ase líquida.
AGRADECIMIENTO:
El au o José Sánchez ag adece al Fondo
Nacional de Ciencia y Tecnología (FONACIT) de
la República Boli a iana de Venezuela po Beca
o o gada pa a es udios doc o ales en el ex e io
(2008-2012)
El au o Y. Ruiz desea ag adece al Ins i u o
Colombiano F ancisco José de Caldas –
COLCIENCIAS po el p és amo condonable pa a
doc o ado nacional 2004.
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