Cinética decoloración de jugo de manzana clarificado tratadas con resina adsorbente Lewatit® S 4528 durante el procesamiento

Dos de los problemas de estabilidad más importantes durante el procesamiento de jugos de frutas es el pardeamiento y apariencia turbia. En el caso de los jugos de manzana, la principal razón de estos cambios es la oxidación de sustancias polifenólicas. (Constenla y Lozano 1995; Fernández de Simón et al. 1992; Falguera et al. 2011)

El pardeamiento es uno de los procesos más importantes de deterioro que se produce en los zumos de frutas durante el procesamiento y almacenamiento (Toribio y Lozano 1984), y consiste en la aparición de productos de reacción de colores. Hay dos tipos de pardeamiento: pardeamiento enzimático y no enzimático pardeamiento

El pardeamiento enzimático es causado por la acción de la polifenol oxidasa sobre sustratos fenólicos, resultando en melaninas. Pardeamiento no enzimático es causada por la reacción entre los azúcares reductores y los aminoácidos libres que dan lugar a melanoidinas. Ambos melaninas y melanoidinas son productos coloreados que confieren el jugo de un color oscuro.

Métodos diferentes actualmente son usados reducir el pardeamiento y la turbiedad posible. El tratamiento de turbiedad por lo general ocurre antes del proceso de pasterización, y su utilidad no debe evitar pardeamiento, pero permitir la reducción de compuestos coloreados (melaninas y/o melanoidinas) una vez que ellos indeseablemente han sido producidos durante el almacenaje y/o el tratamiento térmico

Uno de los métodos para extraer color de los jugos es la floculación y la sedimentación posterior por el empleo de gelatina y bentonite (la G ö kmen et al. 2001). Este método tiene la desventaja de obstruir los poros de las membranas usadas en la etapa de clarificación. Un método también utilizado en la clarificación de jugos de manzana por ultrafiltración es la adsorción por polyvinylpolypyrrolidone (PVPP; G ö kmen et al. 2001; Zumbidos et al. 1980), pero PVPP tiene la inconveniente de ser caros y difíciles de recuperar. Otro método que se puede utilizar es la fotoquímica destrucción de estos compuestos (Ibarz et al. 2005), aunque es caro y los productos de la reacción no se conocen y podría ser tóxico.

El método de la adsorción es más barato y más adsorbentes " más fácil recuperarse " es una alternativa para quitar los compuestos coloreados que causan la turbiedad que aparece en los jugos (Carabasa et al. 1998; Pescador y 1992 Hofsommer; Qiu et al. 2007). El adsorbente que cumpla con estos requisitos es el carbón activado, y es ampliamente utilizado con buenos resultados. Si el tamaño de las partículas es muy pequeño, es difícil de quitar y capaz de contaminar el jugo. Si el tamaño es mayor, el precio es mucho mayor. Hay otros materiales adsorbentes como las zeolitas (naturales y sintéticos), arcillas, gel de sílice, resinas de intercambio, alúmina activada, y algunos polímeros sintéticos.

Lewatit ® S 4528 (Lanxess Estimulación de Química, Edición 2009-11-19; www.lewatit.com) es una resina de grado alimentario y la resina de cambio de anión débil básica macroporosa (el nivel terciario y muy bajo de grupo amino cuaternario) basado en el

poliestireno. Según los datos específicos del fabricante, es conveniente en la forma libre baja para la descolorizacion de productos orgánicos (colorantes) como concentrados de fruta. El fabricante propuso esta investigación porque esta resina no ha sido estudiada antes como una resina de la adsorción para decoloración Lewatit ® S 4528 (Lanxess Estimulación de Química, Edición 2009-11-19; www.lewatit.com) es una resina de grado alimentario y la resina de cambio de anión débil básica macroporosa (el nivel terciario y muy bajo de grupo amino cuaternario) basado en el poliestireno. Según los datos específicos del fabricante, es conveniente en la forma libre baja para la descolorizacion de productos orgánicos (colorantes) como concentrados de fruta. El fabricante propuso esta investigación porque esta resina no ha sido estudiada antes como una resina de la adsorción para decoloración.

Aunque la adsorción de compuestos oscuros coloreados en el jugo de manzana haya sido estudiada por varios autores (p. ej., la G ö kmen y 2002 Serpen; Ata ç y la G ö kmen 2011), el objetivo de esta investigación era estudiar la eliminación de compuestos en color (melanoidinas) cuando ellos indeseablemente han sido producidos durante la reacción de pardeamiento de jugo de manzana con un nuevo adsorbente Lewatit ® la S 4528. Para aquel objetivo, isotermas del equilibrio de la adsorción en temperaturas diferentes fueron obtenidas y ajustadas a modelos de Freundlich y el Langmuir. La eficacia de la adsorción según la concentración de resina, la cinética de la adsorción, y la evolución de parámetros en color (la L *, un *, y la b *) con el tiempo para proporciones de resina/jugo diferentes también fue evaluada.

MATERIALES Y METODOS

Una industria proporcionó la muestra de jugo de manzana concentrado usado en este estudio cerca Lleida (España) de las variedades de manzana más frecuentes (Starking Delicioso, la Manzana golden, y la Abuelita Smith) procesado en la región Lleida. Esta muestra fue obtenida de manzanas después de los procesos de selección, limpieza, congregación, apretamiento, depectinización, la clarificación, y la concentración hasta 65°Bx por la evaporación en un Unipektin ® el evaporador industrial (Unipektin AG, Eschenz, República Checa). El contenido soluble sólido fue determinado usando un refractómetro digital Atago RX-1000 (Atago la Compañía Ltd., Tokio, Japón).

La resina adsorbente utilizado fue el Lewatit® S 4528 (Bayer Chemicals AG, Leverkusen, Alemania). Sus datos físicos son: granos opacos de color beige en forma de bola con una superficie específica (BET) de 25 m2 / g, tamaño de perla entre 0,4 y 1,25 mm, volumen de poro de 0,35 cm3 / g, diámetro de poro entre 10 y 70 nm, densidad aparente de 0,62 g / ml, y la densidad de grano de 1,02 g / ml. La resina se secó mediante el almacenamiento en un horno de vacío a 60 ° C hasta peso constante antes de su uso

En primer lugar, las muestras de zumo concentrado fueron térmicamente tratadas a 70 ° C en una estufa de laboratorio durante 24 h. Este tratamiento térmico produjo una reacción de pardeamiento no enzimático (melanoidinas) en el jugo que, después del trato, fue almacenado en un refrigerador en 4 °C para el remoto uso. Este tratamiento termal también

produjo la conversión de polifenoles a formas incoloras (Brouillard 1982; Beveridge et al. 1986).

De esta manera, la concentración de melanoidina era directamente proporcional a la absorbancia a 420 nm, como se ha estudiado antes por Martins y Van Boekel (2003). El contenido melanoidina se obtuvo como la variación de absorbancia, como Falguera et al. (2010) lo hicieron con melaninas. Medidas de absorbancia se toman en una gamma Helios espectrofotómetro (Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, EE.UU.) a 420 nm.

MODELO DE EQUILIBRIO

La adsorción consiste en la separación de una sustancia de una fase a través de su acumulación o concentración en la superficie de la fase de adsorción. Este proceso de transferencia tiene lugar hasta que las condiciones de equilibrio dinámico son alcanzadas, siendo entonces cuando la concentración de la solución permanece constante, aunque la adsorción y desorción con tasas iguales todavía ocurran. Las isotermas de adsorción describen las relaciones entre las concentraciones de equilibrio del adsorbato en la fase de adsorción (m) y en la fase fluida (S) a una temperatura fija. El Langmuir y Modelos de Freundlich son los más ampliamente utilizados para describir la relación entre ambas concentraciones.

Si un solo adsorbato sólo se retiene sobre una superficie molecular el modelo de Langmuir se puede describir de la siguiente (Langmuir 1918):

mm0

=Kads S

1+Kads S