5.7.1 FLUXOS MÁSSICOS DE PERMEADO
A Tabela 17 apresenta os parâmetros de processo obtidos na filtração tangencial, e as Figuras 21 e 22 apresentam os fluxos mássicos de permeado em função do tempo para as membranas de nanofiltração utilizadas nesta etapa.
Figura 21. Fluxo de mássico de permeado (Jp) e fator de concentração (FC) em função do
tempo de nanofiltração do extrato de bagaço de uva.
Figura 22. Fluxo mássico de permeado (Jp) e fator de concentração (FC) em função do tempo
Tabela 17. Parâmetros obtidos do processo de filtração tangencial. Membrana Pt (MPa) Volume Alimentação (mL) Tempo Jm (kg/h−1.m2) R 2 DF (%) FRV Redução de volume (v/v, %) FC MV020 1 2100 2 min e 20 s 5305 ± 570 0,99 - 4,8 79 5,9 NP010 Sequencial 4 2100 3 hs e 37 min 43 ± 3 0,99 28 2,4 58 2,4 NP010 4 2025 3hs e 37 min 28 ± 4 0,99 34 2,1 53 1,8 NP030 4 2150 6 hs e 40 min 12,8 ± 0,1 0,99 25 1,6 38 1,5 NF270 4 2100 6 hs e 40 min 15,6 ± 0,8 0,99 24 1,6 39 1,6
Pt: Pressão transmembrana. Jm: Fluxo médio mássico de permeação. R2: Coeficiente de Determinação. DF: Diminuição do fluxo. FRV:
Fator de redução de fluxo. FC: Fator de Concentração. RAM: Índice de retenção do conteúdo de antocianinas monoméricas totais. RFT: Índice de retenção do conteúdo de compostos fenólicos totais. RCA: Índice de retenção da capacidade antioxidante.
Com base nos resultados apresentados na Tabela 17 e nas Figuras 21 e 22, pode-se observar que as membranas NP010 Sequencial e NP010 apresentaram os melhores desempenhos em termos de Jm, tempo de filtração, diminuição do fluxo, fator de redução do
volume e fator de concentração. A membrana NP010 Sequencial exigiu aproximadamente 3 hs e 37 min para remover 58% do volume inicial de alimentação e obter um fator de concentração de 2,4. No mesmo tempo, a membrana NP 010 reduziu o volume em 53% e atingiu um fator de concentração de 1,8. As membranas NP030 e NF270 apresentaram comportamentos semelhantes entre si, obtendo reduções de volume de 38 e 39%, respectivamente, e fatores de concentração de aproximadamente 1,6. Moraes et al. (2018) também obtiveram comportamento semelhante utilizando um processo sequencial de filtração, observando que os fluxos de permeado de NF após UF foram três a sete vezes maiores, dependendo da porcentagem de etanol no solvente (50 e 70% (v/v)), comparado aos processos diretos de NF de extrato de graviola. Além disso, o sistema combinado promoveu uma redução significativa no tempo devido à menor polarização de concentração e incrustação, fenômenos que devem ser minimizados para a aplicação deste processo em escala industrial.
O fluxo de permeado da NP010 Sequencial foi superior (43,38 kg/h.m2), que o
observado no processo NP010 direto (27,95 kg/h.m2), e a diminuição do fluxo foi menor. Um maior fluxo de permeado no início do processo leva a uma maior concentração de solutos na superfície da membrana, causando maior declínio do fluxo. Além disso, membranas com maiores tamanhos de poro são mais susceptíveis ao depósito de partículas e à incrustação por bloqueio de poros, sofrendo também maior declínio de fluxo de permeado (MONDAL; RAI; DE, 2013). No entanto, a membrana NP010 Sequencial, quando utilizada após a microfiltração como tratamento prévio, teve o declínio do fluxo de permeado reduzido de 34 para 28%. Pode- se supor que a diminuição da concentração de sólidos com partículas grandes melhora o desempenho e aumenta o fluxo de permeado em membranas no fluxo tangencial, reduzindo o tempo de filtração e a incrustação. Portanto, o processo sequencial MV020-NP010 pode ser importante quando se deseja obter processos de concentração em um menor tempo de filtração. 5.7.2 RETENÇÃO DE COMPOSTOS
A Figura 23 e a Tabela 18 apresentam os índices de retenção de antocianinas monoméricas totais, compostos fenólicos totais, capacidade antioxidante pelo método ORAC (CA) e suas respectivas concentrações.
Figura 23. Retenções de AM, FT e CA (ORAC) dos processos de filtração tangencial (MF e NF) do extrato do bagaço de uva obtido por PLE.
Tabela 18. Conteúdos de AM, FT e CA (ORAC) dos permeados, alimentações e concentrados da filtração tangencial do extrato do bagaço de uva.
Membranas AM (mg Mv-3-glc/
L de extrato)
FT (mg GAE/ L de extrato)
ORAC (µmol TE/ L de extrato) MV020 Alimentação 13,2A ± 0,7 46B ± 2 1863A ± 391 Permeado 14,2A ± 0,8 14C ± 2 2649A ± 899 Retido 12A ± 1 52A ± 2 2510A ± 635 NF270 Alimentação 14B ± 0,6 31B ± 2 1519A ± 642 Permeado 2,3C ± 0,3 8C ± 2 941A ± 116 Retido 20A ± 2 65A ± 3 2638A ± 896 NP010 Alimentação 11B ± 1 44B± 2 1485B± 201 Permeado 2,3C ± 0,6 9B ± 0,6 1236B ± 336 Retido 23,6A ± 0,6 132A ± 15 4932A ± 475
Continuação da Tabela 18. NP030 Alimentação 14,3B ± 0,4 46AB ± 1 1499AB ± 293 Permeado 0,3C ± 0,2 3,8B ± 0,4 992B ± 535 Retido 22A ± 1 84A ± 14 3273A ± 283 NP010 Sequencial Alimentação 14,3B ± 0,5 41B ± 2 2276B ± 311 Permeado 3,1C ± 0,3 11,8B ± 0,8 1091C ± 269 Retido 28A ± 2 130A ± 10 3940A ± 710
A Figura 23 mostra a maior retenção de AM, de aproximadamente 98%, na membrana NP030, seguida das membranas NF270, NP010 e NP010 Sequencial, com 84, 78, e 78,2%, respectivamente. A membrana NP030 apresentou maior retenção de compostos fenólicos, aproximadamente 91%, e a membrana NP010 Sequencial proporcionou maior retenção de capacidade antioxidante, 52%. Em processos de nanofiltração, a separação de componentes é realizada tanto por exclusão de tamanho quanto por difusão, e por isso não se deve levar em conta apenas a massa molecular de corte da membrana, mas também as interações do material da membrana com o extrato e seus componentes, que têm papel importante na seletividade de tais compostos de interesse (AVRAM et al., 2017). Todos os retidos apresentaram capacidade antioxidante maior que a solução de alimentação, como consequência da maior concentração de compostos fenólicos, conforme mostra a Tabela 18. Resultado similar foi encontrado por Machado et al. (2015), ao concentrar carotenoides e polifenóis do extrato aquoso de pequi por processos de ultrafiltração e nanofiltração.
Para que um processo de concentração de compostos seja efetivo, altos fluxos de permeado aliados a uma eficiente capacidade de retenção devem ser alcançados. É importante, também, que as influências de pressão e a temperatura do processo sejam estudadas, para que as condições operacionais sejam otimizadas. De modo geral, o processo sequencial MV020- NP010 mostrou ser a escolha mais vantajosa para a concentração de antocianinas a partir do extrato de bagaço de uva, pois apresentou um desempenho mais eficiente, atingindo o maior fluxo mássico de permeado, maior fator de concentração e redução de volume em menor tempo de filtração, assim como razoáveis índices de retenção de antocianinas e de compostos fenólicos.