El principi del pelat enzimàtic dels cítrics està basat en la hidròlisi de les substàncies pèctiques presents a les parets cel·lulars de l'albedo que són el "ciment" d'unió de la pela i la polpa del fruit, mitjançant la digestió per una preparació pectolítica, provocant la separació de l'albedo dels grillons, quedant el fruit pelat. Les condicions de pelat dels cítrics estudiats (taronja var. Navel, Llimó var. Primofiori, Aranja var. Star Ruby) varien amb la matèria primera. Aquest treball, és doncs un intent d'obtenir informació de com influeixen les principals variables del procés (temperatura, temps, pH i concentració de mescla enzimàtica) en el pelat enzimàtic. També s'ha portat a terme un estudi dels paràmetres cinètics i termodinàmics durant el procés.Es va procedir a determinar l'optimització del procés de pelat d'aquests cítrics, i els valors de les variables del procés considerades per fer òptim el procés van ser molt similars : 28 minuts per taronges a la temperatura de 40,4 ºC, 12,8 minuts per llimons a 41,3 ºC i 13, 1 minuts a 40,6 ºC per aranges a una concentració de preparat enzimàtic que va resultar tenir el mateix valor en els experiments fets en taronja i llimó, excepte en aranja on la concentració resultant de l'optimització va ser menor que la dels altres cítrics. En el procés de pelat hi ha una transferència de matèria des de l'albedo fins a l'efluent. Aquesta transferència es produeix principalment per la hidròlisi enzimàtica que catalitzen els enzims components del preparat enzimàtic, essent la més important la produïda pels enzims pectinolítics que degraden el component principal de l'albedo: la pectina, encara que hi ha també una transferència de matèria produïda per la hidròlisi química. El seguiment d'aquesta incorporació de productes cap als efluents s'ha portat a terme, determinant-se la cinètica d'aquests productes de reacció: els sòlids solubles, els sucres reductors totals i l'àcid galàcturònic. L'activitat enzimàtica que després del procés de pelat disminueix en els efluents degut als productes de degradació de l'albedo, es pot incrementar eliminant aquests productes per ultrafiltració, produint increments de l'activitat poligalacturonàsica de 19,51 % en els efluents de pelat de taronja, de 10,97 % en els de llimó i 21,77 % en els d'aranja. També es van constatar increments en l'activitat cel·lulàsica que van ser de: 33,3 % pels efluents de taronja, de 9,58 pels de llimó i de 22,48 pels d'aranja.La velocitat de pelat expressada pel model que s'exposa en aquest treball es pot definir com la variació de la resposta de pelat amb el temps, i s'ajusta a la equacióY = exp [k(t-ti)] i es van determinar les constants cinètiques k relacionades amb la velocitat de pelat a diferents temperatures, que s'incrementa entre 30 i 41 ºC, disminuint a partir d'aquest valor per pèrdua d'activitat enzimàtica global del preparat. A les condicions òptimes les constants de velocitats determinades en minuts-1 van ser de: 4,7· 103 per la taronja, de 7,72 · 102 per els llimons i de 7,58 · 102 per l'aranja. Les energies activació resultants d'aplicar el model d'Arrhenius van ser de: Eapelat taronja = 120,7 kJ/mol; Eapelat llimó = 78,72 kJ/mol Eapelat aranja = 36,90 kJ/mol. Els valors de les energies d'activació del llimó i de l'aranja, estan dintre del interval de valors esmentats en la bibliografia per processos enzimàtics. La Eapelat taronja és més elevada i concorda amb un temps més elevat de pelat i una constant cinètica més baixa que pels processos de llimó i aranja. / El principio del pelado enzimático de los cítricos se basa en la hidrólisis de las sustancias pécticas presentes en las paredes celulares del albedo que son el "cemento" de unión de la piel y la pulpa del fruto, mediante la digestión por una preparación pectolítica, provocando la separación del albedo de los gajos, quedando el fruto pelado. Las condiciones de pelado de los cítricos estudiados (naranja var. Navel, limón var. Primofiori, pomelo var. Star Ruby) varían con la materia prima. Este trabajo es, pues, un intento de obtener información de cómo influyen las principales variables del proceso (temperatura, tiempo, pH y concentración de mezcla enzimàtica) en el pelado enzimático. También se ha llevado a cabo un estudio del los parámetros cinéticos y termodinámicos durante el proceso.Se procedió a determinar la optimización del proceso de pelado de estos cítricos, y los valores de las variables del proceso consideradas para hacer óptimo el proceso, fueron muy similares: 28 minutos para naranjas a la temperatura de 40,4ºC, 12,8 minutos para limones a 41,3ºC y 13, 1 minutos a 40,6ºC para pomelos a una concentración de preparado enzimático que resultó tener el mismo valor en los experimentos efectuados en naranja y limón, excepto en pomelo en los que la concentración resultante de la optimización fué menor que la de los otros cítricos. En el proceso de pelado hay una transferencia de materia desde el albedo hasta el efluente. Esta trasferencia se produce principalmente por la hidrólisis enzimàtica que catalizan las enzimas componentes del preparado enzimático, siendo la más importante la producida por las enzimas pectinolíticas que degradan el componente principal del albedo: la pectina, aunque hay también una transferencia de materia producida por la hidrólisis química. El seguimiento de esta incorporación de productos hacia los efluentes se ha llevado a cabo, determinándose la cinética de estos productos de reacción: los sólidos solubles, los azúcares reductores totales y el ácido galacturónico. La actividad enzimàtica que después del proceso de pelado disminuye en los efluentes debido a los productos de degradación del albedo, se puede incrementar eliminando estos productos por ultrafiltración, produciendo incrementos de la actividad poligalacturonásica de 19,51 % en los efluentes de pelado de naranja, de 10,97 en los de limón y 21,77 en los de pomelo. También se constataron incrementos en la actividad celulásica que fueron de : 33,3 % para los efluentes de naranja, de 9,58 para los de limón y de 22,48 para los de pomelo.La velocidad de pelado expresada para el modelo que se expone en este trabajo se puede definir como la variación de la respuesta de pelado con el tiempo, y se ajusta a la ecuación Y = exp [k(t-ti)] determinándose las constantes cinéticas k a diferentes temperaturas relacionadas con la velocidad de pelado, que se incrementa entre 30 y 41ºC, disminuyendo a partir de este valor por pérdida de la actividad enzimàtica total del preparado. A las condiciones óptimas las constantes de velocidades determinadas en min-1 fueron de : 4,7· 103 para la naranja, de 7,72 · 102 para limón y de 7,58 · 102 para el pomelo.Las energías de activación resultantes de aplicar el modelolo de Arrhenius expresadas en kJ/mol fueron de: Eapelado naranja = 120,7 kJ/mol; Eapelado limón = 78,72 kJ/mol Eapelado pomelo = 36,90 kJ/mollos valores de las energías de activación del limón y del pomelo están dentro del intervalo de valores citados en la bibliografia para procesos enzimáticos. La Eapelado naranja es más elevada y concuerda con un tiempo más elevado de pelado y una constante cinética más baja que para los procesos de limón y pomelo. / The principle of enzymatic peeling of citrus fruit is based on the hydrolysis of pectic substances present in the albedo cell walls that are the "cement" that fixes the peel and the fruit pulp by digestion with a pectolytic preparation, causing the albedo to separate from the segments, leaving the fruit peeled. The conditions studied for peeling citrus fruit (orange var. Navel, lemon var. Primofiori, grapefruit var. Ruby Star) vary with the feedstock. This work is thus an attempt to obtain information on the main variables influencing the process (temperature, time, pH and concentration of enzyme mixture) in the enzymatic peeling. A study of the thermodynamic and kinetic parameters during the process has also been carried out.The optimization of the peeling process of citrus fruits was determined and the values of the process variables considered optimal for the process were very similar: 28 minutes for oranges at temperature of 40.4º C, 12.8 minutes for lemons at 41.3º C and 13.1 minutes at 40.6º C for grapefruit at the concentration of the enzyme preparation with the same value in experiments performed on the oranges and lemons, but not the grapefruit. In the latter case, the resulting concentration from the optimization was lower than that for the other citrus fruit.In the peeling process there is a mass transfer from the albedo to the effluent. This transfer is mainly produced by enzymatic hydrolysis catalyzed by the enzyme components of the enzyme preparation, the most important being the one produced by pectinolytic enzymes that degrade the main component of the albedo: the pectin. However, there is also a mass transfer produced by chemical hydrolysis. The monitoring of this incorporation of products into the effluent was carried out to measure the kinetics of the reaction products: the soluble solids, reducing sugars and total galacturonic acid.Enzyme activity decreased in the effluents after the peeling process due to the degradation products of the albedo, but can be increased by removing these products by ultra filtration, resulting in increases in polygalacturonase activity of 19.51% in the effluent from orange peeling, 10.97% from the lemon and 21.77% from grapefruit. Increases were also found in cellulase activity. These were 33.3% for the orange effluents, 9.58 for the lemon and 22.48 for the grapefruit.The peeling rate expressed for the model described in this work can be defined as the variation in the peeling response over time, and fits to the equation Y = exp [k (t-ti)]. The kinetic constants k related to the peeling rate were determined at different temperatures, which increased from 30 to 41º C, decreasing after this value due to the loss of the total activity of the enzyme preparation. Under optimal conditions the velocity constants determined in minutes-1 were: 4.7 · 103 for orange, 7.72 · 102 for lemon and 7.58· 102 for grapefruit. The activation energies obtained from applying the Arrhenius model expressed in kJ/mol were: orange Eaorange peeling = 120.7; Ealemon peeling = 78.72 Ea grapefruit peeling = 36.90. The activation energy values for the lemon and grapefruit are within the range of values quoted in the literature for enzymatic processes. Eaorange peeling is higher and agrees with a longer peeling time and a lower kinetic constant than for the lemon and grapefruit processes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UDL/oai:www.tdx.cat:10803/8393 |
| Date | 03 November 2009 |
| Creators | Pagán Narváez, Axel |
| Contributors | Ibarz Ribas, Alberto, Universitat de Lleida. Departament de Tecnologia d'Aliments |
| Publisher | Universitat de Lleida |
| Source Sets | Universitat de Lleida |
| Language | Catalan |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs. |
Page generated in 0.0034 seconds