Evaluación de la ósmosis inversa y de la evaporación de película ascendente como técnicas de concentración de hidrolizados de almidón de yuca

Resumo

Evaluation of reverse osmosis and climbing film evaporation as concentration techniques from starch hydrolysates of yucca

Avaliação da osmose reversa e da evaporação de película como técnicas de concentração de hidrolisados de amido de mandioca

Resumen

Durante la obtención de jarabes de glucosa a partir de almidón de yuca, la etapa de concentración

conlleva el mayor gasto energético del proceso; por ésta razón, técnicas membranarias (ósmosis inversa) y métodos de evaporación no convencionales (evaporación de película ascendente) surgen como alternativas a la evaporación tradicional, debido a que son procesos energéticamente más eficientes. En este trabajo, se utilizaron soluciones de glucosa al 0,1 y 0,4g/ml en la alimentación. En el caso de la ósmosis inversa, se trabajó con membranas Filmtec® y PCI® a 22 y 35,5°C y 21 y 37,5bar de presión transmembrana. Para la evaporación de película ascendente, se trabajó a presiones de 100 y 200bar y temperaturas de 105 y 115°C. En lo que respecta a la ósmosis inversa, los mejores resultados se obtuvieron a 37,5bar y 35,5°C (mayor presión transmembrana y mayor temperatura), obteniendo un factor de concentración volumétrico de 3,3 en 18min (membrana Filmtec® y concentración de glucosa inicial de 10%p); debido a la concentración final alcanzada (<25%p), este método se clasificaría como técnica de pre-concentración. La evaporación de película ascendente mostró en promedio, un gasto energético de 3500kJ por kg de agua evaporada (valor 1,48 veces superior al requerido para el agua pura bajo las mismas condiciones de presión). En términos de la alimentación se encontró que la energía suministrada no superó los 1900kJ/kg de alimentación; así mismo, los factores de concentración de esta técnica no dependen significativamente de las condiciones de operación evaluadas.

Palabras claves:jarabes de glucosa, hidrolizados de almidón, ósmosis inversa, evaporación, película ascendente.

Abstract

During the production of glucose syrup from yucca starch, the concentration step carries the highest energy costs in the process. Membrane technology (reverse osmosis) and unconventional evaporation methods (climbing film evaporation) arise as alternatives to traditional evaporation, because they are more energy efficient process. In this study, feed glucose solutions were used at 0.1 and 0.4g/ml. In the case of reverse osmosis, Filmtec® and PCI® membranes were used at 22 and 35.5°C and 21 and 37.5 bar of transmembrane pressure. For climbing film evaporation, pressures of 100 and 200bar and temperatures of 105 and 115°C were evaluated. With respect to reverse osmosis, the best results were obtained at 37.5bar and 35.5°C (higher transmembrane pressure and higher temperature), obtaining a volumetric concentration factor of 3.3 in 18min (with an initial glucose concentration of 10%w). Due to the final concentration reached (<25%w), this method would be classified as pre-concentration technique. Climbing film evaporation showed energy requirements low to 3500kJ/kg evaporated water (1.48 times over for pure water at the same pressure conditions). In terms of feed, results showed the supplied energy was low to 1900kJ/kg of feed solution; likewise, concentration factors of this technique did not depend meanly on the operating conditions tested.

Keywords:glucose syrups, starch hydrolyzed, reverse osmosis, climbing film evaporation.

Resumo

Na produção de xaropes de glucose a partir do amido de mandioca, a etapa de concentração precisa maior consumo energético durante o processo; por este motivo, técnicas de membranas (osmose inversa) e métodos de evaporação não convencionais (evaporação de película ascendente) surgem como alternativas para a evaporação tradicional, devido ao fato de serem processos energéticamente mais eficientes. Neste trabalho, se utilizaram soluções de glucose com valores de 0,1 e 0,4g/ml, na alimentação. No caso da osmose inversa, trabalhou-se com membranas Filmtec® e PCI®, temperaturas de 22 e 35,5°C, e 21 e 37,5bar de pressão trasnmembrana. Para a evaporação de película ascendente, trabalhou-se com pressões de 100 e 200bar, e temperaturas de 105 e 115°C. No referente à osmose inversa, os melhores resultados foram obtidos a 37,5bar e 35,5°C (a maior pressão trasnmembrana e a maior temperatura), obtendo um fator de concentração volumétrica de 3,3 em 18min (membrana Filmtec® e concentração de glicose inicial de 10%p). Devido à concentração final obtida (< 25%p), este método poderia ser classificado como técnica de pré-concentração. A evaporação de película ascendente mostrou, em média, um consumo de energia de 3500kJ por kg de água evaporada (1,48 vezes maior do que o necessário para a água pura nas mesmas condições de pressão). Em termos da alimentação encontrou-se que a energia fornecida não excedeu os 1900kJ/kg da alimentação; da mesma forma, os fatores de concentração desta técnica não dependem significativamente das condições de operação testadas.

Palavras-chave:xaropes de glicose, hidrolisados de amido, osmose inversa, evaporação de película ascendente.

Benavides-Prada OA, Muvdi-Nova CJ. Evaluación de la ósmosis inversa y de la evaporación de película ascendente como técnicas de concentración de hidrolizados de almidón de yuca. rev.ion. 2014;27(1):59-70.