مجله علوم و صنایع غذایی ایران

مجله علوم و صنایع غذایی ایران

اثر پیش تیمار ریزپالایش بر راندمان تغلیظ آب کیوی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
1 گروه فناوری صنایع غذایی، دانشکده فناوری کشاورزی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران
2 عضو هیات علمی گروه فناوری صنایع غذایی دانشکده فناوری کشاورزی دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران
3 عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی شیمی و نفت ، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران.
10.48311/fsct.2026.83817.0
چکیده
 کیوی به دلیل داشتن مقادیر بالای اسید آسکوربیک (ویتامین C) و همچنین ترکیبات پلی‌فنلی و فلاونوئیدی دارای خاصیت آنتی‌اکسیدانی بالایی بوده و مصرف گسترده‌ای در جهان دارد. آب کیوی به جهت مصرف آسان و مدت زمان نگهداری بالاتر نسبت به میوه آن محبوبیت زیادی دارد. فرایند‌هایی مانند تغلیظ و شفاف‌سازی نیازمند استفاده از دما و یا فشار‌های بالا می‌باشند که به دنبال آن سبب کاهش ترکیبات حساس به حرارت و تشکیل ترکیبات نامطلوب در رنگ، طعم و عطر آبمیوه‌ها می‌شوند. فرایند نانوفیلتراسیون به دلیل مقرون به صرفه بودن، راندمان بالا، عدم نیاز به دما و فشار‌های بالا و سادگی در انجام فرایند جایگزین مناسبی برای فرایند‌های حرارتی در آبمیوه‌ها می‌باشد. در این تحقیق آب کیوی واریته هایوارد ابتدا تحت پیش فرایند ریزپالایش با غشاء پلی وینیلیدین دی فلوئورید (PVDF)  با اندازه منفذ µm  22/0 قرار گرفت و تراوه حاصل از آن وارد فرایند نانوفیلتراسیون با غشاء پلی آمید با کات آف 400 دالتون گردید و فرایند مذکور تا زمان تغلیظ ترکیبات تغذیه‌ای ادامه یافت. پس از انجام فرایند غشایی، علاوه بر تعیین شاخص غالب گرفتگی توسط مدل هرمیا، خواص فزیکوشیمیایی آب کیوی مانند اسیدیته، مواد جامد محلول، کدورت، pH، ترکیبات پلی‌فنلی و فلاونوئیدی کل و خاصیت پاد‌اکسایندگی در هر مرحله سنجیده شده و مشخص گردید پیش‌تیمار ریزپالایش و سپس انجام فرایند نانوفیلتراسیون سبب تغلیظ ترکیات تغذیه‌ای گردید؛ به نحوی‌که با رسیدن به فاکتور غلظت حجمی برابر با 4، ترکیبات پلی‌فنلی 7 برابر (از حدود 0.0028 میلی‌گرم در 100 سی‌سی نمونه به حدود 0.02 میلی‌گرم در 100 سی‌سی نمونه) و ترکیبات فلاونوئیدی حدود 10 برابر (از حدود 0.164 میلی‌گرم در 100 سی‌سی نمونه به حدود 1.64 میلی‌گرم در 100 سی‌سی نمونه) تغلیظ گردیدند. همچنین مطالعه گرفتگی نشان داد که ریزپالایش به عنوان پیش تیمار، سبب کاهش ذرات معلق در آب کیوی شد و گرفتگی در غشای نانوفیلتراسیون را به تعویق انداخت.

 
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

The effect of microfiltration pretreatment on the concentration efficiency of kiwifruit juice

نویسندگان English

Amir Pourmoradian 1
Hossein Mirsaeedghazi 2
Seyyed-abbas Mousavi 3
1 Department of Food Technology, Faculty of Agricultural Technology, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Tehran, Iran.
2 Department of Food Technology, Faculty of Agricultural Technology, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Tehran, Iran
3 Department of Chemical and Petroleum Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

Kiwi has high antioxidant properties due to high amounts of ascorbic acid (vitamin C) and polyphenolic and flavonoid compounds and is widely consumed in the world. Kiwi juice is very popular due to its easy consumption and longer shelf life than its fruit. Processes such as concentration and clarification require the use of high temperatures or pressures, which cause the reduction of heat-sensitive compounds and the formation of undesirable compounds in the color, taste, and aroma of fruit juices. Nanofiltration is a suitable alternative for thermal processes in fruit juices due to its cost-effectiveness, high efficiency, no need for high temperature and pressure, and simplicity in carrying out the process. In this research, kiwifruit juice (variety of Hayward) was first subjected to a microfiltration process with a polyvinylidene difluoride (PVDF) membrane with a pore size of 0.22 µm and the permeate was entered into the nanofiltration process with a polyamide membrane with a cut-off of 400 Da and the process continued until the concentration of nutritional compounds. After the membrane process, in addition to determining the dominant fouling index by the Hermia model, the physicochemical properties of kiwi fruit juice such as acidity, total soluble solids, turbidity, pH, total polyphenolic and flavonoid compounds, and antioxidant properties were measured. Microfiltration and then performing the nanofiltration process resulted in the concentration of nutritional compounds that by reaching the volume concentration factor equal to 4, polyphenolic compounds increased 7 times (from about 0.0028 mg/100 cc sample to about 0.02 mg/100 cc sample) and flavonoid compounds increased about 10 times (from about 0.164 mg/100 cc sample to about 1.64 mg per 100 cc sample) were concentrated. Also, the fouling study showed that microfiltration as a pre-treatment caused the reduction of suspended particles in kiwifruit juice and delayed the fouling of the nanofiltration.

کلیدواژه‌ها English

Microfiltration
Membrane Process
Kiwifruit juice
Concentration
Nanofiltration
[1] M, Ghasemnejad, R, Gurbanalipour and J, Fattahi Moghadam, (2018). The effect of harvesting time on the            antioxidant capacity and storage quality of kiwifruit of the Hayward variety. - Behzra'i Keshavarzi Journal, Volume 13, Number 1, Spring 2018, p. 55
[2] Pal, R. S., Kumar, V. A., Arora, S., Sharma, A. K., Kumar, V., & Agrawal, S. (2015). Physicochemical and antioxidant properties of kiwifruit as a function of cultivar and fruit harvested month. Brazilian Archives of Biology and Technology, 58(2), 262–271. https://doi.org/10.1590/s1516-8913201500371
[3] Gurbuz, I. B., Ozkan, G., & Er, S. (2024). Exploring Kiwi Fruit Producers’ Climate Change Perceptions. Applied Fruit Science, 66(2), 475–483. https://doi.org/10.1007/s10341-023-01021-4
[4] Javadi, Shiddukht, and Nasiri, Seyed Mehdi. (2015). Application of acoustic method to estimate the firmness of kiwi fruit during storage. Journal of food science and technology (Iran), 13(59), 143-150. SID. https://sid.ir/paper/72355/fa
[5] Zolfaghari, Mahboobe, Sahari, Mohammad Ali, and Barzegar, Mohsen. (1390). Changes of mineral elements of some Iranian kiwi cultivars during cold storage. Journal of food science and technology (Iran), 8(29), 33-38. SID. https://sid.ir/paper/72193/fa
[6] Cassano, A., Donato, L., Conidi, C., & Drioli, E. (2008). Recovery of bioactive compounds in kiwifruit juice by ultrafiltration. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 9(4), 556–562. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2008.03.004
[7] Silva, S. S., Justi, M., Chagnoleau, J., Papaiconomou, N., Santos, A. O., Passos, H., Ferreira, A. M., & Fernandez, X. (2023). Using biobased solvents for the extraction of phenolic compounds from kiwifruit industry waste. 304(July 2022). https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.122344
[8] Wang, J., Vanga, S. K., & Raghavan, V. (2019). High-intensity ultrasound processing of kiwifruit juice: Effects on the ascorbic acid, total phenolics, flavonoids and antioxidant capacity. LWT, 107(August 2018), 299–307. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.03.024
[9] Soares, M. V. L., Alves Filho, E. G., Silva, L. M. A., Novotny, E. H., Canuto, K. M., Wurlitzer, N. J., Narain, N., & de Brito, E. S. (2017). Tracking thermal degradation on passion fruit juice through Nuclear Magnetic Resonance and chemometrics. Food Chemistry, 219, 1–6. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.09.127
[10] Alami, Azam, Imam Jomeh, Zahra, and Mirzaei, Habib Elah. (2011). The effect of concentration pressure and temperature on some quality characteristics of watermelon juice. Journal of food science and technology (Iran), 9(34), 37-44. SID. https://sid.ir/paper/71917/fa
[11] Zakipour-Molkabadi, Ismail, Hamidi Esfahani, Zohra, and Abbasi, Suleiman. (1389). Formulation of fruit roll from kiwi fruit waste. Journal of food science and technology (Iran), 6(4), 263-270. SID. https://sid.ir/paper/143470/fa
[12] Cassano, A., Conidi, C., & Drioli, E. (2010). Physico-chemical parameters of cactus pear (Opuntia ficus-indica) juice clarified by microfiltration and ultrafiltration processes. Desalination, 250(3), 1101–1104. https://doi.org/10.1016/j.desal.2009.09.117
[13] Parvarei, M, Khorshidian, N, Yousefi, M, Zendeboodi, F, Mirsaeedghazi, H. (2022). Effect of membrane clarification on the physicochemical properties of fruit juices: a review. Iranian Journal of Chemistry and Chemical Research, 41(10), 1-14. 10.30492/ijcce.2021.533304.4818
[14] Arriola, N. A., dos Santos, G. D., Prudêncio, E. S., Vitali, L., Petrus, J. C. C., & Castanho Amboni, R. D. M. (2014). Potential of nanofiltration for the concentration of bioactive compounds from watermelon juice. International Journal of Food Science & Technology, 49(9), 2052–2060. https://doi.org/10.1111/ijfs.12513
[15] Satyannarayana, K. V. V, Sandhya Rani, S. L., & Vinoth Kumar, R. (2023). Clarification of citrus fruit juices using microfiltration technique equipped with indigenously developed novel ceramic membrane. Journal of Food Science and Technology, 60(7), 2001–2011. https://doi.org/10.1007/s13197-023-05734-
[16] K. V. V. Satyannarayana and R. V. Kumar, “Tangential microfiltration of lime and pineapple juices using inexpensive tubular ceramic membrane and analysis of fouling mechanism,” Appl. Food Res., vol. 3, no. 1, Jun. 2023, doi: 10.1016/j.afres.2023.100284.
[17] Domingues, R. C. C., Ramos, A. A., Cardoso, V. L., & Reis, M. H. M. (2014). Microfiltration of passion fruit juice using hollow fibre membranes and evaluation of fouling mechanisms. Journal of Food Engineering, 121(1), 73–79. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2013.07.037
[18] Mejia, J. A. A., & Yáñez-Fernandez, J. (2021). Clarification processes of orange prickly pear juice (Opuntia spp.) by microfiltration. Membranes, 11(5). https://doi.org/10.3390/membranes11050354
[19] L. Liu, H. Zhang, X. Chen, Y. Wan, and J. Luo, “Deconstruction and reconstitution of fouling layer in decolorization of cane juice by nanofiltration membrane,” Adv. Membr., vol. 1, Jan. 2021, doi: 10.1016/j.advmem.2021.100010.