Obtenção de extrato aquoso de erva mate (Ilex paraguariensis) clarificado por ultrafiltração

Abstract

Resumo: A erva mate (Ilex paraguariensis St. Hilaire) é uma planta típica de regiões subtropicais da América do Sul, amplamente utilizada no Brasil, Paraguai, Uruguai e Argentina. O mate é uma bebida consumida em alguns países da América do Sul, que possui altos teores de compostos bioativos como compostos fenólicos, metilxantinas e saponinas, bem como apresenta elevada atividade antioxidante. O processamento de bebidas com uso da tecnologia de membranas visando aumentar sua limpidez apresenta elevado potencial e eficiência. No presente trabalho foram obtidas infusões de erva mate por meio de extrações aquosas, onde avaliou-se o efeito do tempo e da temperatura. A extração com maior rendimento de compostos fenólicos totais foi clarificada utilizando membrana polimérica de polietersulfona com retenção nominal de 50 kDa, avaliando-se o efeito das variações da pressão transmembrana e da frequência de agitação mecânica no fluxo final de permeado, nas resistências e na perda de compostos fenólicos. A cinética da extração de compostos fenólicos apresentou estabilização por volta dos 35 minutos. Na otimização da extração de compostos fenólicos do extrato aquoso de folhas de erva mate foi verificado que uma possível condição ótima de trabalho ocorre no binômio tempo/temperatura de 11,95 minutos e 92ºC. A segunda etapa consecutiva de extração de compostos fenólicos não se mostrou viável, apresentando uma taxa de recuperação de 18,90% em relação à primeira extração. O produto clarificado obtido pela ultrafiltração apresentou elevada limpidez e cor amarelo ouro, com elevada transmissão de compostos fenólicos. O fluxo de permeado final apresentou valores entre 3,99 e 10,20 kg/h.m2, sendo maior para pressões mais elevadas, enquanto que a agitação no tanque de alimentação não apresentou efeitos significativos. O efeito resistivo preponderante foi a resistência devido à camada polarizada, com uma contribuição média de 44,7% em relação à resistência total, seguida da resistência devido a membrana que contribui em média com 36,7%. A resistência devido ao fouling apresentou uma moderada participação na resistência sofrida pelo fluxo de permeado, com participação de apenas 18,5% da resistência total, em média. O modelo de renovação de superfície se ajustou bem aos dados experimentais, apresentando R2 em torno de 86,56%. Palavras-chave: compostos fenólicos, processos de separação por membranas, infusões.

Abstract: Yerba mate (Ilex paraguariensis St. Hilaire) is a typical plant of subtropical regions of South America, it is widely used in Brazil, Paraguay, Uruguay and Argentina. Mate is a beverage consumed in some countries of South America, which has high content of bioactive compounds such as phenolics, saponins and methylxanthines, thus presenting high antioxidant activity. The beverage processing with the use of membrane technology seeking enhance clarity, presents high potential and efficiency. In the present work yerba mate infusions were obtained by aqueous extraction, which it was assessed the effect of time and temperature. The extract with highest extraction yield of total phenolic compounds was clarified using polyethersulfone polymer membrane with nominal retention of 50 kDa, evaluating the effect of changes in transmembrane pressure and frequency of mechanical agitation at the end flow, resistance and loss of phenolic compounds. The extraction kinetics of phenolic compounds reached stabilization in time 35 minutes. The extraction optimization of phenolic compounds from the aqueous extract of yerba mate leaves presented a optimum condition at the binomial time/temperature of 11.95 minutes and 92ºC. The second consecutive stage extraction of phenolic compounds was not viable with a recovery rate of 18.90% compared with the first extraction. The clarified product obtained by ultrafiltration showed high clarity and color of goldenrod with high transmission of phenolic compounds. The final flux showed values between 3.99 and 10.20 kg/h.m2, it was verified the increase in flux when higher pressure was applied, while the stirring showed no significant effects. The predominantly resistive effect was attributed to polarized layer, with average of 44.7% contribution to the total resistance followed by the membrane resistance that contributed 36.7% of the total resistance. The resistance due to the fouling showed low participation in the total resistance, only 18.5%. The surface renewal model showed good adjusted to the experimental data, the model presented R2 around 86.56%. Keywords: phenolic compounds, membrane separation processes, infusions.