La chiarificazione dei succhi di frutta influenza direttamente qualità visiva, stabilità microbiologica, proprietà sensoriali e conservabilità del prodotto finale. Nel caso dei succhi ricchi di composti bioattivi, come il succo di amarena, i benefici non si fermano qui: oltre a garantire limpidezza e uniformità, questo processo serve a preservare il contenuto di polifenoli, antociani e antiossidanti responsabili delle proprietà nutraceutiche del prodotto.
Negli ultimi anni, l’interesse verso tecnologie di lavorazione meno invasive e più sostenibili ha favorito lo sviluppo di processi a membrana, considerati una valida alternativa ai tradizionali trattamenti multistadio che prevedono centrifugazione, filtrazione convenzionale e chiarificanti chimici. Le tecniche di microfiltrazione consentono infatti di operare a basse temperature e con consumi energetici ridotti, mantenendo elevata la qualità nutrizionale del succo.
Tuttavia, l’efficienza di questi sistemi è fortemente limitata dal fenomeno delle incrostazione della membrana, ovvero dall’accumulo progressivo di particelle e macromolecole sulla superficie filtrante o all’interno dei pori. Questo fenomeno provoca una diminuzione del flusso, un aumento delle resistenze idrauliche e maggiori costi di gestione e pulizia dell’impianto.
L’articolo pubblicato su «Chemical Engineering Communications» analizza il processo di formazione delle incrostazioni durante la chiarificazione del succo di amarena, concentrandosi in particolare sull’effetto di un pretrattamento enzimatico a base di pectinasi. I ricercatori hanno confrontato campioni trattati con pectinasi e campioni non trattati utilizzando una membrana piana in polietersulfone (PES) con porosità di 0,4 μm.
Le prove sperimentali sono state condotte a diversi flussi, compresi tra 8 e 52 L m−2 h−1, e a pressioni transmembrana relativamente basse, comprese tra 0,03 e 0,35 bar. Per interpretare quantitativamente il fenomeno, l’analisi si basa sulla legge di Darcy, impiegata per scomporre la resistenza idraulica totale in tre contributi principali: resistenza dovuta alla formazione dell’incrostazione superficiale, resistenza da occlusione dei pori della membrana e resistenza intrinseca del fluido.
Questo approccio consente di comprendere in che modo i parametri operativi e il pretrattamento alterino il comportamento del sistema filtrante. I risultati mostrano che il flusso rappresenta il fattore dominante nel determinare tutte le componenti della resistenza idraulica. All’aumentare del flusso, la formazione dello strato superficiale di deposito diventa il meccanismo prevalente indipendentemente dalla presenza dell’enzima.
In altre parole, a elevate condizioni operative, il fouling è governato soprattutto dall’accumulo di particelle sulla superficie della membrana. Il pretrattamento enzimatico, invece, modifica in modo significativo la distribuzione dell’incrostazione: riduce la resistenza associata al fluido ma aumenta quella legata al pore blocking. Questo comportamento suggerisce che la degradazione delle pectine da parte della pectinasi produca particelle più piccole e maggiormente capaci di penetrare nei pori della membrana.
Un contributo importante dello studio è lo sviluppo di un modello multiscala capace di descrivere simultaneamente la formazione dell’incrostazione e il blocco dei pori. I parametri del modello sono stati ottimizzati mediante confronto con i dati sperimentali, ottenendo un’elevata accuratezza predittiva. In particolare, il modello ha raggiunto coefficienti di determinazione pari a 0,99 per il succo non trattato e 0,82 per quello sottoposto a trattamento enzimatico, dimostrando una buona capacità di rappresentare i fenomeni osservati.
Nel complesso, il lavoro fornisce indicazioni utili per ottimizzare i processi di chiarificazione del succo di amarena mediante membrane. La comprensione dettagliata delle resistenze idrauliche e dei meccanismi di formazione di incrostazioni permette infatti di individuare condizioni operative più sostenibili ed efficienti.
Fonte: Mohammadi, M., Helchi, S., Emamshoushtari, M. M., Chaaben, A., Niakan, S., Rahaie, N., … Pajoum Shariati, F. (2026). Effect of enzymatic pretreatment and different fluxes on membrane fouling resistances during sour cherry juice filtration. Chemical Engineering Communications, 213(8), 1577–1589. https://doi.org/10.1080/00986445.2026.2613277
Fonte immagine: Whole Food Market
Melissa Venturi
Dottoressa di Ricerca in Scienze e Tecnologie Agrarie, Ambientali e Alimentari - Arboricoltura Generale e Coltivazioni Arboree - Bologna, IT
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