Por Mundoagro.cl el 10 julio, 2019

Tecnología de extracción basada en ultrasonido reutiliza residuos de la industria vitivinícola

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Con la mira puesta en la productividad y en extraer más y más de cada unidad el sector agrícola ha logrado, por un lado, satisfacer la demanda de cantidad de alimento pero, por otro, ha profundizado una lógica que va por completo a contramano de la sostenibilidad: la de operar mediante un sistema económico lineal, es decir de tomar, hacer y desechar. Como contracara desde hace algún tiempo ha surgido el concepto de economía circular, que busca una mayor sostenibilidad a través de las tres R: reducir, reutilizar y reciclar.

Pese a que gran parte de la industria vitivinícola lleva como estandarte el respeto del medioambiente, muchas de sus prácticas no escapan a este fenómeno. Eso fue lo que advirtió el investigador del Programa Institucional de Fomento a la Investigación, Desarrollo e Innovación (PIDi) de la Universidad Tecnológica Metropolitana, Dr. René Ruby. Según indica, con generación de grandes cantidades de residuo, como el orujo que corresponde a un 20% en peso de la masa total de uvas procesadas, la industria tendrá que buscar alternativas para no solo reducir el impacto ambiental de sus residuos sino aprovecharlos mediante la recuperación de compuestos de interés (principalmente compuestos fenólicos que tienen efectos positivos en la salud) que están presentes en el orujo de uva.

Dr. René Ruby, investigador de la Universidad Tecnológica Metropolitana

La investigación del Dr. René Ruby está basada en la integración de una nueva tecnología de extracción, el ultrasonido, que acoplado a procesos de separación por membranas, permite obtener moléculas o grupos de moléculas presentes en el orujo de uva con interés comercial para la industria alimentaria, cosmética o farmacéutica.

Esta investigación, financiada por un Fondo de Fomento al Desarrollo Científico y Tecnológico, permitiría a la industria vitivinícola utilizar lo que hoy es considerado basura. El Dr. Ruby señala que “el tratamiento de residuos tiene un impacto directo en la vida actual y futura de las personas. Por un lado, el reutilizar residuos permite abordar los nuevos conceptos de economía circular, es decir, disminuir el impacto de los residuos en el medio ambiente mediante una reducción de emisiones de CO2”. Además, agrega que “el recuperar compuestos de interés permite generar nuevas líneas de negocios en las empresas, mediante la valoración comercial de lo que hasta hoy no lo tenía, pues eran ‘residuos’”.

PROCESO DE ALTA EFICIENCIA

El método de extracción utilizado por el investigador ha resultado ser eficiente y “requiere una menor cantidad de soluciones de extracción, como el etanol, y las membranas han permitido fraccionar de manera eficaz los compuestos de interés y eliminar etanol a bajas temperaturas, manteniendo los efectos benéficos a la salud de los compuestos fenólicos”.

El proceso global consiste en una extracción asistida por ultrasonido acoplada a una microfiltración (MF) y posteriormente una nanofiltración (NF). El ultrasonido genera vibraciones en el líquido (agua y etanol) que producen pequeñas burbujas de aire, las que salen proyectadas a gran velocidad hacia la matriz vegetal para romperla y producir la liberación de los compuestos de interés, en un fenómeno llamado cavitación. El extracto obtenido, que es similar a un jugo turbio de uva, es sometido a una MF donde partículas de mayor tamaño (pectinas) quedan retenidas en la membrana obteniendo un extracto clarificado (sin partículas en suspensión).

El extracto clarificado es sometido a una NF donde los compuestos fenólicos quedan retenidos mientras los azúcares logran atravesar la membrana. Por lo tanto el proceso global permite la recuperación de tres compuestos de interés.

La tecnología de extracción asistida por ultrasonido (EAU) es considerada como una tecnología no convencional y ha sido publicada en diversas revistas científicas donde se muestran las ventajas en diversas matrices vegetales. Sin embargo, la extracción es solo una de las etapas necesarias para la obtención final de compuestos fenólicos, debido a que en la extracción también se obtienen otros compuestos como pectinas y azúcares simples (glucosa, fructosa y sacarosa) que deben ser separados del extracto.

En este sentido, la novedad de este no es solo la extracción de los compuestos de interés sino además la integración de EAU con procesos de separación por membranas (microfiltración y nanofiltración) que permitan recuperar pectinas, compuestos fenólicos y azúcares, así como la remoción del solvente utilizado (etanol) sin la necesidad de aplicar temperaturas que destruyan las propiedades benéficas de los compuestos fenólicos (capacidad antioxidante).

APLICACIONES EN LA INDUSTRIA

El orujo corresponde a un 20% en peso de la masa total de uvas procesadas.

De acuerdo a Ruby, los compuestos que están presentes en el orujo pueden tener aplicaciones en la industria de alimentos, cosmética o farmacéutica. Las pectinas son uno de los estabilizadores más versátiles disponibles y debido a sus atributos de gelificación, espesamiento y estabilización, se ha convertido en un aditivo esencial en la producción de muchos productos alimenticios como mermeladas, gelatinas y postres, preparados de frutas, bebidas, entre otros.

Por su parte, los compuestos fenólicos tienen diversas aplicaciones debido a sus propiedades antioxidantes que permiten ser protectores cardiovasculares, anti-inflamatorios, anti-microbianos e, incluso, anti-cancerígenos, según lo publicado en diversos trabajos científicos. Por lo tanto, son atractivos para la formulación de alimentos con carácter saludable o aplicaciones farmacéuticas o cosméticas. Por último, los azúcares simples pueden tener aplicaciones en formulación de alimentos o pueden ser utilizados como materia prima en la generación de combustible.

PERSPECTIVAS

El Dr. Ruby explica que es un proyecto aun en ejecución financiado por CONICYT a través de su instrumento de financiamiento llamado FONDECYT en el proyecto 11160131, y que tiene un carácter científico: resolver brechas de ciencia básica pensando en una aplicación futura. “Hasta la fecha las etapas unitarias proyectadas (extracción asistida por ultrasonido y fraccionamiento de los compuestos de interés mediante un sistema integrado de separación por membranas) se realizan a nivel laboratorio donde se validará cada una de las etapas y el proceso global a esta escala. Posteriormente, mediante la postulación a otro tipo de instrumentos de financiamiento (FONDEF, CORFO, fondos regionales, financiamiento directo de una industria, etc.) se podrá
desarrollar escalamiento y la validación en terreno de esta tecnología”.

Además de ser un aporte para la industria y al medio ambiente, con esta innovación el Dr. Ruby desea generar conciencia en la población respecto a la generación y reutilización de residuos, ya sea en los hogares o industrias. “Que vean este proyecto como un ejemplo de revalorización y aprovechamiento de lo que hoy se elimina, incentivando a las nuevas generaciones a innovar en la reutilización de residuos en base a una economía circular”, pues asegura que “es como sacar un diamante desde la basura”.
 

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