Resumen
La economía actual avanza hacia un modelo circular, promoviendo la valorización de residuos industriales. Entre ellos destacan los compuestos fenólicos de alto valor añadido presentes en residuos agroalimentarios, como los generados en la industria citrícola. Durante la producción de zumo de naranja y gajos de mandarina se generan grandes cantidades de residuos sólidos (piel y pulpa) y aguas residuales, respectivamente. Estos residuos, ricos en polifenoles con propiedades antioxidantes pero también fitotóxicos, suponen un reto ambiental y una oportunidad para la obtención de subproductos valiosos.
Esta Tesis Doctoral, titulada "Recuperación y concentración de compuestos bioactivos de elevado valor a partir de residuos generados en la industria de cítricos mediante tecnologías emergentes de membrana", se centró en recuperar polifenoles combinando tecnologías de membrana aplicadas a dos tipos de residuos: sólido de naranja y agua residual de mandarina.
Primero se optimizó un proceso de extracción sólido-líquido para el residuo de naranja, evaluando extracciones acuosas e hidroalcohólicas. Las condiciones óptimas para la extracción acuosa fueron con ultrasonidos, proporción 1:10 (masa/volumen), 80°C y 10 min; para la hidroalcohólica, etanol/agua al 65%, sin ultrasonidos, a 40°C durante 1 h. La variedad "Navel" fue la más eficiente, y la hesperidina el compuesto predominante. En el caso del agua residual de mandarina, al ser líquido, no se realizó extracción previa.
A continuación, se aplicó un pretratamiento de ultrafiltración (UF) para eliminar pectinas y reducir el ensuciamiento posterior. En mandarina, la membrana de 5 kDa a 3 bar eliminó un 63% de pectinas con solo un 5% de rechazo de polifenoles. En naranja, la mejor opción fue una membrana de 10 kDa a 3 bar, que eliminó el 50% de pectinas con un 6% de rechazo de flavonoides. En ambos casos fue necesaria limpieza química con Ultrasil.
Posteriormente, se concentraron los polifenoles presentes en el permeado tras la UF. En mandarina se compararon nanofiltración (NF), ósmosis directa (FO) y destilación por membrana (MD). La NF con membrana NF270 a 10 bar logró un factor de reducción de volumen (VRF) de 2.5 en 3.4 h y duplicó la pureza de flavonoides. La FO, usando NaCl como disolución de arrastre, alcanzó un VRF de 2 y un factor de concentración (CF) de 2.02 en 96 h, requiriendo limpieza con agua caliente a 40°C. En MD, se usó una membrana de 0.2 ¿¿m y un gradiente térmico de 32.4°C, alcanzando un VRF de 2 y CF de 1.98 en 20.7 h, sin requerir limpieza química. Para el concentrado de naranja, se utilizó FO con CF de 2.03, repitiendo el mismo protocolo de limpieza.
Finalmente, se purificaron los polifenoles de ambos concentrados de FO mediante la resina no iónica MN200, evaluando distintas concentraciones. La óptima fue de 20 g·L¿¹, logrando una separación eficaz de flavonoides (hesperidina, narirutina) respecto a compuestos no deseados. Se obtuvieron porcentajes de recuperación de fenoles totales, azúcares y pectinas del 81.9%, 5.4% y 3.5% para mandarina, y 64.5%, 3.6% y 2.9% para naranja, respectivamente.
