Academic literature on the topic 'Osmotic dehydration spent solutions'

Abstract: The objective of this work was to evaluate the reuse of sucrose syrup in pineapple (Ananas comosus) osmotic dehydration and the application of the spent solution in fruit dragée formulation. Osmotic dehydration trials were performed in five cycles (65° Brix/45°C/3 hours), directly reusing the osmotic solution, with only one intermediate reconditioning step. Variations in osmotic solution properties and in dehydration parameters were observed, as well as a low microbial load in the system. The spent solution was rich in vitamin C (30 mg 100 g-1). Pineapple dragée covered with red fruits and acai powders were obtained with the reconditioned spent solution used as an adhesion solution. The dragée presented high levels of vitamin C (176 mg 100 g-1), polyphenols (154 mg GAE 100-1 g), carotenoids (220 μg 100 g-1), and potassium (330 mg 100 g-1). The product showed good sensory acceptance and purchase intention. Reusing sucrose syrup is technically feasible during pineapple osmotic dehydration, as is the application of the spent solution as an ingredient in fruit dragée production.

In this paper the re-use of osmotic solution after osmotic treatment has been studied. A large amount of used osmotic solution remaining after the process is one of the major unsolved problems of osmotic treatment process. This problem has both ecological and economic aspects that should be concerned.Pork meat cubes were treated in three different osmotic solutions diluted with distilled water (R1 -sugar beet molasses, R2 – solution of salt and sucrose and R3 - combination of R1 and R2 solutions in a 1:1 mass ratio). Osmotic process has been observed during 5 hours, at temperature of 35oC and atmospheric pressure. Osmotic treatment has been performed simultaneously in concentrated solutions and diluted solutions (dilutions were obtained by mixing the solution and water in the mass ratio of 7:1 and 3:1). Parameters monitored during osmotic treatment were: dry mater content (DMC), water loss (WL), solid gain (SG) and osmotic dehydration efficiency index (DEI).Maximum values of these parameters were obtained in the dehydration with concentrated solutions, while recorded values in diluted solutions were much lower.The results show that the least effect on the osmotic process efficiency, when the osmotic concentration is lowered, has been observed for solution R3. This conclusion indicates that molasses is good osmotic solution with the possibility of re-using in successive processes of osmotic dehydration, with minimal treatment of reconstitution to original values of concentration.

This study investigates the influence of polyol compounds (sorbitol and erythritol) on the osmotic dehydration process of pomegranate seeds. The efficacy of the osmotic dehydration process was estimated based on the determination of water loss, weight reduction, solid gain, and effective diffusivity and also through a comparison of the results obtained between sucrose and polyol osmotic solutions. Response surface methodology was used to optimize the osmotic process. Quality attributes of pomegranate seeds were determined through the assessment of physical (texture and color) characteristics. This innovative research applies alternative solutions in the osmotic process, which until now, have not been commonly used in the osmotic dehydration of pomegranate seeds processing by researchers worldwide. Results revealed the excellent correlation of experimental values with the model. Erythritol and sorbitol exhibit stronger efficiency than sucrose. However, erythritol was not satisfactory due to the high solid gain. Therefore, the sorbitol osmotic agent seems to be the most suitable for the osmotic dehydration of pomegranate seeds. The optimal condition for maximum water loss (38.61%), weight reduction (37.77%), and effective diffusivity (4.01 × 10−8 m2/s) and minimum solid gain (−0.37%) were 13.03 min, 27.77 °Brix, and 37.7 °C, using a sorbitol solution. Results of texture and color revealed the major impact of erythritol and sorbitol osmotic agents on seed characteristics during the osmotic dehydration process.

Influence of preliminary osmotic dehydration on drying kinetics and final quality of carrot (Daucus carotaL.)This paper concerns convective drying of carrot preliminary dehydrated in aqueous solutions of three types of osmotic agents (sucrose, fructose, glucose). Three solution concentrations (20, 40 and 60%) were examined to work out efficient conditions of osmotic dewatering. The parameters such as water loss (WL), solid gain (SG) and osmotic drying rate (ODR) indicating the real efficiency of osmotic dehydrations (OD) were determined. The samples dehydrated with osmotic solutions underwent further convective drying to analyze influence of dehydration process on drying kinetics and final products quality. The quality of products was assessed on the basis of visual appearance of the samples and colorimetric measurements. It was found that osmotic pretreatment improves significantly the final product quality as the samples were less deformed and their colour was better preserved compared to samples, which had not been preliminarily dehydrated. Preliminary dehydration, however, did not influence significantly the overall drying time of the samples.

Chesnut and pumpkin fruits were dehydrated with osmotic solutions of sucrose and NaCl at 25°C. These food materials have different structure, composition and porosity. Water loss and solids gain kinetics were experimentally determined and modeled using a diffusional model. In spite of the several mass transfer mechanisms taking place along with diffusion during osmotic dehydration, the modeling was satisfactory and involved effective coefficients of diffusion useful to quantify the different mass transfer fluxes. Water and sucrose transfer rates during osmotic dehydration with sucrose solutions are independent on the initial food material characteristics; however they seem to be related with the permeability of these components to a sucrose layer formed in the surface of the samples. In the case of osmotic dehydration with sodium chloride solutions, the coefficients of diffusion show a dependence on food material characteristic and higher values of these coefficients for pumpkin (more porous material) were found.

El procesado de alimentos conlleva, en mayoría de los casos, la generación de subproductos o residuos que pueden ser reutilizados o revalorizados mediante la utilización de técnicas de separación por membrana. Estas técnicas ofrecen la posibilidad de tratar las soluciones en condiciones de operación muy suaves, y no comportan en mayoría de las ocasiones, una alteración de los componentes a recuperar. Actualmente, las técnicas de separación por membrana, debido a su alta calidad y relativamente bajos costes, se encuentran completamente integradas en la mayoría de procesos productivos que requieren de una etapa de separación. Sin embargo, la investigación en el área de las técnicas de separación por membrana sigue abriendo nuevos campos de aplicación, que surgen con la mejora de las condiciones tecnológicas de los equipos y la posibilidad de obtener nuevas membranas adaptables a necesidades específicas.

En concreto, en este proyecto se utilizaron técnicas de separación por membranas para concentrar soluciones de azúcar procedentes de deshidratación osmótica (en adelante OD). El principal objetivo fue estudiar el potencial de varias técnicas de separación, haciendo hincapié en los flujos obtenidos durante la reconcentración y en la calidad de la solución reconcentrada.

La deshidratación osmótica es un tratamiento que permite una eliminación parcial del agua en un alimento y/o la incorporación de solutos de una manera controlada, respetando la calidad inicial del producto. El proceso consiste en introducir los alimentos en una solución hipertónica, controlando las condiciones de operación para favorecer, en mayor o menor grado la incorporación de solutos y la deshidratación del alimento. La aplicación de OD puede resultar en la mejora de las propiedades nutricionales y funcionales de los alimentos y en la reducción de la energía requerida para la deshidratación. El principal problema de la aplicación industrial de la OD radica en la gestión de la solución procedente del proceso. La reutilización de esta solución plantea una doble ventaja: primero desde el punto de vista ambiental, ya que se elimina un efluente del proceso que a menudo no puede ser vertido directamente, y segundo el ahorro económico que representa la recuperación de las materias primas que muchas veces contienen solutos de importante valor económico.

Los métodos de separación por membrana utilizados para recuperar las soluciones de OD fueron los siguientes: nanofiltración, osmosis directa y destilación osmótica por membranas. La nanofiltración (NF) presenta altos niveles de retención y un menor gasto de energía que la osmosis inversa, y en la industria azucarera se aplica como uno de los pasos en la clarificación y concentración de jarabes. En los procesos de contactores de membranas: osmosis directa (DO) y destilación osmótica por membranas (OMD), a diferencia de los procesos basados en el tamizaje, el flujo depende solamente de la diferencia de potencial osmótico. Las únicas presiones hidráulicas requeridas son las necesarias para bombear la solución de azúcar y la solución osmótica hasta la superficie de la membrana. Estas características hacen que estos procesos presenten como muy prometedores para la reconcentración de soluciones de azúcar de concentraciones elevadas.

Los experimentos de filtración se llevaron a cabo utilizando plantas piloto diseñadas y construidas expresamente para el presente proyecto. Durante todos los procesos de separación por membranas, se empleó como solución modelo una solución de sacarosa a diferentes concentraciones (5-60 ºBrix), debido a que las soluciones aplicadas en la deshidratación osmótica de frutas son habitualmente soluciones de azucares (sacarosa, glucosa o jarabes).

Durante los experimentos de NF se evaluó el funcionamiento de las membranas planas: Desal5 DK (GE- Osmonics), MPF-34 (Koch Membrane), NFT-50 (DSS) y tubulares: MPT-34 (Koch Membrane) y AFC 80 (PCIMembranes). Además de la solución de azúcar de diferentes concentraciones (5-20 ºBrix), se concentraron zumos de pera y manzana.


La reconcentración mediante osmosis directa se realizó utilizando dos modos de operación: off-site e on-site. En el modo off-site, la reconcentración por ósmosis directa se llevó a cabo en una planta de filtración provista de un módulo plano o tubular, dependiendo de la membrana. En el módulo se llevó a cabo la concentración. En el modo on-site, la deshidratación se realizaba conjuntamente con la reconcentración de la solución osmótica. La solución de reconcentración de la osmosis directa en off-site (offsiteDO) fue NaCl, mientras la solución de reconcentración de la osmosis directa on-site (on-site DO) fue una solución de sacarosa más concentrada que la solución osmótica (60 para una solución osmótica de 40 y 68 para una solución de 50 ºBrix). Para garantizar el flujo de agua entre las dos soluciones y altas retenciones de azúcar durante la off-site DO, se utilizaron membranas de NF planas (Desal5-DK y MPF-34) y tubulares (MPT-34 y AFC80). La reconcentración por osmosis directa on-site se levó a cabo empleando una membrana de microfiltración (Durapore, Millipore), ya que la solución de reconcentración (SS) es la misma que la solución osmótica y la alta viscosidad de la SS restringe mucho el flujo de agua si se utiliza una membrana más densa.

En la deshidratación por membranas (OMD) se utilizaron membranas hidrófobas (11806, Sartorius) que presentan una retención teórica del 100 %. Se comparó el rendimiento de dos soluciones de reconcentración: NaCl y CaCl2.

Con el fin de obtener información referente a la influencia de las propiedades de las membranas sobre el desarrollo del proceso de concentración de las soluciones procedentes de la deshidratación osmótica, se realizó un estudio detallado de las propiedades de las membranas aplicadas mediante AFM, SEM, FTIR, ángulo de contacto y medidas de potencial zeta. Con la finalidad de generar soluciones osmóticas para someterlas a reconcentración, y también para disponer de productos procedentes de deshidratación osmótica con soluciones frescas que pudieran compararse con aquellas procedentes de OD con solución reconcentrada, se deshidrataron diferentes lotes de manzana (Granny Smith) con soluciones de sacarosa de 40, 50 y 60 ºBrix. Estas pruebas permitieron determinar también el tímelo de operación para una máxima pérdida de agua con relativamente poca impregnación de las manzanas. Después de cada experimento se analizaron los siguientes parámetros: concentración de azúcar, pH, absorbancia a 420 nm de las soluciones y humedad de las manzanas.

La nanofiltración, aplicada en la primera fase del presente estudio, resultó ser viable solamente para la reconcentración de soluciones de concentraciones hasta 24 ºBrix. El aumento de la temperatura de 25 hasta 35 ºC para las dos membranas tubulares ocasionó un incremento del flujo de permeado, y el mismo efecto tuvo el aumento de presión transmembranaria de 8 a 12 bar.

Se comprobó que el factor más importante para la eficacia del proceso es disponer de una membrana que combine altos flujos y retenciones durante el proceso. La deposición de las partículas de sacarosa y/o los zumos se caracterizó mediante SEM y la topología de la capa filtrante de la membrana se identificó usando AFM. La topología de la capa filtrante de las membranas era diferente para cada una de ellas, a pesar de que todas estaban preparadas con el mismo material (poliamida). En las imágenes de los cortes transversales de las membranas realizados con SEM, se observaron los cambios en la estructura de las membranas producidos por la aplicación de presión durante los experimentos y las altas temperaturas empleadas durante su acondicionamiento. Gracias a las imágenes de SEM se pudo verificar también la eficacia del proceso de acondicionamiento de membranas.

A diferencia de NF, tanto la ósmosis directa como la destilación osmótica por membrana permiten la reconcentración de soluciones concentradas de sacarosa (hasta60 ºBrix). La eficacia de estas dos últimas técnicas se evaluó en unción de los flujos de agua obtenidos.

El sistema de ósmosis directa on-site propuesto para la reconcentración de las soluciones de OD permitió reutilizar las soluciones osmóticas como mínimo cuatro veces. Para la solución osmótica de 40 ºBrix la humedad de las manzanas fue similar utilizando solución fresca o reconcentrada. En cambio, una solución osmótica de 50 ºBrix, la pérdida de agua de las manzanas fue mayor cuando la deshidratación osmótica se llevó a cabo con reconcentración on-site de la solución osmótica. Los análisis de concentración de azúcar de las soluciones osmóticas y de la solución de reconcentración indican que la membrana elegida para los experimentos facilita el transporte óptimo de solutos y agua entre las dos soluciones. Además, el sistema de reconcentración por membrana propuesto es muy sencillo y de bajo coste porque no requiere presurización.

La osmosis directa en off-site proporcionó flujos mucho mayores que los obtenidos con el sistema on-site (1.3 kg/m2h para la solución osmótica de 50 ºBrix respecto a 0.0023 kg/m2h durante on-site DO para la misma solución). Sin embargo, el transporte de solutos de la solución de reconcentración hacía la solución osmótica puede ser considerado un obstáculo para su aplicación a escala industrial.

Los flujos de agua más elevados fueron obtenidos utilizando la OMD (2.01 kg/m2h para la solución osmótica de 50 ºBrix y con CaCl2 con la solución de reconcentración). Otra gran ventaja de este proceso es la retención de solutos que proporciona, hecho confirmado por los análisis realizados.

El estudio sobre el transporte durante los procesos de contactores de membranas indicó que la viscosidad es la propiedad limitante para la solución osmótica y la actividad de agua/alta presión osmótica como la propiedad más importante a la hora de elegir una solución de reconcentración. Para todos los procesos de separación aplicados, el aumento de la concentración de azúcar de la solución osmótica comporta una disminución notable del flujo de agua.

El desarrollo de un posible proceso de deshidratación osmótica con una etapa de reconcentración de la solución osmótica mediante procesos con contactores de membrana ha permitido calcular el área requerida para realizar la reconcentración: 3.6,9.7, 1608 m2 para OMD, off-site DO e on-site DO, respectivamente.

Las conclusiones del trabajo confirman la posibilidad de utilizar procesos por membrana para realizar la reconcentración de soluciones osmóticas. No obstante se ha constatado que técnicas más tradicionales basadas en diferencias de presión (NF) no son

La disidratazione osmotica è una tecnica che permette la riduzione del contenuto d’acqua di un alimento mediante l’immersione dello stesso in una soluzione ad alta pressione osmotica. La differenza in pressione osmotica genera due flussi opposti tra l’alimento e la soluzione osmotica portando a perdita di acqua e contemporaneo arricchimento dell’alimento immerso. Inoltre, utilizzando soluzioni osmotiche con succhi concentrati a base di frutta è possibile migliorare le caratteristiche organolettiche e la composizione del prodotto finale. Infatti, oggigiorno i trend mostrano sempre di più un interesse dei consumatori nei confronti di alimenti funzionali o arricchiti. Tra i composti più noti per la loro attività antiossidante, i polifenoli sono un gruppo eterogeneo di composti che si possono trovare naturalmente in svariati frutti e che mostrano un’elevata capacità antiossidante nei confronti di specie reattive (ROS, RNS). Frutti come il mirtillo (Vaccinium myrtillus) e l’aronia (Aronia melanocarpa) sono particolarmente ricchi in polifenoli, in particolare in antocianine. L’applicazione di un trattamento di disidratazione osmotica precedente all'essiccamento ha dimostrato essere un’ottima tecnica per ottenere un prodotto finale disidratato ed arricchito. Mediante la disidratazione osmotica è possibile ottenere un a importante riduzione del contenuto iniziale d'acqua dell’alimento, riducendo anche i successivi tempi e costi di essiccamento. Lo zucchero presente nelle soluzioni osmotiche protegge l’alimento da modificazioni ,come l’imbrunimento, mantenendo il colore brillante. Inoltre, l’utilizzo di soluzioni osmotiche a base di aronia e mirtillo ha mostrato un aumento della quantità totale di polifenoli e, di conseguenza anche dell’attività antiossidante, che si sono mantenuti tali anche dopo l’essiccamento.

The response of Day Eight equine embryos to saccharide solutions was investigated as a first step in their potential use as non-permeating cryoprotective agents. Embryos were exposured to seven increasing concentrations of either sucrose or galactose at a temperature of 22°, 30° or 37°C. Each embryo was then rehydrated by exposing it to the same solutions in reverse. Embryos underwent osmotic dehydration, independent of treatment group, but embryo size had a significant effect on the response pattern. Embryos < 500µm dehydrated osmotically to 20% of their original volume. Those > 500µm exhibited a delayed response and only dehydrated to 40% of their original volume. When placed into decreasing concentrations, embryos partially rehydrated. Pre- and post-treatment embryo quality was compared and embryos were stained to determine the amount of apoptosis, with no difference in embryo survival between treatments. Results indicate that saccharides show promise for use in equine embryos < 500µm.
Ontario Veterinary College, Equine Guelph, Partnar Animal Health

The effects of saccharide additives on the dehydration and drying properties as well as the quality properties of dried kiwi fruit products were investigated. Sliced kiwi fruits were soaked and dehydrated in citric acid, glucose, sucrose and the pH-adjusted sugar solutions, individually. Osmotic dehydration and drying kinetic parameters were calculated using exponential models. Drying rate constants and water activities of dried kiwi fruits with osmotic dehydration were superior to those without osmotic dehydration. Soaking solutions with a lower pH led to a decrease in lightness. However, soaking sokution pH had no significant effect on the water activity or drying kinetics. Keywords: drying; kinetics; kiwi fruit; osmotic dehydration