O mirtilo é uma fruta rica em antioxidantes, com conteúdo elevado de polifenois na casca e na polpa. Visando à concentração destes compostos, foi avaliado o desempenho de membranas de ultrafiltração (100 kDa) e nanofiltração (1 kDa), em diferentes condições de pressão e fator de concentração, comparando três diferentes alimentações: suco concentrado de mirtilo (65° Brix), resíduo de mirtilo e extrato obtido utilizando CO2 supercrítico. O resíduo de mirtilo apresentou maiores retenções de antioxidantes, compostos fenólicos e antocianinas. Para a análise de antioxidantes, o retentado apresentou o dobro da alimentação (83 ± 1,4 e 41 ± 0,0 µmol TE/g). Já para os fenólicos, o retido apresentou valor de 10,0 ± 0,7 e a alimentação de 5,9 ± 0,4 (ácido gálico (mg/g)). As antocianinas apresentaram maior retenção, sendo a alimentação com 4,7 ± 0,1 e o retentado 30,3 ± 2,0 (mg antocianinas/100g). Para as três análises realizadas, a concentração no permeado foi zero.