L'arca olearia

Gli ultrasuoni nel processo di estrazione dell’olio extravergine di oliva

L’applicazione degli ultrasuoni può rappresentare un primo passo concreto verso un processo pienamente continuo in grado di rivoluzionare gli aspetti costruttivi delle macchine olearie? Dalle prove pilota allo scale up industriale. L'esperienza dell'Università di Bari in Molise

01 maggio 2015 | Maria Lisa Clodoveo, Pasquale Crupi, Tiziana Dipalmo

Ad aprile 2013 la testata Teatro Naturale aveva divulgato i risultati di prove sperimentali condotte su scala pilota dai ricercatori di Scienze e Tecnologie Alimentari del Dipartimento di Scienze Agro-Ambientali e Territoriali dell’Università degli Studi di Bari (Aumentare la resa di estrazione in frantoio grazie agli ultrasuoni) relative all’impiego degli ultrasuoni nel processo di elaborazione degli oli extravergini di oliva.

Nell’arco dei due anni successivi, grazie al finanziamento della Regione Molise, Misura 1.2.4 del P.S.R., un gruppo di aziende molisane, con capofila l'azienda Olio Aloia sas di Colletorto (CB), in collaborazione con l’Università degli Studi di Bari, l’Alfa Laval- Olive Oil e WEAL srl, ha contribuito alla progettazione, realizzazione, collaudo e messa a punto di un sistema innovativo ad ultrasuoni per la produzione di olio extra vergine di oliva ad elevato valore nutrizionale e a ridotto impatto ambientale.

Figura 1 Prototipo di scambiatore di calore combinato con sonde ad ultrasuoni

Il progetto dal titolo, “ULTRA DOP -OLIVE OIL”, ha generato quale risultato un prototipo di scambiatore di calore combinato con sonde ad ultrasuoni collocabile a valle del frangitore, in grado di preriscaldare e sonicare la pasta di olive prima di una breve passaggio in gramola. Lo studio fluidodinamico per il dimensionamento dell'impianto è stato condotto dal Prof. Riccardo Amirante del Politecnico di Bari.
L’esigenza di ricerca che ha portato all’impiego di una tecnologia emergente, con azioni essenzialmente meccaniche sulla pasta olearia, è nata dall’osservazione dei limiti presenti nell’attuale processo di elaborazione dell’olio extravergine di oliva.
L’osservazione è nata dal fatto che nei cosiddetti sistemi definiti "continui” tra due delle tre macchine che compongono il sistema, frangitore meccanico e decanter, si trova la gramola, una macchina che lavora in batch. La gramola rappresenta dunque l’anello debole della catena del sistema continuo.

Attualmente il metodo utilizzato per garantire continuità al processo, senza interrompere l'attività delle macchine a monte e a valle della gramola, consiste nel porre più macchine gramolatrici in parallelo.
È necessario rispondere alle mutate esigenze del mercato, offrendo impianti ad alta efficienza lavorativa ed energetica, in grado di assicurare redditi adeguati ai frantoiani, anche limitando i costi di investimento (con un numero minore di gramole) e di gestione (minori consumi) dell'impianto, riducendo i tempi di processo ed ottimizzando la capacità lavorativa delle macchine. Per raggiungere questi obiettivi, possono essere impiegate tecnologie emergenti come ultrasuoni e microonde:
- La gramolazione delle olive appartiene al passato, il futuro sono le microonde
- Dalla teoria all'applicazione industriale. Ecco come le microonde possono entrare in frantoio
Gli ultrasuoni sono una forma di energia generata dalle onde sonore di frequenze superiori a 16 kHz. Manifestano sia una azione meccanica, dovuta ai fenomeni di cavitazione, sia una azione termica dovuta all’assorbimento dell’energia dell’onda nel mezzo.
La cavitazione è il fenomeno fisico che conduce alla formazione e attività di cavità all’interno di un liquido quando questo venga sottoposto all’azione di onde di pressione e depressione ad altissima velocità generate da ultrasuoni ad un intenso campo ultrasonoro. Durante la fase di depressione si crea, all’interno del liquido, una moltitudine di bollicine. Durante la seconda fase di compressione ultrasonora, l’enorme pressione esercitata sulla bollicina decomprime la stessa fino a farla implodere, cioè collassare su se stessa. L'energia che si accumula durante la crescita della bolla di vapore viene rilasciata durante la sua successiva implosione. L'implosione delle bolle di cavitazione genera la rottura delle pareti delle cellule della pasta di olive e la diffusione del contenuto cellulare.

L'effetto termico è dovuto all’assorbimento dell’energia cinetica delle onde ultrasoniche da parte del mezzo, ad esempio un tessuto vegetale.

Il prototipo testato, per la prima volta costruito ed installato in un impianto in scala reale, nonostante una campagna olearia che non ha brillato per abbondanza di materia prima, ha consentito di ottenere:
Rese soddisfacenti nella metà del tempo convenzionale
Un minor impiego di risorse grazie all’elevata efficienza energetica degli ultrasuoni
L’impiego della metà del parco gramole presenti in frantoio
Buone caratteristiche qualitative dell’olio prodotto sia sotto il profilo chimico-fisico, che nutraceutico ed organolettico.
Il gruppo panel dell’ARSIAM Molise, sotto la guida del dott. Maurizio Corbo, ha effettuato le valutazioni organolettiche, evidenziando un gusto armonico negli oli sonicati migliore rispetto ai non sonicati che sono stati percepiti come più aggressivi. Gli aspetti analitici valutati in collaborazione con l’Università di Perugia, hanno evidenziato che gli ultrasuoni non hanno compromesso i parametri qualitativi prescritti dalla legge per la definizione della classe commerciale. Anche i polifenoli, al contrario delle prove pilota, hanno mantenuto concentrazioni inalterate ed a volte superiori agli oli convenzionali.
Dalle osservazioni condotte dal Prof. Carlo Franchini e dalla Prof.ssa Filomena Corbo del Dipartimento di Farmacia - Scienze del Farmaco dell’Università degli Studi di Bari, è emerso un incremento nel valore nutraceutico degli oli innovativi dovuto ad una maggiore concentrazione in tocoferoli e carotenoidi.
L’azione meccanica risulta evidente anche da una colorazione verde più intensa confermata dal maggior contenuto in clorofille degli oli sonicati rispetto ai convenzionali.

Il Dott. Vito Pesce e la Dott.ssa Isabella Maiellaro, del Dipartimento di Bioscienze, biotecnologie e biofarmaceutica dell’Università degli Studi di Bari, nell’ambito della sperimentazione, hanno studiato l’effetto della tecnologia emergente sugli enzimi endogeni dell’oliva, evidenziando un alto tasso di inibizione nei confronti della polifenolossidasi, enzima che catalizza l'ossidazione degli orto-difenoli, dovuto all’applicazione degli ultrasuoni alla pasta olearia.
Il Prof. Bernardo De Gennaro, in collaborazione con il Dott. Luigi Roselli e Dott. Domenico Carlucci, ha studiato l’atteggiamento dei consumatori nei confronti dell’olio extravergine di oliva estratto con tecnologie innovative come gli ultrasuoni.
Sotto la supervisione tecnico-scientifica del Dott. Salvatore Camposeo, le sanse derivate dal processo innovativo sono state impiegate per lo sviluppo di un protocollo di compostaggio finalizzato a reintegrare nell’ambiente le sostanze organiche sottratte nella fase produttiva.
La sperimentazione prosegueirà con l’obiettivo di giungere ad un impianto assolutamente continuo, che consenta di evitare in maniera definitiva il passaggio in gramola, convogliando direttamente la pasta olearia nel decanter.

Tutto ciò sarà reso possibile attraverso 2 azioni della Regione Puglia che hanno premiato il Dipartimento di Scienze Agro-Ambientali e Territoriali dell’Università degli Studi di Bari:
Il Bando Future in Research, che intende favorire il ricambio generazionale all'interno degli atenei e rafforzare le basi scientifiche delle università pugliesi e la loro capacità di partecipare ai programmi europei, e che ha finanziato un 1 posto di ricercatore universitario a tempo determinato presso il dipartimento scienze agro-ambientali e territoriali per il settore concorsuale 07/f1 – scienze e tecnologie alimentari, settore scientifico-disciplinare agr/15 – scienze e tecnologie alimentari premiando l’idea progettuale: “Ultrasuoni nel processo di estrazione dell'olio vergine di oliva”.
Il finanziamento Clauster Tecnologici Regionali che vede il progetto dal titolo PERFORM TECH – “PUGLIA EMERGING FOOD TECHNOLOGY: La sicurezza alimentare mediante l’impiego di tecnologie emergenti per l’elaborazione di prodotti funzionali, recupero di sostanze nutraceutiche dai sottoprodotti e valorizzazione energetica degli scarti” tra i 19 progetti finanziati nella graduatoria provvisoria del bando pubblicata lo scorso 23 Dicembre 2014. Il progetto presentato dal raggruppamento di aziende di cui Mbl Solutions è capofila, è svolto in collaborazione con i Dipartimenti di Farmacia - Scienze del farmaco e Bioscienze, biotecnologie e biofarmaceutica e Dipartimento di Scienze Agro-Ambientali dell’Università di Bari, e con il Politecnico di Bari.

Bibliografia

CLODOVEO ML, Hbaieb, R. H., Kotti, F., Mugnozza, G. S., & Gargouri, M. (2014). Mechanical strategies to increase nutritional and sensory quality of virgin olive oil by modulating the endogenous enzyme activities. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 13(2), 135-154.
CLODOVEO ML, Dipalmo, T., Schiano, C., La Notte, D., & Pati, S. (2014). What’s now, what’s new and what’s next in virgin olive oil elaboration systems? A perspective on current knowledge and future trends. Journal of Agricultural Engineering, 45(2), 49-59.
CLODOVEO ML, Camposeo, S., De Gennaro, B., Pascuzzi, S., & Roselli, L. (2014). In the ancient world virgin olive oil has been called “liquid gold” by Homer and the “great healer” by Hippocrates. Why is this mythic image forgotten?. Food Research International. Food Research International, 62, 1062-1068.
CLODOVEO ML, Durante, V., & La Notte, D. (2013). Working towards the development of innovative ultrasound equipment for the extraction of virgin olive oil. Ultrasonics sonochemistry, 20(5), 1261-1270.
CLODOVEO ML, & Hachicha Hbaieb, R. (2013). Beyond the traditional virgin olive oil extraction systems: Searching innovative and sustainable plant engineering solutions. Food Research International, 54(2), 1926-1933.
CLODOVEO ML, Durante, V., La Notte, D., Punzi, R., & Gambacorta, G. (2013). Ultrasound_assisted extraction of virgin olive oil to improve the process efficiency. European Journal of Lipid Science and Technology, 115(9), 1062-1069.
CLODOVEO ML, (2013). New advances in the development of innovative virgin olive oil extraction plants: Looking back to see the future. Food Research International, 54(1), 726-729.
CLODOVEO ML (2012). Malaxation: influence on virgin olive oil quality. Past, present and future – an overview. TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY, vol. 25, p. 13-23.

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maria lisa clodoveo

27 febbraio 2018 ore 11:52

Gentilissimo,
se intende l'applicazione degli ultrasuoni al processo di estrazione con solvente il metodo è consolidato. Bisogna ancora lavorare sull'estrazione degli oli vergini di semi con gli ultrasuoni! La terrò aggiornato!

leonardo fornario

22 febbraio 2018 ore 10:33

il processo di estrazione ad ultra suoni è praticabile anche con i semi oleosi o solo con le olive???

maria lisa clodoveo

05 maggio 2015 ore 15:20

Carissimi,
Vi ringrazio di aver commentato l'articolo e quindi di essere arrivati fino in fondo alla sua lettura.
Da ricercatore la mia posizione intellettuale è quella di guardare al futuro, al progresso senza però dimenticare l’esperienza del passato.
Sono convinta dell'eccezionale qualità delle vostre produzioni, ed al contempo devo ricordare a tutti i lettori che il ruolo cruciale dell’innovazione tecnologica nel stimolare la produttività, la crescita economica e il tenore di vita è stato ampiamente riconosciuto da economisti e politici. Michael Porter già nel 1999 scriveva:

“No advanced economy can maintain high wages and living standards, and hold its own in global markets, by producing standard products using standard methods. In a rapidly integrating world economy where lower wage developing countries are quickly improving their skills and can access today’s technology, U.S. prosperity depends on whether we can remain a moving target. We must continually improve our ability to identify and commercialize new products, services, and processes. Those must be high-value (even unique) to yield the productivity growth needed to generate profits and support high-wage jobs”.

Nel corso dell’ultimo decennio la crescita economica in Italia è stata molto modesta. La posizione dell’economia italiana nel contesto internazionale è andata progressivamente peggiorando. La ragione principale di questa stagnazione del sistema produttivo italiano è stata individuata nel declino della produttività del lavoro che, a sua volta, è determinato non tanto da una generica riduzione dell’intensità di capitale ma da un’insufficiente capacità innovativa del sistema Italia.
Le nostre università NON "forniscono estrosità che vanno in direzione opposta alla genuinità degli alimenti Italiani". Le Università sono un attore dell’innovazione, non solo per la capacità di
generare conoscenza, ma anche per la capacità di diffonderla.
Ricerca e innovazione costituiscono una determinante indiretta del benessere. Sono alla base del progresso sociale ed economico e danno un contributo fondamentale allo sviluppo sostenibile e durevole.
La cosa più entusiasmante e bella del mondo in cui viviamo è che c'è spazio per tutto: per gli oli tradizionali e per gli oli innovativi, non in contrasto ma in sinergia.
Un unico Sistema Italia in grado di preservare la tradizione e di generare soluzioni innovative!
In attesa di incontrarci davanti ad una fetta di pane caldo irrorato da un olio fruttato e piccante, Vi auguro buona giornata! Maria Lisa Clodoveo

lamberto cano

04 maggio 2015 ore 15:04

io continuo col metodo tradizionale.....qua,pur di far notizia ci si inventa di tutto!

Madre Dea

04 maggio 2015 ore 13:52

https://www.facebook.com/deamadreprodottialimenti
Giglio Gozzi, sono totalmente d'accordo: il nostro olio non è biologico certificato ma è ottenuto con i sistemi di produzione tradizionali, e le olive vengono frante sotto macine in granito...dai un'occhiata!

GIGLIO GOZZI

02 maggio 2015 ore 14:09

sono scoraggiato, le nostre università ci forniscono estrosità che vanno in direzione opposta alla genuinità degli alimenti Italiani, unico nuotro vanto ricercato anche all'estero. Il forno a micro onde è contestato per la salute figuriamoci se l'olio passerà da quel bollitore elettronico. Mi sapete dire dove si può trovare l'olio biologico?