Gramolare... ma quanto gramolare? Occorre infatti sempre la giusta quantità di ossigeno

La fase di gramolazione del processo di estrazione dell'olio extra vergine di oliva ha guadagnato una crescente attenzione negli ultimi anni; è infatti considerata un passaggio fondamentale in grado di modificare significativamente l’efficienza dell’impianto e la qualità dell'olio extra vergine di oliva. Le condizioni di gramolazione scelte e le caratteristiche costruttive della macchina utilizzata, sono in grado di influenzare una serie di fenomeni fisico-chimici e biochimici responsabili della resa di estrazione e del passaggio nell’olio di componenti minori che ne delineano la qualità nutrizionale e sensoriale.

La ricerca scientifica si è ampiamente espressa nella individuazione del profilo tempo-temperatura ottimale durante la gramolazione: una temperatura compresa tra 25 e 30 °C e un tempo di gramolazione non superiore a 50 minuti definiscono il miglior compromesso tra resa e qualità. Recentemente l’attenzione dei ricercatori è stata rivolta allo studio dell’influenza della composizione gassosa dello spazio di testa della gramola sulla qualità dell’olio. I primi studi hanno evidenziato il ruolo svolto dall’ossigeno nel promuovere una serie di reazioni ossidative necessarie per la formazione di un gran numero di composti chimici responsabili di diverse sensazioni odorose positive dell’olio, ma anche implicate nella ossidazione della componente polifenolica, oltre al ruolo indispensabile dell’ossigeno nelle reazioni enzimatiche che garantiscono la resa di estrazione. E’ sorta, dunque la necessità di definire un nuovo parametro da controllare in fase di gramolazione: la disponibilità di ossigeno.

La definizione della quantità di ossigeno ottimale in gramolazione, richiede l’utilizzo di un sistema specifico ed attrezzato per il controllo della concentrazione di ossigeno disponibile in fase di gramolazione. A tale proposito, i ricercatori in Meccanica Agraria del Dip. DISAAT dell’Università di Bari e del Dip. SAFE dell’Università di Foggia, coordinati rispettivamente dalla Dott.ssa Antonia Tamborrino e dal Prof. Alessandro Leone, hanno progettato, realizzato e messo a punto un impianto pilota di gramola su scala industriale equipaggiato con un sistema per il monitoraggio e il controllo dei parametri di gramolazione e in particolare del parametro concentrazione di ossigeno. Nello specifico l’impianto sperimentale è stato dotato di un micro-ossigenatore automatico che ha permesso di iniettare dosi note di ossigeno direttamente nella pasta in gramolazione e di due sensori, opportunamente scelti, per il monitoraggio continuo e in tempo reale della concentrazione di ossigeno presente sia in pasta che nello spazio di testa della gramola.

L’impianto pilota è stato installato in una linea di lavorazione industriale con l’obiettivo di studiare diversi livelli di concentrazione di ossigeno in gramola e valutare le rese di estrazione e la qualità finale dell’olio. Le differenti concentrazioni hanno previsto due condizioni estreme caratterizzate, una dalla minima presenza di ossigeno, garantita da un’atmosfera inerte e l’altra dalla massima presenza di ossigeno ottenuta con la gramola aperta, ancora oggi usata nella maggior parte dei frantoi. Inoltre, dosando opportunamente l’ossigeno in gramola sono state studiate le concentrazioni di ossigenazione intermedie. La ricerca è stata condotta in tre successive campagne olearie su due diverse varietà italiane (Coratina e Peranzana).

L’apparato sperimentale messo a punto ha permesso di valutare gli andamenti dell’ossigeno nello spazio di testa ed in pasta e di giungere alla determinazione del bilancio di massa reale dell’ossigeno, fino alla individuazione della quantità di ossigeno effettivamente consumata per chilogrammo di pasta olearia in gramolazione nelle differenti condizioni studiate. I risultati hanno permesso di evidenziare che la quantità di ossigeno consumata dalla pasta è sempre proporzionale a quella disponibile in gramola, perciò una elevata disponibilità di ossigeno incrementa il consumo di ossigeno per kg di pasta gramolata.

I dati analitici raccolti nel corso della sperimentazione confermano che i fenomeni ossidativi a carico dei diversi substrati disponibili nella pasta di oliva in gramolazione, crescono con la disponibilità di ossigeno. Pertanto, l’ossigenazione non controllata ed eccessiva che si realizza nelle comuni gramole aperte è responsabile di un peggioramento della qualità dell’olio. I risultati hanno infatti evidenziato una significativa riduzione del contenuto in polifenoli e un aumento del valore del numero di perossidi negli oli ottenuti in questa condizione di gramolazione. L’assenza di barriere agli scambi gassosi con l’ambiente esterno favorisce, inoltre, la perdita di una parte consistente di composti volatili di neoformazione e responsabili dell’aroma dell’olio.

Ma anche la drastica riduzione di ossigeno che si impone gramolando in ambiente inerte, compromette lo svolgimento di gran parte delle trasformazioni implicate nella definizione del profilo sensoriale dell’olio extra vergine di oliva. Se da un lato l’assenza di ossigeno garantisce oli ricchi in sostanze antiossidanti dall’altro riduce drasticamente i composti responsabili delle note sensoriali dell'olio. La ridotta presenza di ossigeno in gramola comporta inoltre perdite significative in resa di estrazione a conferma dell’importante ruolo dell’ossigeno nelle attività degli enzimi lipolitici coinvolti nella rottura delle membrane lipolitiche e quindi negli incrementi di resa. Il dosaggio controllato di ossigeno in pasta ha permesso di ottenere i migliori risultati analitici, sia in termini di qualità dell’olio che di resa.

Correlando i risultati, qualitativi e di resa di estrazione con il consumo di ossigeno per kg di pasta nelle diverse condizioni di prova, è stato possibile stabilire la quantità ottimale di ossigeno consumato in fase di gramolazione che garantisce le migliori performance qualitative e quantitative. I ricercatori hanno individuato tale quantità fra i 55,4 e 77,9 mg di ossigeno per chilogrammo di pasta gramolata.

Questo dato rappresenta la puntuale definizione, dopo tempo e temperatura di gramolazione, del terzo parametro di gramolazione: la disponibilità di ossigeno per unità di pasta lavorata.

La sperimentazione ha consentito di trarre importanti considerazioni circa la definizione di nuovi parametri costruttivi della macchina gramolatrice. Affinché sia garantito l’apporto di tale quantità di ossigeno per kg di pasta gramolata è necessario dotare la macchina di una chiusura ermetica e di un opportuno volume di spazio di testa libero; tale volume è stato stimato pari a circa il 25% del volume totale della macchina gramolatrice.

L'industria dell’estrazione dell'olio di oliva è un settore in cui il processo di produzione si basa in larga misura sull'abilità e sull'esperienza dell'operatore piuttosto che sull'utilizzo di una chiara comprensione scientifica del processo. Lo sforzo dei ricercatori è stato quello di proporre, alla luce dei risultati scientifici, soluzioni meccanico-impiantistiche semplici ed economiche che garantiscono la ottimale gestione dei parametri di gramolazione che influenzano direttamente le attività enzimatiche coinvolte nella definizione della qualità dell’olio extra vergine di oliva.

La ricerca è stata svolta insieme ai dott.ri Roberto Romaniello e Riccardo Zagaria del Dip. SAFE dell’Università di Foggia ed è pubblicata in versione completa sulla rivista internazionale di Meccanica agraria “Biosystem Engineering”.

Bibliografia

Leone, A, Romaniello R., Zagaria R. & Tamborrino A. (2014), Development of a prototype malaxer to investigate the influence of oxygen on extra-virgin olive oil quality and yield, to define a new design of machine, in Biosystem Engineering. Volume 118, PP. 95–104