Un separatore idrociclonico per ottenere olio extra vergine di oliva di alta qualità

L’olio extravergine di oliva, si ottiene dalla lavorazione dei frutti freschi dell’Olea europaea L., estratto utilizzando solo metodi meccanici o fisici, che hanno lo scopo di liberare le goccioline di olio contenuto nei vacuoli delle cellule del mesocarpo dell’oliva, in condizioni tali da non causare alterazioni dell’olio. Grazie alla sua composizione naturale esso presenta interessanti proprietà nutrizionali e sensoriali, è considerato un ingrediente fondamentale della cosiddetta dieta mediterranea ed un alimento funzionale naturale per gli elevati livelli di acido oleico e per le altre componenti potenzialmente salutari, come i fenoli, fitosteroli, carotenoidi e tocoferoli, con un buon potere antiossidante.

Sono proprio queste le caratteristiche che negli ultimi anni hanno determinato una crescente domanda di questo prodotto, pertanto tutte le operazioni coinvolte nel processo di estrazione, la tecnologia di produzione e gli impianti per l’estrazione olearia, hanno lo scopo di estrarre l’olio dal frutto conservando quanto più è possibile le caratteristiche organolettiche e nutrizionali originali.

La ricerca universitaria ed aziendale sviluppata nell’ultimo trentennio si è concentrata in particolare, attraverso lo studio fluidodinamico della centrifuga, sul miglioramento delle rese con macchine sempre più efficienti ed affidabili, mentre negli ultimi anni l’attenzione si è spostata sull’incremento della qualità organolettica e sulla difesa del contenuto in polifenoli ed antiossidanti in genere dell’olio di oliva (Altieri 2010; Altieri et al., 2013; Altieri et al., 2014).

È bene evidenziare che qualunque sia il sistema di estrazione che il frantoio oleario adotta, il mosto oleoso che fuoriesce dal decanter (nei moderni sistemi di estrazione in continuo) o dalle presse (nei più tradizionali ed ormai quasi in disuso sistemi di estrazione discontinui), è sempre accompagnato da quantità più o meno elevate di acqua di vegetazione e di piccoli frammenti vegetali, formati prevalentemente da buccette e nocciolino (Di Renzo & Colelli, 1997). Pertanto il mosto oleoso viene generalmente inviato ai separatori centrifughi verticali che, ruotando a elevata velocità (circa 6800 rpm), consentono, da una parte, di ottenere un olio extravergine di oliva pulito, e, dall’altra, di recuperare quella piccola parte di olio dispersa in emulsione nella fase acquosa.

Appare tuttavia doveroso riferire che, da diversi anni, ci si è posto l’interrogativo circa l’influenza del passaggio forzoso del mosto oleoso nella centrifuga verticale e sull’effetto che l’alta velocità di rotazione ed il surriscaldamento che si determina tra i dischi della centrifuga per effetto della frizione meccanica, possono determinare sulla qualità dell’olio e sulla quantità di ossigeno che in esso si scioglie (Di Giovacchino et al., 1994; Di Giovacchino et al., 2002; Parenti et al., 2007; Masella et al., 2009).

Per tale ragione i ricercatori del Gruppo di Macchine ed Impianti per l’Industria Agro-Alimentare dell’Università della Basilicata, impegnati da anni nella ricerca nel settore dell’estrazione olearia, hanno sviluppato e messo a punto un separatore innovativo, utilizzante la tecnologia dell'idrociclone, che sostituisca il separatore centrifugo attualmente in uso nell’industria olearia, in grado di migliorare le proprietà qualitative dell’olio di oliva.

La novità di questa ricerca è che il prototipo realizzato è stato progettato con il criterio dell’idrociclone, ove la separazione tra le varie fasi presenti nel mosto oleoso alimentato è possibile sfruttando un’elevata velocità di alimentazione del fluido all’interno di una condotta a sezione circolare, con fondo tronco-conico. Il nuovo separatore è costituito da un ciclone in polimetilmetacrilato, con un volume pari a circa 6,7 litri e per la movimentazione del mosto oleoso è stata utilizzata una pompa a lobi carrellata a basso numero di giri.

La sperimentazione, condotta per ottimizzare su scala industriale il separatore, è avvenuta in collaborazione con frantoi lucani, e si è basata sul confronto tra il separatore centrifugo verticale ed il prototipo messo a punto.

Sui campioni raccolti da entrambi i sistemi di chiarificazione dell’olio da impurità solide e da tracce di acqua, sono state condotte le seguenti analisi chimiche, sia dopo 48 ore dall'estrazione che dopo 180 giorni di conservazione: acidità libera, contenuto in polifenoli, numero di perossidi, costanti spettrofotometriche, contenuto in clorofilla e carotenoidi e determinazione della torbidità.

I risultati (Tabella 1 e 2) hanno dimostrato che la centrifugazione tradizionale è responsabile di alcune alterazioni negative, in particolare rappresenta la principale fonte di reazioni ossidative dell’olio come risulta ad esempio dai valori relativi al numero di perossidi, al K232 ed alla temperatura di processo in Tabella 1 che esprime chiaramente l'azione ossidativa della centrifuga verticale.

Dalle analisi eseguite si è osservato inoltre che l’olio in uscita dall’idrociclone presenta, sia dopo 48 h che dopo 180 giorni di conservazione, un livello di ossidazione più basso, sia come acidità libera, numero di perossidi, K232 e K270, rispetto ai valori dell’olio in uscita dal separatore centrifugo verticale.

In definitiva, l’olio separato con il sistema innovativo appare contraddistinto da proprietà molto simili al mosto oleoso ottenuto dopo la spremitura delle olive.

Questo prototipo innovativo rappresenta pertanto un passo intermedio nella ricerca effettuata per definire i criteri di progettazione per un nuovo separatore al fine di ottenere un olio pulito, migliorando la qualità finale di questo prodotto, la sicurezza dei lavoratori (riduzione del rumore) e la diminuzione dei costi d'investimento e di esercizio (energia e manutenzione).

Bibliografia

1. G. Altieri, Comparative trials and an empirical model to assess throughput indices in olive oil extraction by decanter centrifuge. Journal of Food Engineering, 97 (1) (2010), pp. 46–56.
2. G. Altieri, G.C. Di Renzo, F. Genovese, Horizontal centrifuge with screw conveyor (decanter): optimization of oil/water levels and differential speed during olive oil extraction. Journal of Food Engineering, 119 (3) (2013), pp. 561–572.
3. G. Altieri, G.C. Di Renzo, F. Genovese, A. Tauriello, M. D’Auria, R. Racioppi, L. Viggiani, Olive oil quality improvement using a natural sedimentation plant at industrial scale. Biosystem Engineering, 122 (6) (2014), pp. 99–114.
4. L. Di Giovacchino, M. Solinas, M. Miccoli, Effect of extraction systems on the quality of virgin olive oil. Journal of the American Oil Chemists’ Society, 71 (11) (1994), pp. 1189–1194.
5. L. Di Giovacchino, S. Sestili, D. Di Vincenzo, Influence of olive processing on virgin olive oil quality. European Journal of Lipid Science and Technology, 104 (2002), pp. 587–601.
6. G.C. Di Renzo, G. Colelli, Flow behavior of olive paste. Applied Engineering in Agriculture, 13 (6) (1997), pp. 751–755.
7. P. Masella, A. Parenti, P. Spugnoli, L. Calamai, Vertical centrifugation of virgin olive oil under inert gas. European Journal of Lipid Science and Technology, 114 (9) (2012), pp. 1094–1096.
8. A. Parenti, P. Spugnoli, P. Masella, L. Calamai, Influence of the extraction process on dissolved oxygen in olive oil. European Journal of Lipid Science and Technology, 109 (12) (2007), pp. 1180–1185.