Impiego di tecnologie emergenti nell'industria degli oli vergini di oliva allo scopo di incrementare il valore funzionale del prodotto

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1 Impiego di tecnologie emergenti nell'industria degli oli vergini di oliva allo scopo di incrementare il valore funzionale del prodotto Maria Luisa Clodoveo In collaborazione con Dario Fusillo Università degli Studi di Bari "Aldo Moro" 1

2 L olio extra vergine di oliva: una storia straordinaria rispetto ad altri oli vegetali Gli oli provenienti dalla lavorazione delle olive rappresentano uno dei più antichi alimenti. Insieme alla pianta di olivo essi sono infatti noti da millenni. D altronde, l olio vergine di oliva è protagonista della dieta mediterranea fin dall antichità. Nel mondo antico, l'olio d'oliva era sacro e prezioso. Non era utilizzato solo in cucina, ma trovava impiego come profumo, balsamo per ungere i morti, sapone per detergersi, mezzo per illuminare l oscurità. Nell'antica Grecia, gli atleti si strofinavano il corpo di olio prima di una gara e l incoronazione dei re era celebrata attraverso l unzione del capo. Corone di ulivo e rami di ulivo erano offerti ad eroi e vincitori. Ippocrate amava definirlo "grande guaritore" e per Omero "oro liquido". La straordinarietà dell olio extra vergine di oliva deriva anche dalla storia del prodotto e dal suo processo di produzione. Come altri alimenti tipici del Mediterraneo, l olio extra-vergine di oliva è caratterizzato da un profilo di qualità complesso definito da diverse condizioni quali l'origine geografica, la cultura, la tradizione, i fattori ambientali, le caratteristiche genetiche e il processo di produzione. Questi fattori possono influenzare il profilo sensoriale dei prodotti determinandone la specificità. Figura 1 - Albero di olivo Questo olio è parte integrante della cultura e della storia umana. Abbondanti testimonianze archeologiche dimostrano l'importanza di questo albero longevo e leggendario. Il suo frutto e l'olio sono parte della storia 2

3 e della cultura dei diversi popoli del Mediterraneo. È citato nella Bibbia e nel Corano, da Omero nell'odissea, ed è spesso presente nella mitologia greca. Inoltre, l olio extra vergine di oliva è una componente fondamentale della dieta mediterranea. Il sapore e il colore lo distinguono dagli altri oli vegetali commestibili, dandogli una qualità superiore che è tradizionalmente apprezzata dai consumatori. Ricordiamo come i greci ritenessero fosse nato l albero d olivo: Tutto ebbe inizio quando Zeus era sposo di Metis. Figura 2 - Zeus e Metis Fu predetto da Gea e da Urano che un giorno Metis avrebbe partorito due figli, il secondo dei quali lo avrebbe detronizzato. Zeus, spaventato da quella profezia e dato che Metis era incinta del loro primo figlio, decise di non correre rischi e la ingoiò. Il tempo riprese a scorrere sereno per Zeus che si era anche dimenticato della fine che aveva fatto fare alla moglie. Un giorno però iniziò a essere assalito da violentissime fitte alla testa. Non potendole sopportare chiese a Efesto di colpirlo in testa con il suo martello. Efesto si rifiutò di eseguire l'ordine in quanto non capiva cosa stesse succedendo ma date le urla e le insistenze di Zeus alla fine lo colpì violentemente in testa. Nel momento stesso in cui il suo martello toccò la testa di Zeus l'olimpo tremò, i lampi sconquassarono il cielo e dal suo cranio uscì una densa nuvola nella quale si trovava una creatura, vestita con una lucente armatura, che teneva alla sua destra un giavellotto: era nata Atena (o Athena), la dea guerriera che si sarebbe contrapposta ad Ares personificazione della guerra brutale e violenta. Atena manifestò presto le sue eccezionali doti non solo come guerriera ma anche 3

4 come donna saggia e accorta. Infatti divenne ben presto anche la dea della ragione, delle arti, della poesia, della medicina, della saggezza, del commercio, nonché inventrice della musica. Figura 3 - Atena la dea guerriera e il suo tempio Era la personificazione della saggezza e della sapienza in tutti i campi delle scienze conosciute a alle donne insegnò anche a tessere, a tingere e a ricamare. Con il passare del tempo Atena chiese al padre che le fosse consacrata una regione della terra che la potesse onorare. Già da diverso tempo però Poseidone era in attesa che Zeus gli assegnasse una regione e fu così che tra le due divinità si accese una violenta disputa per avere il dominio sull'attica. Zeus, dato che non sapeva che fare decise allora di proclamare una sfida tra Poseidone e Atena: chi tra i due avesse fatto alla città il dono più utile, ne avrebbe avuto la supremazia. Quando la sfida iniziò alla presenza di tutti gli dei, Poseidone toccò con il suo tridente la terra e fece saltar fuori una nuova creatura che non si era vista mai prima di allora, il cavallo. Atena, dal canto suo percosse il suolo con il suo magico giavellotto e in conseguenza di ciò scaturì dal terreno un albero di olivo. Figura 4 - Alberi di olivo 4

5 Nell'Odissea si narra dell'offerta fatta da Atena ad Ulisse: una fiala di olio d'oliva, prodigioso liquido che gli farà acquistare vigore e bellezza. Poseidone, colpendo con il suo tridente il suolo, fece sorgere il cavallo più potente e rapido, in grado di vincere tutte le battaglie; Atena, colpendo la roccia con la sua lancia, fece nascere dalla terra il primo albero di olivo per illuminare la notte, per mendicare le ferite e per offrire nutrimento alla popolazione. Cecrope, arbitro della gara, decise che fosse Atena la vincitrice e da quel giorno la capitale dell'attica fu chiamata Atene in onore della dea. Anche Zeus, vedendo i doni offerti da entrambi scelse l'invenzione più pacifica ed Atena divenne la dea di Atene. In seguito, un figlio di Poseidone cercò di sradicare l'albero di Atena, ma non vi riuscì, anzi si ferì nel commettere il gesto sacrilego e morì. Quella roccia che resistette era appunto l'acropoli, dove la pianta dell'olivo venne presidiata dai soldati perché sacra ai greci. Figura 5 - Alberi di olivo Nell Attica la sacralità di questa pianta era tutelata, infatti chi tagliava un olivo veniva privato della vita. Aristotele, nella Costituzione degli Ateniesi, scrisse: Se qualcuno dovesse sradicare o abbattere un olivo, sia di proprietà dello Stato sia di proprietà privata, sarà giudicato dal Tribunale, e se riconosciuto colpevole verrà punito con la pena di morte. 5

6 6 Figura 6 - Prodotti gastronomici tipici conditi con olio extra-vergine di oliva

7 Figura 7 - Olio extra-vergine di oliva come condimento sulle nostre tavole Perché l olio ha un posto privilegiato nella nostra cultura gastronomica? L olio d oliva rende i nostri piatti più gustosi, piacevoli ed appetibili grazie alla particolare fragranza conferita dai suoi componenti. L appetibilità dei piatti stimola l'apparato gastrico favorendo una migliore digestione e metabolizzazione. 7

8 Figura 8 - Apparato gastroenterico durante la digestione L olio d oliva, per il suo contenuto ricco di acidi grassi monoinsaturi, in particolare di acido oleico, protegge la mucosa gastrica, diminuisce la secrezione di acido cloridrico, con una azione favorevole per chi soffre di ulcera gastrica o duodenale. Inibisce la secrezione della bile, migliora lo svuotamento biliare della cistifellea, prevenendo la formazione di calcoli. Facilita l assorbimento delle vitamine liposolubili e del calcio ed esercita una blanda azione lassativa. Grazie ai costituenti minori, riduce il rischio di alcune malattie autoimmuni, neurodegenerative e neoplastiche. L olio vergine di oliva possiede un rapporto equilibrato tra acidi grassi mono-insaturi e poli-insaturi come ω-3 e ω-6 favorevoli allo sviluppo corporeo e fisiologico del neonato ed in grado di prevenire l'insorgenza negli adulti di alcune patologie, quali malattie metaboliche (diabete) e cardiovascolari (aterosclerosi) che mostrano un'alta incidenza nei Paesi a più alto tenore di vita. Studi epidemiologici hanno infatti dimostrato che nell'uomo i grassi alimentari sono in grado di influenzare vari fattori coinvolti nelle patologie vascolari, quali la colesterolemia e la tendenza delle piastrine ad aggregare (e quindi i processi trombotici), nonché il comportamento delle cellule che partecipano ai processi infiammatori e immunitari, coinvolti nelle patologie vascolari e tumorali. 8

9 Figura 9 - Articolo del "The New England Journal of Medicine" riguardante l'impiego dell'olio di oliva nella dieta mediterranea Oltre ai trigliceridi, l olio extra-vergine d oliva contiene oltre 200 componenti diversi, i così detti "costituenti minori", appartenenti a varie classi, quali steroli, squalene, fenoli, polifenoli, tocoferoli, alcoli alifatici e triterpenici, clorofilla, vitamine A, D, E, K ecc. Tali componenti, anche se presenti in quantità minime, influiscono in maniera determinante sulle qualità organolettiche (colore, odore, sapore, acidità), sugli aspetti merceologici, sulla possibilità di conservazione dell olio stesso ma sono anche costituenti indispensabili alle normali attività metaboliche e allo stato di benessere. In particolare i composti fenolici fanno parte del naturale patrimonio di sostanze antiossidanti dell oliva. L attività antiossidante si esplica sia nel prodotto che nell organismo. Nel prodotto i polifenoli rallentano l invecchiamento e l ossidazione dell olio conferendo le tipiche note amare e piccanti. Nell organismo contrastano l azione dei radicali liberi. 9

10 10 Figura 10 - Articoli sull'importanza benefica dell'olio di oliva nella dieta

11 11 Figura 11 - Articoli riguardanti l'importanza delle componenti fenoliche dell'olio di oliva nella dieta

12 12 Figura 12 - Articoli sul beneficio dell'olio di oliva nella dieta mediterranea

13 Figura 13 - Articolo riguardante l'importanza dell'olio di oliva nella nutrizione umana Quanti tipi di olio di oliva esistono? La classificazione degli oli secondo parametri rigorosi è stata promossa dalla Comunità Europea per salvaguardare l'elevato valore merceologico dell'olio di oliva, impedendone le commistioni con oli di minor valore commerciale, come quelli di sansa e di semi, cercando così di garantire il consumatore dai pericoli di truffe e di sofisticazioni. E' definito vergine ogni olio che non sia stato sottoposto ad altro procedimento estrattivo che quello rigorosamente meccanico, senza impiego di solventi o di altre manipolazioni chimiche, e che non sia stato miscelato con oli di altra natura. Per meritare la denominazione di extra-vergine deve dimostrarsi del tutto privo di difetti all'assaggio e pienamente rispondente ai parametri chimico-fisici di cui uno dei più importanti è il grado di acidità libera (espressa in percentuale peso di acido oleico). 13

14 Categoria acidità % numero perossidi meq O 2 /Kg olio di oliva vergine extra acidi saturi in posizione 2 del trigliceride % trinoleina steroidi totali mg/kg M 0,8 M 20 M 1,3 M 0,5 m olio di oliva vergine M 2,0 M 20 M 1,3 M 0,5 m olio di oliva vergine M 3,3 M 20 M 1,3 M 0,5 m corrente olio di oliva vergine > 3,3 > 20 M 1,3 M 0,5 m lampante olio di oliva raffinato M 0,5 M 10 M 1,5 M 0,5 m olio di oliva M 1,5 M 15 M 1,5 M 0,5 m olio di sansa di oliva m 2,0 M 1,8 M 0,5 m greggio olio di sansa di oliva M 0,5 M 10 M 2,0 M 0,5 m raffinato olio di sansa di oliva M 1,5 M 15 M 2,0 M 0,5 m Categoria somma isomeri transoleici % somma isomeri translinoleici + translinolenici K232 K270 Delta K % olio di oliva vergine < 0,03 < 0,03 M 2,40 M 0,20 M 0,01 extra olio di oliva vergine < 0,03 < 0,03 M 2,50 M 0,25 M 0,01 olio di oliva vergine < 0,03 < 0,03 M 2,50 M 0,25 M 0,01 corrente olio di oliva vergine < 0,10 < 0,10 M 3,70 > 0,25 lampante olio di oliva raffinato < 0,20 < 0,30 M 3,40 M 1,20 M 0,16 olio di oliva < 0,20 < 0,30 M 3,30 M 0,20 M 1,00 olio di sansa di oliva < 0,20 < 0,10 greggio olio di sansa di oliva < 0,40 < 0,35 M 5,50 M 2,50 M 0,25 raffinato olio di sansa di oliva < 0,40 < 0,35 M 5,30 M 2,00 M 0,20 Figura 14 - Principali indici chimico-fisici per la valutazione merceologica degli oli di oliva Quindi la qualità riconosciuta agli oli extravergini è la risultante di due diversi ordini di indagine: da una parte le analisi chimico-fisiche, intese ad accertare la reale composizione della materia grassa e la sua acidità; dall'altra, l'esame organolettico, panel-test, che giudica l'olio dal punto di vista delle sue caratteristiche visive, olfattive e di gusto e ne valuta pregi e difetti. OLIO EXTRA VERGINE D'OLIVA Olio di oliva la cui acidità libera, espressa in acido oleico è al massimo di 0,8 gr per 100 gr e avente le altre caratteristiche conformi a quelle previste per questa categoria; OLIO DI OLIVA VERGINE Olio di oliva vergine la cui acidità libera, espressa in acido oleico, è al massimo di 2 gr per 100 gr e avente le altre caratteristiche conformi a quelle previste per questa categoria; 14

15 OLIO DI OLIVA LAMPANTE Olio di oliva vergine la cui acidità libera, espressa in acido oleico, è superiore a 2 gr per 100 gr e avente le altre caratteristiche conformi a quelle previste per questa categoria. OLIO DI SANSA DI OLIVA Ottenuto mediante trattamento al solvente di sansa di oliva, esclusi gli oli ottenuti con processi di riesterificazione e qualsiasi miscela con oli di altra natura e avente le altre caratteristiche conformi a quelle previste per questa categoria. Figura 15 - Immagini relative ad alberi di olivo 15

16 Come si produce l olio vergine di oliva? Il processo di estrazione dell olio dalle olive si compone di fasi ben distinte: 1. Operazioni preliminari. Hanno lo scopo di preparare le olive per la lavorazione successiva e sono rappresentate dalla defogliazione e lavaggio delle olive. 2. Frangitura delle olive. Ha lo scopo di frantumare la drupa o la sola polpa dell oliva fino all ottenimento della pasta olearia. Le macchine usate possono essere: frangitori a dischi dentati, frangitori a martelli, molazze, molitori continui e denocciolatrice. 3. Gramolazione della pasta di olive. Questa fase permette l estrazione dell olio dai vacuoli delle cellule oleifere e si compie in macchine definite gramole. 4. Estrazione. L estrazione dell olio viene realizzata attraverso la separazione della fase liquida (olio mosto) da quella solida (sansa). A seconda del principio di separazione usato (pressione o centrifugazione) possono essere usati differenti tipologie di macchine (pressa idraulica o decanter). 5. Pulizia dell olio. Per il recupero dell olio dall acqua di vegetazione e la pulizia dell olio da residui di acqua di vegetazione e tracce di polpa. Si utilizza un separatore verticale centrifugo. Raccolta delle olive Al fine di garantire la qualità dell olio, le olive devono essere preferibilmente raccolte dalla pianta per mezzo dei seguenti sistemi: raccolta manuale, completamente svolta a mano o con l ausilio di piccoli attrezzi agevolatori (pettini in metallo o materiali plastici, pinze a rulli, pettini rotanti, etc etc.); raccolta meccanizzata, in cui vengono utilizzati agevolatori pneumatici ed elettrici portati a mano dagli operatori. In questa categoria rientra anche l uso di scuotitori portatili dotati di un asta e di un gancio necessario per la presa e lo scuotimento della vegetazione. La possibilità di adottare aste estensibili consente di evitare l uso delle scale, riducendo tempi operativi e rischi di infortuni. Le soluzioni descritte offrono un utilizzo agevole ed economicamente efficiente in molte situazioni, quali i piccoli appezzamenti, le zone a elevata declività e/o terrazzate, spesso impraticabili per trattori anche di piccole dimensioni. raccolta meccanica, in cui gli operatori svolgono prevalentemente compiti di conduzione e/o azionamento delle macchine preposte alla raccolta delle olive. La raccolta delle olive è eseguita 16

17 direttamente dalla pianta impiegando scuotitori e sistemi di intercettazione delle drupe. Lo scuotitore è costituito da un braccio telescopico e da una testata vibrante, che consente la presa delle branche ed imprime le vibrazioni che provocano il distacco della drupa. I sistemi di intercettazione impiegati possono essere rappresentati da reti movimentate manualmente da operatori, carri intercettatori a bobina che agevolano lo svolgimento, l avvolgimento della rete nonché lo scarico delle olive nell apposito cassone ed intercettatori rappresentati da un ombrello rovescio associato allo scuotitore. Figura 16 - Scuotitori e recupero delle olive 17

18 Trasporto ed eventuale stoccaggio delle olive Il conferimento delle olive al frantoio è la prima fase del processo di estrazione. La conservazione delle olive in condizioni non adeguate, all interno di sacchi o accumulate in piazzole, causa pesanti e negative ripercussioni sulla qualità e sul contenuto fenolico degli oli ottenuti. Infatti durante la conservazione delle olive si attuano dei processi enzimatici di natura idrolitica a carico della parete cellulare che comportano una iniziale degradazione della struttura cellulare, questo processo porta nel tempo ad una perdita netta delle sostanze fenoliche. In base alle osservazioni fatte si può concludere che la conservazione andrebbe sempre evitata. Per le brevi soste, che non dovrebbero superare ore, le olive andrebbero conservate in cassette di plastica sfinestrate della capacità di circa 30 Kg. Esse hanno il vantaggio di non danneggiare i frutti perché il peso degli strati superiori è lieve. Inoltre, è garantita una maggiore circolazione dell aria che impedisce l instaurarsi di fenomeni di fermentazione anaerobica che conducono ad un rapido ed irreversibile deterioramento della qualità chimico-fisica ed organolettica dell olio che se ne ricaverà. Figura 17 - Conferimento delle olive al frantoio Defogliazione e lavaggio delle olive Questa fase consiste nel convogliare i frutti dall olivaio alla defogliatrice-lavatrice. Questa macchina provvede a separare le olive dalle foglie, dai rametti, dalla terra e dalle pietre che possono essere mescolate ad esse. L esecuzione della defogliazione e del lavaggio delle olive determina una migliore igienicità del prodotto. E obbligatorio il lavaggio delle drupe con acqua (potabile) rinnovata in continuo (il ricambio dell acqua di lavaggio deve essere non inferiore al 10% della massa delle olive lavorate) o con risciacquo finale a doccia, impiegando lavatrici, cicloni e defogliatori costruiti in materiale che non dà luogo a cessioni di composti o particelle nell olio. 18

19 Figura 18 - "Defogliatrici-Lavatrici" atte a separare le olive dalle foglie, dai rametti, dalla terra e dalle pietre Frangitura Con questa fase inizia il processo di estrazione dell olio vero e proprio. La frangitura consiste nella rottura dei frutti che vengono trasformati in una pasta omogenea dalle caratteristiche chimico-fisiche e reologiche idonee alla successiva fase di gramolazione e separazione dell olio dall acqua di vegetazione. La frangitura può essere ottenuta utilizzando una tradizionale molazza o per mezzo di frangitori a martelli o a dischi. Una nuova tecnologia per la produzione di olio vergine d oliva consiste nella denocciolatura delle olive. 19 Figura 19 - Vantaggi e svantaggi dei sistemi di frangitura. A) Molazza; B) Frangitore a martelli; C) Frangitore a dischi; D) Denocciolatrice;

20 La pasta che si ottiene è composta esclusivamente dal mesocarpo dell oliva, senza il nocciolo (endocarpo) che contiene il seme. Il sistema di frangitura ha effetti importanti sulla qualità dell olio, anche in funzione del grado di rottura del nocciolo e della mandorla (seme) dal quale dipende il rilascio più o meno elevato di alcuni enzimi, contenuti in quantità relativamente abbondanti nei semi, che catalizzano l ossidazione delle sostanze fenoliche (perossidasi) e l idrolisi dei trigliceridi (lipasi). Figura 20 - Influenza del sistema di frangitura sul contenuto fenolico degli oli vergini di oliva 20

21 Le molazze determinano una minore rottura delle mandorle e delle bucce, mentre i frangitori a martelli hanno un azione piuttosto energica, provocando una maggiore lacerazione di tutti i tessuti e quindi anche delle mandorle e delle bucce, insieme ad un certo innalzamento della temperatura della pasta ed un possibile effetto emulsionante della miscela olio/acqua. La violenta triturazione dei tessuti può comportare una parziale inattivazione degli enzimi coinvolti nella sintesi dei composti volatili responsabili dell aroma dell olio; tuttavia, tale effetto può essere contenuto regolando opportunamente la portata di alimentazione dei frangitori e la distanza tra martelli e griglia, nonché agendo sulla dimensione dei fori attraverso cui passa la pasta estrusa. Figura 21 - Alcuni tipi di molazze La utilizzazione dei frangitori a dischi dentati, pur avendo un funzionamento simile a quello a martelli ha un azione meno energica sulle olive (minore azione di percussione, maggiore azione di taglio), con riduzione, soprattutto, della rottura dei tegumenti delle mandorle. L azione meno energica determina un maggiore contenuto di sostanze aromatiche e fenoliche, ma anche una minore colorazione verde dell olio a causa della più contenuta frantumazione delle bucce (che contengono i pigmenti responsabili della colorazione verde). In ogni caso deve essere evitata, con opportuni interventi di regolazione, una macinatura troppo grossolana delle olive che può determinare delle forti riduzioni della resa di estrazione. Con le molazze si ottiene una macinatura più o meno spinta a seconda del tempo di azione; in ogni caso il maggiore tempo di lavorazione con le molazze deve poi essere sottratto alla durata della gramolatura. In generale, con tutti i frangitori si può ottenere un miglioramento della qualità dell olio riducendo il numero di giri/minuto dell organo battente. L uso della denocciolatrice che, come visto permette di eliminare i noccioli e quindi le mandorle con tutto il patrimonio enzimatico in esse contenuto, rispetto all uso di frangitori a martelli o a dischi, determina l ottenimento di un olio con un più elevato contenuto in sostanze fenoliche e con una migliore frazione aromatica, però causa una riduzione della resa di estrazione dell olio dovuta alla eliminazione del nocciolino; tale riduzione, in relazione anche alla varietà di olive lavorate, può variare da 0,5 a 1,5 kg di olio/100 kg di olive lavorate. Le perdite di resa possono essere limitate dall impiego di decanter centrifughi di ultima generazione caratterizzati dalla possibilità di variare 21

22 la velocità relativa tra coclea e tamburo. Il sistema di frangitura deve essere scelto in funzione della tipologia delle olive e, soprattutto, del tipo di prodotto che si intende ottenere. Si rimarca che i diversi sistemi disponibili per la macinatura delle olive permettono grandi possibilità di differenziazione tecnologica delle caratteristiche qualitative dell olio. Gramolazione Un importante fase del processo produttivo, successiva alla frangitura, è quella della gramolazione, che consiste nel mescolamento della pasta d olive, al fine di favorire la coalescenza delle goccioline di olio in gocce di maggiore dimensione, più facilmente separabili con la successiva azione di estrazione. Il controllo della fase di gramolazione rappresenta una fase cruciale in cui si può creare o distruggere la qualità e in cui l azione combinata di tempo e temperatura e ossigeno influisce sull attività enzimatica responsabile della presenza finale nell olio di componenti minori e volatili, considerati i principali attori nella definizione degli attributi positivi dell olio di oliva. Parametri fondamentali di questa fase del processo produttivo sono, quindi, la temperatura della pasta, la durata della gramolazione e la quantità di ossigeno a contatto con la pasta. La durata della gramolazione e le condizioni operative in termini di temperatura e contatto con l aria della pasta influenzano fortemente sia la resa di estrazione sia la qualità del prodotto. Le condizioni operative di gramolazione influiscono in particolare sulla composizione volatile e fenolica dell olio vergine di oliva e, di conseguenza, sulle qualità sensoriali e salutari. La presenza di tali sostanze nell olio è il risultato finale delle diverse attività enzimatiche endogene del frutto d oliva che si attivano durante la lavorazione. All aumentare della durata e della temperatura di gramolazione si ha un aumento dell olio estratto, ma si ha anche una maggiore perdita di sostanze fenoliche. Con olive mature possono bastare minuti, con quelle difficili sono necessari minuti; mai la durata deve essere superiore a 60 minuti. La temperatura della pasta deve essere contenuta al di sotto di C. Figura 22 - Evoluzione costruttiva delle gramole 22

23 Oggi un operatore qualificato può disporre di impianti tecnologicamente avanzati con differenti sistemi di frantumazione delle drupe, innovative gramole in atmosfera combinata e controllata oltre che di decanter che consentono in modo rapido un ampia possibilità di regolazione delle condizioni di lavoro. E possibile modulare la tecnologia di estrazione scegliendo la migliore combinazione di macchine e la migliore combinazione di parametri di processo in funzione sia delle caratteristiche della materia prima che delle peculiarità che dovranno contraddistinguere il prodotto olio. Per la definizione qualitativa di un olio, in fase di gramolazione oltre il rispetto dei tempi e delle temperature è importante anche il controllo della composizione dello spazio di testa della gramola. A seconda delle modalità e dei tempi con cui è eseguita, si possono avere grandi possibilità di differenziazione tecnologica delle caratteristiche qualitative dell olio. Figura 23 - Articolo sull'influenza della gramolazione sulla qualità dell'olio di oliva 23

24 Estrazione L estrazione dell olio dalla pasta può essere effettuata per pressione, utilizzando una pressa idraulica, o per centrifugazione, utilizzando centrifughe a tre o a due fasi. L estrazione che prevede l utilizzo della pressa idraulica è anche definita metodo tradizionale e rappresenta un evoluzione dei sistemi utilizzati molti secoli addietro. La pressione della pasta si attua impiegando una pressa idraulica aperta e disponendo la pasta di oliva in strati sottili impiegando diagrammi filtranti di fibra sintetica o naturale (fiscoli). Figura 24 - Articolo sui sistemi di separazione dell'olio di oliva 24

25 I diagrammi filtranti sono alloggiati su un piatto circolare, carrellato per la movimentazione, e dotato di un cilindro forato centrale che ha la doppia funzione di mantenere la pila di diagrammi filtranti in posizione verticale e favorire il deflusso del mosto oleoso lungo l asse centrale della pila durante l applicazione della pressione. La torre di diaframmi filtranti viene inserita nella pressa idraulica aperta e sottoposta a pressioni medie dell ordine di 400atm. Figura 25 - Pressa idraulica La qualità dell olio ottenuto, se non vengono rispettati gli accorgimenti necessari per garantire la pulizia e l igienicità dell operazione può essere compromessa. A tal fine è necessario sostituire i diagrammi filtranti più volte durante la campagna e/o sottoporli a periodici lavaggi con potenti idropulitrici garantendo l allontanamento di residui di pasta che darebbero origine, a causa della loro ossidazione, al conferimento di sapori e odori sgradevoli all olio (sapore di fiscolo). Questo sistema di lavorazione, conosciuto e praticato da secoli, si basa su una lavorazione discontinua che richiede un notevole impiego di manodopera, oltre ad una continua ed onerosa pulizia dei fiscoli. La tecnologia di estrazione dell olio ha visto negli anni 60 l introduzione del sistema di estrazione per centrifugazione utilizzando una centrifuga orizzontale (decanter) in cui si ha la separazione dell olio dall acqua e dalla sansa. Oggi sono disponibili decanter che funzionano a 3 fasi (o a 3 uscite, olio acqua e sansa), a 3 fasi con ridotto consumo di acqua e a 2 fasi (o a 2 uscite, olio e sansa molto ricca di acqua). I decanter a 3 fasi sono ormai superati dalle centrifughe di più recente introduzione che possono lavorare senza aggiunta di acqua, o prevedonol aggiunta di una quantità molto limitata. L olio ottenuto presenta una qualità più alta di quello ottenuto con le centrifughe a tre fasi di vecchia generazione, in cui la necessità di aggiungere un elevata quantità di acqua (0,5-0,6 m3 di acqua/t di olive), oltre a generare una grande quantità di acqua di vegetazione, determina una riduzione delle sostanze fenoliche, che essendo idrofile, 25

26 passano in maggior quantità nell acqua di vegetazione. Figura 26 - Decanter a due e a tre fasi Le centrifughe a due fasi e quelle a tre fasi di nuova generazione, rispetto alle presse, garantiscono una più facile igienicità e consentono di ottenere, con più semplicità, oli di elevata qualità. Inoltre, consentendo una più facile pulizia rispetto alle presse, sono più sicure nell evitare qualunque rischio di contaminazione delle partite biologiche da residui di partite non biologiche precedentemente lavorate. La temperatura dell acqua eventualmente utilizzata per la diluizione delle paste nei decanter deve essere inferiore a 30 C. 26

27 Separazione dell olio dalle acque di vegetazione La componente liquida ottenuta con i vari sistemi di estrazione è definita olio grezzo ed è costituita da olio, piccole frazioni di acqua di vegetazione e particelle solide e mucillaggini in sospensione (0,5-1,0%, costituite da frammenti di polpa, nocciolo e bucce). Le parti solide sono separate con un setaccio (maglie di 1-2 mm) attraverso cui si fa passare l olio grezzo. Dopodiché l olio è separato con una centrifuga a piatti (separatore). I separatori migliori sono quelli autopulenti che, automaticamente, periodicamente, provvedono a scaricare all esterno le particelle solide che, altrimenti, determinerebbero dei problemi nella separazione delle diverse fasi. La centrifuga lavora in maniera efficace quando le perdite di olio nell acqua di vegetazione non superano 50 g/100 kg di olive trasformate (se rimane acqua nell olio si forma schiuma e si notano dei filetti nel getto). Spesso nei frantoi sono utilizzati due separatori, uno per l olio che elimina l acqua residua dall olio ed uno per l acqua che recupera l olio dall acqua di vegetazione. Se la separazione dell olio non è ottimale, spesso la causa è rappresentata da una sovralimentazione del decanter, che può dar luogo ad una emulsione, che determina maggiori difficoltà di separazione dell olio dall acqua. Filtrazione L olio ottenuto con l estrazione è normalmente torbido e opalescente a causa delle mucillagini e delle piccole particelle di frutto che, comunque, rimangono in sospensione. Pertanto, è opportuno sottoporlo ad un processo di chiarificazione, che permette di allontanare dall olio tali residui che, altrimenti, potrebbero favorire l insorgenza di fenomeni di idrolisi (inacidimento) e/o di ossidazione. 27 Figura 27 - A) Centrifuga verticale; B) Filtro; C) Serbatoi; D) Imbottigliatrice;

28 Alla chiarificazione che si realizza mediante la sedimentazione nel tempo delle componenti sopra citate si deve abbinare la filtrazione, che può essere eseguita utilizzando diversi tipi di materiale filtrante: cotone, cellulosa o farina fossile. Sono da preferire i sistemi di filtrazione leggeri (filtri di cotone idrofilo e/o filtri di cellulosa ad elevata porosità) a sistemi più drastici (filtri brillantanti a farine fossili di diatomee); in effetti, quest ultimi possono provocare una diminuzione degli antiossidanti e quindi della conservabilità dell olio. Conservazione dell olio in frantoio L olio è un alimento di facile deperibilità e pertanto le condizioni per la sua conservazione devono essere assolutamente controllate per mantenere invariate le sue caratteristiche chimico-fisiche ed organolettiche. E opportuno conservare l olio in contenitori di acciaio inox, il quale garantisce assoluta inerzia nei riguardi della cessione di metalli, possibili contaminanti dell olio. Qualunque sia la capacità dei contenitori di stoccaggio utilizzata, è opportuno mantenere i contenitori sempre colmi e saturare lo spazio di testa con un gas inerte (azoto) evitando il contatto con l ossigeno. L ossidazione rappresenta una causa importante del deterioramento dell olio durante le fasi di stoccaggio. La reazione di ossidazione avviene tra gli acidi grassi insaturi e l ossigeno. Il processo di ossidazione è accelerato da condizioni di stoccaggio inidonee rappresentate da contenitori non chiusi ermeticamente e dalla presenza di fonti di calore e di luce. Lo stoccaggio deve avvenire in luoghi freschi e asciutti, è consigliabile il condizionamento dell intero locale di stoccaggio mantenendo una temperatura di C. E importante evitare sorgenti di cattivi odori (che sono facilmente assorbiti dall olio). Non è consentito lo stoccaggio dell olio in contenitori di vetroresina o materiale plastico. Confezionamento In caso di imbottigliamento, è consigliabile l impiego di bottiglie in vetro scuro (color ambra o verde) o eventualmente in vetro chiaro purché dotate di un astuccio in grado di proteggere il prodotto dalla luce e dai conseguenti fenomeni di fotossidazione. I tappi devono garantire una chiusura ermetica e non devono cedere composti o particelle all olio. I migliori sono quelli a vite con sotto tappo salvagoccia. Il sughero può rilasciare nell olio particelle. L uso del gas inerte (azoto) in fase di imbottigliamento limita le degradazioni ossidative dell olio migliorandone la shelf-life. 28

29 Le nuove frontiere della ricerca nell impiantistica olearia: l uso delle tecnologie emergenti. I sistemi di estrazione meccanica degli oli vergini da olive sono fondamentalmente di due tipi: sistemi di tipo discontinuo (considerati obsoleti) e sistemi di tipo continuo. I sistemi definiti "continui" sono generalmente costituiti da un frangitore meccanico, una gramola ed un separatore centrifugo ad asse orizzontale (decanter). La denominazione "continuo" si riferisce al fatto che due delle tre macchine che compongono il sistema (frangitore meccanico e decanter) operano in continuo; la gramola, una macchina che lavora in batch, si trova tra questi due apparati continui. Di conseguenza la gramolazione rappresenta il collo di bottiglia del processo di estrazione continuo. Figura 28 - Gramole in parallelo in un sistema di estrazione meccanico continuo Attualmente il sistema 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 ricordare che l'intero processo di olio vergine di oliva è cambiato molto poco nel corso degli ultimi 20 anni. Una delle sfide essenziali del settore industriale delle macchine ed impianti per l olio vergine di oliva è quello di progettare e costruire macchine avanzate per trasformare la fase di gramolazione discontinua in una fase continua e migliorare la capacità di lavoro degli impianti industriali. I costruttori di 29

30 impianti sono interessati a nuovi processi di estrazione alternativi in grado di aumentare le rese di estrazione e ridurre i costi di produzione del prodotto. Inoltre è necessario rispondere alle mutate esigenze del mercato, offrendo impianti ad alta efficienza in grado di assicurare redditi adeguati ai frantoiani, anche limitando i costi di investimento dell'impianto (con un numero minore di gramole) e riducendo il tempo di lavoro, ottimizzando la capacità di lavoro dell'impianto. Per raggiungere questi obiettivi, possono essere impiegate tecnologie emergenti, come campi elettrici pulsati, ultrasuoni e microonde. Uno dei fattori critici che determinano un tempo di gramolazione così a lungo è costituito dal periodo necessario affinché la pasta di olive appena frantumata raggiunga la temperatura di processo (27-32 C). Tale periodo dura in media almeno un terzo del tempo totale di gramolazione. La gramola è di solito un serbatoio semi-cilindrico dotato di aspo palettato rotante. Le pareti del serbatoio della gramola sono cave in modo che l'acqua calda scorra attraverso la camicia riscaldamento della pasta di olive. La gramola è uno scambiatore di calore caratterizzato da un basso coefficiente globale di scambio termico in quanto il rapporto (r) tra superficie (S) e volume (V) è svantaggioso (r = S / V), quindi è importante trovare una tecnologia innovativa in grado di migliorare lo scambio termico. PRINCIPI E MECCANISMI DEI CAMPI ELETTRICI PULSATI Il trattamento con campi elettrici pulsati consiste nell'applicazione di brevi impulsi di alta tensione allo scopo di rompere le cellule all interno della matrice alimentare. A seconda dell'intensità del trattamento (intensità di campo elettrico, il numero e la durata degli impulsi elettrici) e delle proprietà delle cellule (dimensioni, forma, orientamento, conducibilità) si formano pori permanenti o temporanei. Figura 29 - Applicazione dei campi elettrici pulsati su cellule di matrice alimentare 30

31 Gli impulsi elettrici sono molto brevi (1-100 microsiemens) con una intensità di campo elettrico nel range di 0,1-1 KV/cm per ottenere una permeabilizzazione reversibile e 0,5-3 KV/cm per ottenere una permeabilizzazione irreversibile oppure KV/cm per la permeabilizzazione irreversibile delle cellule microbiche. Gli impulsi elettrici portano alla formazione di un potenziale transmembrana critico, che è considerato essere il presupposto per l elettroporazione. Il risultato dell elettroporazione è la perdita di turgore della cellula, la fuoriuscita di contenuto cellulare e la lisi citoplasmatica. I campi elettrici pulsati sono stati utilizzati nell'industria alimentare per trattamenti di sterilizzazione ed è stato dimostrato che sono in grado di aumentare le rese di estrazione dei succhi di frutta. Abenoza et al. nel 2013 hanno studiato l'effetto dell'applicazione di campi elettrici pulsati di diversa intensità (0-2 KV/cm) sulla pasta di olive della cultivar Arbequina sui tempi e sulla resa di estrazione dell'olio di oliva. Hanno osservato che la resa di estrazione migliora consentendo di estrarre di 1,7 kg di olio in più ogni 100 kg di olive. Figura 30 - Articolo riguardante l'effetto dei campi elettrici pulsati sulla resa e sulla qualità dell'olio vergine di oliva 31

32 Figura 31 - Articolo riguardante l'effetto dei campi elettrici pulsati sulla resa e sulla qualità dell'olio vergine di oliva In un recentissimo articolo, inoltre, Puertolas e Maranon non solo hanno confermato i vantaggi in termini di resa, ma hanno dimostrato che i campi elettrici pulsati estraggono quantitativi maggiori di sostanze nutraceutiche quali fenoli, tocoferoli e fitosteroli senza alterare le proprietà organolettiche del prodotto. PRINCIPI E MECCANISMI DEGLI ULTRASUONI Gli ultrasuoni sono una forma di energia generata dalle onde sonore di frequenze superiori a 16 khz. Gli ultrasuoni 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 bolle (o 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 32

33 implosione. L'implosione delle bolle di cavitazione genera la rottura delle cellule della matrice alimentare e la diffusione del contenuto cellulare. Figura 32 - Fenomeno della cavitazione L'effetto termico è dovuto all assorbimento dell energia cinetica delle onde ultrasoniche da parte del mezzo. Questo fenomeno è chiamato attenuazione. Quando l'energia ultrasonica si propaga in un materiale attenuante, ad esempio un tessuto vegetale, l'ampiezza dell'onda diminuisce con la distanza. Il fenomeno dell attenuazione aumenta all aumentare della frequenza. Codoveo et al. (2013) ha testato il trattamento di sonicazione sulla pasta di olive dopo la frantumazione ottenendo una riduzione del tempo di gramolazione pari al 50%. 33

34 Figura 33 - Articolo riguardante l'applicazione degli ultrasuoni nel processo di estrazione dell'olio vergine di oliva I principali parametri di legge (acidità, numero di perossidi, K 232, K 270 e) utilizzati per la classificazione commerciale del prodotto non hanno risentito del trattamento. L'analisi sensoriale ha rivelato che l'applicazione del trattamento ad ultrasuoni non ha generato difetti organolettici ed ha migliorato il contenuto di antiossidanti nell olio. Applicati alla cultivar Coratina il trattamento ha migliorato il gusto, riducendo le note di amaro e piccante, che non sempre sono gradite ai consumatori. 34

35 Figura 34 - Articolo riguardante l'applicazione degli ultrasuoni nel processo di estrazione dell'olio vergine di oliva PRINCIPI E MECCANISMI DELLE MICROONDE Le microonde sono onde elettromagnetiche non ionizzanti con una frequenza da 300 MHz a 300 GHz. Le microonde sono una tecnologia applicata in molti processi alimentari che consente di ridurre i tempi di lavorazione. Il riscaldamento a microonde è diverso dai metodi convenzionali nei quali il calore viene trasferito con meccanismi di conduzione, irraggiamento e convezione. Nel riscaldamento convenzionale, viene prima riscaldata la superficie del materiale ed in seguito il calore penetra verso l'interno. Ciò significa che si crea un gradiente di temperatura dalla superficie verso l'interno. Il riscaldamento a microonde 35

36 genera calore nell'intero volume. Le microonde presentano anche un effetto meccanico dovuto al riscaldamento che determina un aumento del volume del tessuto vegetale e la rottura delle cellule che esplodendo rilasciano il loro contenuto. Considerando gli effetti termici e meccanici di questa tecnologia emergente, era ragionevole ipotizzare che le microonde potessero ridurre la durata della gramolazione migliorando il rilascio dell'olio. Le prime prove sperimentali sono state condotte su un impianto in scala pilota applicando le microonde sulla pasta di olive (Clodoveo e Hachicha, 2013). È stata ottenuta una riduzione dei tempi di riscaldamento della pasta pari all 88% rispetto al sistema convenzionale. Figura 35 - Articolo riguardante l'applicazione degli ultrasuoni e delle microonde nel processo di estrazione dell'olio vergine di oliva I principali parametri di legge (acidità, numero di perossidi, K232, K270 e) utilizzati per la classificazione commerciale del prodotto non hanno risentito del trattamento. L'analisi sensoriale ha rivelato che l'applicazione del trattamento a microonde non ha generato difetti organolettici ed ha migliorato il contenuto di antiossidanti nell olio. 36

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