Università degli Studi del Molise Dipartimento di Scienze Animali, Vegetali e dell Ambiente Tecnologie di estrazione e qualità degli oli extra vergini di oliva Prof. ing. Pasquale Catalano CONVEGNO NAZIONALE OLIO EXTRA VERGINE DI OLIVA: QUALITÀ ED ASPETTI NUTRIZIOANLI E SALUTISTICI Agrilevante, Bari 14 ottobre
SCELTA DELLA TECNOLOGIA DI ESTRAZIONE MIGLIORE COMBINAZIONE DI TECNOLOGIE MIGLIORE COMBINAZIONE DI PARAMETRI DI PROCESSO Caratteristiche della materia prima peculiarità organolettiche e nutrizionali che dovranno contraddistinguere il prodotto finito
SCELTA DELLA TECNOLOGIA DI ESTRAZIONE Sistema di rottura delle drupe per la produzione della pasta olearia Condizioni operative della fase di gramolazione (t [s], T [ C], atmosfera) Regolazione dei parametri di processo durante la separazione delle diverse fasi Preservare le sostanze responsabili dell aroma dell olio è molto importante per il ruolo che giocano nella scelta del consumatore
SCELTA DELLE CULTIVAR E TECNICA DI COLTIVAZIONE RACCOLTA (EPOCA E TECNOLOGIA) QUALITÀ DELL OLIO TEMPI E MODALITA DI STOCCAGGIO DELLE DRUPE PROCESSO DI ESTRAZIONE
Evoluzione verso gli impianti continui olive frangitura molitura gramolazione separazione solido liquido per centrifugazione Sansa vergine mosto oleoso Separazione liquido liquido per centfifugazione a.v. olio a.v.
Evoluzione verso gli impianti continui Ridotta la manipolazione del prodotto Funzionamento a ciclo continuo Possibilità di automatizzare completamente le diverse operazioni riduzione dei costi di gestione legati alla manodopera miglioramento delle condizioni igieniche delle operazioni di estrazione
Evoluzione verso gli impianti continui Frangitori a martelli Vantaggi Alta capacità produttiva Rese elevate Azione energica Riscaldamento della pasta Svantaggi Amaro accentuato Rischio di emulsioni
Frangitori a martelli a doppia griglia
Evoluzione verso gli impianti continui Frangitori a dischi Vantaggi Buona capacità produttiva Minore riscaldamento Facile regolazione Estrazione efficace componenti minori Svantaggi Fragilità dei denti
Evoluzione verso gli impianti continui Vantaggi Molazza Sistema adatto per varietà in cui può essere utile limitare L accentuato amaro e piccante Lavora per schiacciamento Limitata rottura della buccia Olio meno colorato, meno amaro Svantaggi Ampio contatto con l aria Difficoltà di pulizia Lavoro discontinuo
Frangitori a martelli: temperature Temperatura [ C] 29 27 25 Pasta in uscita 23 21 Frangitore 19 17 Temperatura ambiente 15-100 100 300 500 700 900 1100 1300 1500 Tempo [s]
Frangitori a martelli: portata massica ottimale 250 200 Energia specifica (kj/kg) 150 100 50 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Portata di alimentazione (kg/h)
Frangitori a martelli: qualità e portata massica ottimale 800 700 Polifenoli totali (ppm) 600 500 400 300 Frangitura Frangitura + gramolazione Molitura Molitura + gramolazione 200 50 100 150 200 250 Portata di alimentazione (kg/h)
DISTRIBUZIONE DELLE DIMENSIONI DEL NOCCIOLINO CON DIVERSI SISTEMI % relative 120 100 80 60 40 20 0 Frangitore a dischi (impianto pilota-dischi ravvicinati) curva A Frangitore a martelli (in scala reale-griglia da 6mm) curva B Molazza + finitore (in scala reale-dischi larghi) curva C B C A 0 1 2 3 4 Diametro medio (mm) Analizzando le curve si osserva: una granulometria più fine ma più irregolare per il frangitore a martelli (curva B); per il sistema di molazza+finitore una curva caratterizzata da una migliore uniformità (curva C); una distribuzione di particelle di maggiori dimensioni ottenute dalla frantumazione con il frangitore a dischi molto ravvicinati (curva A).
Frangitori a martelli e a dischi Olio da Coratina sottoposto ad autossidazione rapida (60 C al buio) Numero di perossidi FD FM 150 125 100 75 50 25 8 C/12 C 10 C/14 C 15 C/18 C 8 C/14 C 10 C/16 C 15 C/20 C Temperature di ingresso uscita delle drupe 0 0 20 40 60 80 100 120 Tempo (d)
Evoluzione verso gli impianti continui Denocciolatrice Tecnica soffice di preparazione della pasta Riscaldamento assente Eliminazione e recupero del nocciolino Pasta olearia: polpa di olive
Buratto della snocciolatrice Pasta di olive snocciolata
Nocciolino Nocciolino Nocciolino
RISULTATI DELLE PROVE SPERIMENTALI 6000 Ss (Valori sperimentali) 5000 4000 3000 2000 1000 Molazza y = 0.9508x R 2 = 0.9266 Snocciolatrice 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 residuo solido Ssospeso s (Valori nel teorici) mosto oleoso
Gramolazione Fasi: Rimescolamento della pasta Riscaldamento della pasta Attivazione enzimi Scopo: Azione meccanica dei frammenti di nocciolo sulle cellule Estrarre l olio dalla struttura cellulare Aggregare le gocce di olio per renderle separabili in centrifugazione Ridurre la viscosità della pasta Caratterizzare l olio
Gramolazione Fase cruciale del processo di trasformazione nella quale si può influire in modo positivo o negativo la qualità dell olio regolando in modo più o meno idoneo i parametri di processo: Temperatura della pasta Durata del processo Disponibilità di ossigeno
Qualità e temperatura di gramolazione Variazione del contenuto in composti fenolici totali in funzione della temperatura della pasta alla gramola 250 Composti fenolici totali (ppm a. gallico) 225 200 175 150 25 27 29 31 33 35 37 Temperatura ( C) Variazione della resistenza all'ossidazione in funzione della temperatura della pasta alla gramola 16.0 Tempo di induzione (h) 14.0 12.0 10.0 8.0 25 27 29 31 33 35 37 Temperatura ( C)
Variazione della resa di estrazione in funzione della diluizione della pasta 18 Resa di estrazione (%) 17 16 15 14 13 12 11 10 20 25 30 35 40 Acqua aggiunta (%) 27 C - 30' 27 C - 45' 27 C - 60' 32 C - 30' 32 C - 45' 32 C - 60' 35 C - 30' 35 C - 45' 35 C - 60'
Variazione del contenuto in composti fenolici totali in differenti condizioni di processo (35 C) 350 Composti fenolici totali (ppm a. gallico) 300 250 200 150 27 C - 30' 27 C - 45' 27 C - 60' 32 C - 30' 32 C - 45' 32 C - 60' 35 C - 30' 35 C - 45' 35 C - 60' 100 15 20 25 30 35 40 45 Acqua aggiunta (%)
Variazione del contenuto in composti fenolici totali in differenti condizioni di processo (32 C). 350 Composti fenolici totali (ppm a. gallico) 300 250 200 150 27 C - 30' 27 C - 45' 27 C - 60' 32 C - 30' 32 C - 45' 32 C - 60' 35 C - 30' 35 C - 45' 35 C - 60' 100 15 20 25 30 35 40 45 Acqua aggiunta (%)
Variazione del contenuto in composti fenolici totali in differenti condizioni di processo (27 C). 350 Composti fenolici totali (ppm a. gallico) 300 250 200 150 27 C - 30' 27 C - 45' 27 C - 60' 32 C - 30' 32 C - 45' 32 C - 60' 35 C - 30' 35 C - 45' 35 C - 60' 100 15 20 25 30 35 40 45 Acqua aggiunta (%)
Studio termofluidodinamico: aspo tradizionale
Studio termofluidodinamico aspo con deviatori svirgolati
RISULATI Aspo con deviatori radiali Aumenta la compenente radiale della velocità T media = 295,8 K Aspo con deviatori radiali svirgolati Aumenta ulteriormente il rimescolamento radiale T media = 297,6 K Aspo con pale assemblate specularmente Rimescolamento efficiente solo nella seconda metà T media = 296,7 Aspo con pale assemblate a coppie Non mostra buon rimescolamento radiale T media = 296 K Aggiungere deviatori radiali all aspo usato nelle gramole, contribuisce a rompere il moto laminare in blocco e di conseguenza ad un migliore rimescolamento e riscaldamento Il riscaldamento è più rapido con deviatori dal profilo ottimizzato per aumentare la componente radiale dalla velocità
Estrazione centrifuga Il Decanter provvede all estrazione dell olio dalla pasta di olive per mezzo della forza centrifuga e richiede di aggiungere la minore quantità di acqua possibile ad una temperatura analoga a quella di gramolazione
TRE FASI DUE FASI
VISCOSITA DELLA PASTA IN FUNZIONE DELLA SUA UMIDITA Viscosità Resa
RENDIMENTO DI ESTRAZIONE NEGLI IMPIANTI TRADIZIONALI 100 Rendimento di estrazione (%) 95 90 85 80 75 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Acqua olive) Acqua aggiunta (kg/100kg olive)
VISCOSITA DELLA PASTA Viscosità (cpoise) 1000000 100000 10000 1000 0,1 1 10 100 Velocità dello spindle (rpm) Molazza + finitore: t.q. - 27 C Molazza + finitore: 10% - 27 C Molazza + finitore: 20% - 27 C Molazza + finitore: 30% - 27 C Molazza + finitore: t.q. - 32 C Molazza + finitore: 10% - 32 C Molazza + finitore: 20% - 32 C Molazza + finitore: 30% - 32 C Molazza + finitore: t.q. - 35 C Molazza + finitore: 10% - 35 C Molazza + finitore: 20% - 35 C Molazza + finitore: 30% - 35 C
VISCOSITA DELLA PASTA Viscosità (cpoise) 1000000 100000 10000 1000 0,1 1 10 100 Velocità dello spindle (rpm) Denocciolata: t.q. - 27 C Denocciolata: 10% - 27 C Denoccilata: 20% - 27 C Denocciolata: 30% - 27 C denocciolata: t.q. - 32 C Denocciolata: 10% - 32 C Denocciolata: 20% - 32 C denocciolata: 30% - 32 C Denoccilata: t.q. - 35 C Denocciolata: 10% - 35 C Denocciolata: 20% - 35 C Denocciolata: 30% - 35 C
VISCOSITA DELLA PASTA 90 80 m 70 60 50 40 Not malaxed paste malaxed paste 30 20 First year trial 10 0 Second year trial 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 ϕ/ϕ max
Conoscenze acquisite ridurre i volumi di acqua aggiunta poter variare la velocità della coclea per regolare l umidità della sansa ed evitare gli accumuli di sansa all interno del decanter la zona cilindrica provvede a separare dall olio l AV e le frazioni solide più minute ottimizzare la posizione longitudinale della bocca di scarico della pasta la parte conica va progettata più accuratamente
INNOVAZIONI TECNOLOGICHE Introduzione di barriere interne Geometria con cono stretto a pressione dinamica variabile Regolazione continua della velocità differenziale coclea\tamburo Regolazione idonea dei livelli di uscita dell acqua e dell olio
REGOLAZIONE DEI PARAMETRI Effetto aggiuntivo di separazione delle fasi liquide dalle fasi solide n fondamentale per poter regolare il tempo di permanenza dei solidi all interno del decanter è possibile regolare i parametri di processo (portata del decanter e acqua aggiunta) in tempo reale ottimizzando le rese di estrazione in funzione delle proprietà reologiche della pasta di olive
RENDIMENTO IN FUNZIONE DELLA PORTATA DELLA PASTA bassa diluizione ( 9-15 %) Rendimento (%) 100.0 95.0 90.0 n = 9 85.0 n = 15 80.0 75.0 n = 11 70.0 n = 13 65.0 n = 7 60.0 12.0 16.0 20.0 24.0 28.0 32.0 36.0 Portata della pasta (q/h)