Ekstrakcja ultradźwiękowa oliwy z oliwek

Wniosek

Zespół naukowców z Uniwersytetu w Bari pracuje nad udoskonaleniem fazy mieszania w produkcji oliwy z oliwek poprzez wprowadzenie technologii ultradźwiękowej, zwiększając w ten sposób wydajność ekstrakcji oliwy oraz stężenie polifenoli i przeciwutleniaczy. Zastosowanie ultradźwięków w młynie z ciągłym obiegiem zwiększyło wydajność z 14,5% do 16,5%, jednocześnie zwiększając zawartość zdrowych cząsteczek w oliwie z oliwek bez wpływu na jej właściwości chemiczne i sensoryczne.

„Główne cele badawcze w dziedzinie ekstrakcji obejmują zasadniczo trzy aspekty związane z fazą syntezy chemicznej: skrócenie czasu tego etapu, poprawę wymiany ciepła i zwiększenie wydajności ekstrakcji oleju bez negatywnego wpływu na zawartość fenolu” – wyjaśniła Maria Lisa Amirante Clodoveo z Uniwersytetu Aldo Moro w Bari.

Na całym świecie przetestowano i zastosowano nowe technologie, od mikrofal po pulsacyjne pola elektryczne, ale włoski zespół badaczy skupił się na ultradźwiękach. Oprócz możliwości modulowania skutków reakcji chemicznych, fizycznych i biochemicznych zachodzących w rozdrobnionej paście z oliwek, ultradźwięki oferują niedrogi sprzęt, łatwą skalowalność i wysoki stopień trwałości procesu z punktu widzenia energii.

W związku z tym badacze mieli nadzieję opracować rozwiązanie technologiczne, które byłoby przystępne dla szerokiego grona producentów, poprawiając wydajność i jakość bez zwiększania kosztów energii. „Uważamy, że ultradźwięki są bardzo obiecujące, ponieważ wywierają niedrażniący efekt termiczny, a jednocześnie mają znaczny efekt mechaniczny” – wyjaśnił Clodoveo. Efekt mechaniczny wynika z kawitacji, która w uproszczeniu polega na tworzeniu się maleńkich pęcherzyków pary w wyniku oscylacji ciśnienia.

Pęcherzyki osiągają krytyczną średnicę, aż gwałtownie eksplodują, tworząc strumień płynu, który rozbija komórki, które przechodzą nienaruszone przez młyn. Jednak nie wszystkie częstotliwości ultradźwiękowe powodują skuteczną kawitację w paście z oliwek. W testach symulacyjnych naukowcy potwierdzili, że ten cel osiąga się jedynie za pomocą ultradźwięków o niskiej częstotliwości (20–50 kHz).

Zasadniczo wiele komórek przechodzi przez młyn bez pękania, aż w końcu trafią do młyna.

„Dzięki ultradźwiękom kawitacja natychmiast powoduje pękanie tych komórek, uwalniając oleiste kropelki i związki śladowe” – wyjaśnił. „Ma to podwójny efekt: większe uwalnianie oliwy z oliwek i wyższe stężenie polifenoli i przeciwutleniaczy, takich jak karotenoidy i tokoferole”.

Stosując ultradźwięki w młynie z ciągłym obiegiem, badacze zaobserwowali znaczny wzrost wydajności, z około 14,5% w procesie konwencjonalnym do 16,5% w przypadku ultradźwięków. Ponadto ocenili ponad 20% wzrost zawartości polifenoli w próbkach poddanych działaniu systemu ultradźwiękowego. „Filomena Corbo oceniła zawartość cząsteczek mających wpływ na zdrowie i uzyskała wyniki wyższe niż te uzyskane w przypadku konwencjonalnej oliwy z oliwek” – zauważył Clodoveo.

Podobnie profil cech chemicznych i sensorycznych zastosowany do klasyfikacji produktów pozostał niezmieniony i nie wykazywał znaczących różnic w porównaniu z systemem konwencjonalnym.

Ponadto analiza fazy nad roztworem próbek przeprowadzona przez Antonello Paduano przy użyciu chromatografii gazowej nie wykazała uszkodzeń lotnych związków. Podkreśla to, że na delikatny szlak lipooksygenazy nie mają wpływu termiczne skutki ultradźwięków.

„Aby sprostać zmieniającym się wymaganiom rynku, młynarze potrzebują wydajnych zakładów, które ograniczają koszty inwestycji i zarządzania, skracają czas przetwarzania i maksymalizują produktywność” – wyjaśnił Clodoveo. „Ograniczenie procedur i zużycia zasobów w połączeniu z utrzymaniem jakości pomaga zagwarantować większe zyski.”