Ultraschall kann die Gewinnung von nativem Olivenöl extra verbessern
Forscher haben ein kostengünstiges Extraktionssystem auf Ultraschallbasis entwickelt, das die Qualität verbessern und die Ausbeute steigern kann.
Ein Forschungsteam der Universität Bari hat sich auf die Optimierung der Malaxationsphase bei der Olivenölherstellung konzentriert. Die Malaxation ist der Schritt, bei dem die Olivenpaste gerührt wird, bevor sie in einer Zentrifuge getrennt wird.
„Die Hauptziele der Forschung im Bereich der Extraktion betreffen im Wesentlichen drei Aspekte der Malaxationsphase: die Verkürzung dieses Schritts, die Verbesserung des Wärmeaustauschs und die Steigerung der Ölextraktionsausbeute ohne negative Auswirkungen auf den Phenolgehalt“, erklärte Maria Lisa Amirante Clodoveo von der Universität Bari Aldo Moro.
Die Reduzierung des Verfahrens- und Ressourcenverbrauchs bei gleichzeitiger Qualitätserhaltung trägt dazu bei, höhere Gewinne zu sichern. –
„Die traditionellen Verfahren, wie das Erwärmen der Olivenpaste, die Zugabe von Wasser und die Verlängerung der Malaxierdauer, wurden so weit ausgereizt, dass es notwendig erschien, etwas Neues einzuführen, um in Bezug auf Ertrag und Effizienz mehr zu gewinnen“, sagte Clodoveo.
In diesem Sinne war es das erste Ziel der von Clodoveo koordinierten Forscher, eine Lösung zur Verbesserung dieses Vorgangs zu finden. Der Malaxer ist eine Chargenmaschine, die zwischen zwei kontinuierlichen Anlagen (dem Brecher und dem Dekanter) arbeitet, und stellt aufgrund des ungünstigen Verhältnisses zwischen seiner kleinen Oberfläche und dem großen Volumen der darin befindlichen Olivenpaste einen unzureichenden Wärmetauscher dar.
Weltweit wurden neue Technologien von Mikrowellen bis hin zu gepulsten elektrischen Feldern getestet und eingesetzt, doch die Gruppe italienischer Forscher konzentrierte sich auf Ultraschall. Neben seiner Wirkung auf die Modulation der chemischen, physikalischen und biochemischen Reaktionen in der zerkleinerten Olivenpaste bietet Ultraschall kostengünstige Geräte, einfache Skalierbarkeit und eine hohe Nachhaltigkeit des Prozesses aus energetischer Sicht.
Daher wollten die Forscher eine technische Lösung präsentieren, die für eine breite Palette von Produzenten erschwinglich ist, um Erträge und Qualität ohne zusätzliche Energiekosten zu steigern.
Maria Lisa Clodoveo
„Wir waren der Meinung, dass Ultraschall sehr vielversprechend sein könnte, da er eine milde thermische Wirkung in Kombination mit einer beträchtlichen mechanischen Wirkung ausübt“, erklärte Clodoveo. Die mechanische Wirkung beruht auf der Kavitation, die, vereinfacht ausgedrückt, in der Bildung mikroskopisch kleiner Dampfblasen besteht, die durch Schwankungen der Druckwerte verursacht werden.
Die Blasen erreichen einen kritischen Durchmesser, bis sie heftig implodieren und Flüssigkeitsstrahlen erzeugen, die jene Zellen aufbrechen, die den Brecher intakt passiert haben. Allerdings sind nicht alle Ultraschallfrequenzen in der Lage, die erforderliche Kavitation im Inneren der Olivenpaste zu erzeugen. In Simulationstests stellten die Forscher fest, dass nur ein niedriges Ultraschallfrequenzbereich (20–50 kHz) geeignet ist, um das Ziel zu erreichen.
Im Wesentlichen passieren viele Zellen die Mühle, ohne zu zerbrechen, bis sie im Malaxer landen. „Dank des Ultraschalls bewirkt die Kavitation das sofortige Aufbrechen dieser Zellen, wodurch ölige Tröpfchen und sekundäre Inhaltsstoffe freigesetzt werden“, erklärte der Forscher. „Dies hat einen doppelten Effekt: eine höhere Ausbeute an Olivenöl und eine höhere Konzentration an Polyphenolen und Antioxidantien wie Carotinoiden und Tocopherolen.“
Durch den Einsatz von Ultraschall in einer Durchlaufmühle beobachteten die Forscher einen deutlichen Anstieg der Ausbeute von etwa 14,5 Prozent bei einem herkömmlichen Verfahren auf 16,5 Prozent mit Ultraschall.
Zudem stellten sie einen Anstieg der Polyphenole um mehr als 20 Prozent in den mit einem Ultraschallsystem behandelten Proben fest. „Der Gehalt an gesundheitsfördernden Molekülen, der von Filomena Corbo bewertet wurde, war höher als bei traditionellem Olivenöl“, betonte Clodoveo.
Auch das Profil der chemischen und organoleptischen Eigenschaften, das für die Klassifizierung des Produkts herangezogen wird, blieb unbeeinträchtigt, und es gab keine signifikanten Unterschiede im Vergleich zum traditionellen Verfahren.
Darüber hinaus ergab die von Antonello Paduano mittels Gaschromatographie durchgeführte Headspace-Analyse der Proben, dass die flüchtigen Verbindungen keinen Schaden genommen hatten. Dies unterstrich, dass der empfindliche Enzymweg der Lipoxygenase durch die thermische Wirkung des Ultraschalls nicht beeinträchtigt wurde.
„Um den sich wandelnden Anforderungen des Marktes gerecht zu werden, benötigen Ölmühlenbetreiber Anlagen mit hoher Effizienz, die in der Lage sind, Investitions- und Betriebskosten zu begrenzen, die Verarbeitungszeit zu verkürzen und die Arbeitskapazität zu maximieren“, erklärte Clodoveo. „Die Reduzierung des Verfahrens- und Ressourcenverbrauchs bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Qualität trägt dazu bei, bessere Gewinne zu sichern“, bemerkte sie.
Der letzte Schritt der Forschung erforderte die Zusammenarbeit mit der Polytechnischen Universität Bari. „Dank der maschinenbaulichen Kompetenzen von Riccardo Amirante haben wir den industriellen Maßstab erreicht“, fügte Clodoveo hinzu und präzisierte, dass die Maschine dank der PerformTech
-Förderung der Region Apulien einen hohen technologischen Reifegrad
erreicht habe und nun marktreif sei.