Les ultrasons peuvent améliorer l'extraction de l'huile d'olive extra vierge
Des chercheurs ont mis au point un système d'extraction abordable utilisant les ultrasons, capable d'améliorer la qualité et d'augmenter le rendement.
Une équipe de recherche de l'université de Bari s'est penchée sur l'optimisation de l'étape de malaxage dans la production d'huile d'olive. Le malaxage est l'étape au cours de laquelle la pâte d'olive est brassée avant d'être séparée dans une centrifugeuse.
« Les principaux objectifs de la recherche dans le domaine de l'extraction sont essentiellement au nombre de trois et concernent la phase de malaxage : réduire la durée de cette étape, améliorer l'échange thermique et augmenter les rendements d'extraction d'huile sans effets négatifs sur la teneur en phénols », a expliqué Maria Lisa Amirante Clodoveo de l'université de Bari Aldo Moro.
La réduction de la durée du processus et de la consommation de ressources, associée au maintien de la qualité, contribue à garantir de meilleurs profits.
« Les systèmes traditionnels, tels que le réchauffement de la pâte d’olive, l’ajout d’eau et l’allongement de la durée du malaxage, ont été poussés à leurs limites au point qu’il est apparu nécessaire d’introduire quelque chose de nouveau pour obtenir de meilleurs résultats en termes de rendement et d’efficacité », a déclaré Clodoveo.
En ce sens, le premier objectif des chercheurs coordonnés par Clodoveo était de trouver une solution pour améliorer cette opération. Le malaxeur est une machine discontinue qui fonctionne entre deux appareils continus (le broyeur et le décanteur), et il s’agit d’un échangeur de chaleur inadéquat, en raison du rapport défavorable entre sa petite surface et le grand volume de pâte d’olive qu’il contient.
À l’échelle mondiale, des technologies émergentes allant des micro-ondes aux champs électriques pulsés ont été testées et utilisées, mais le groupe de chercheurs italiens s’est concentré sur les ultrasons. Outre leur effet sur la modulation des réactions chimiques, physiques et biochimiques au sein de la pâte d’olive broyée, les ultrasons offrent des dispositifs peu coûteux, une évolutivité aisée et une grande durabilité du processus d’un point de vue énergétique.
Les chercheurs ont donc souhaité proposer une solution technique abordable pour un large éventail de producteurs, afin d'augmenter les rendements et la qualité sans coûts énergétiques supplémentaires.
Maria Lisa Clodoveo
« Nous pensions que les ultrasons pouvaient être très prometteurs car ils exercent une action thermique modérée combinée à une action mécanique considérable », a expliqué Clodoveo. L'action mécanique est due à la cavitation qui, en termes simples, consiste en la formation de bulles de vapeur microscopiques causées par les oscillations des valeurs de pression.
Les bulles atteignent un diamètre critique jusqu’à ce qu’elles implosent violemment, générant des jets de fluide qui brisent les cellules qui ont traversé le broyeur intactes. Cependant, toutes les fréquences ultrasoniques ne sont pas capables de générer une cavitation efficace à l’intérieur de la pâte d’olive. Lors de tests de simulation, les chercheurs ont vérifié que seule une gamme ultrasonique à basse fréquence (20–50 kHz) est utile pour atteindre l’objectif.
En substance, de nombreuses cellules traversent le broyeur sans se rompre jusqu’à ce qu’elles aboutissent dans le malaxeur. « Grâce aux ultrasons, la cavitation provoque instantanément la rupture de ces cellules, libérant des gouttelettes huileuses et des composés mineurs », a expliqué le chercheur. « Cela a un double effet : un rendement en huile d’olive plus élevé et une concentration plus importante en polyphénols et en antioxydants tels que les caroténoïdes et les tocophérols. »
En appliquant les ultrasons dans un moulin à cycle continu, les chercheurs ont observé une augmentation évidente du rendement, passant d’environ 14,5 % avec un procédé conventionnel à 16,5 % avec les ultrasons.
De plus, ils ont constaté une augmentation de plus de 20 % des polyphénols dans les échantillons traités par ultrasons. « La teneur en molécules aux effets bénéfiques pour la santé, évaluée par Filomena Corbo, s’est avérée supérieure à celle de l’huile d’olive traditionnelle », a souligné Clodoveo.
De plus, le profil des propriétés chimiques et organoleptiques utilisées pour la classification du produit n’a pas été affecté, et aucune différence significative n’a été constatée par rapport au système traditionnel.
De plus, l’analyse de l’espace de tête des échantillons réalisée par chromatographie en phase gazeuse par Antonello Paduano a révélé que les composés volatils n’avaient subi aucun dommage. Cela a souligné que la voie enzymatique délicate de la lipoxygénase n’était pas compromise par l’action thermique des ultrasons.
« Afin de répondre aux besoins changeants du marché, les mouliniers ont besoin d’installations à haut rendement, capables de limiter les coûts d’investissement et de gestion, de réduire le temps de traitement et de maximiser la capacité de production », a expliqué Clodoveo. « La réduction des procédures et de la consommation de ressources, associée au maintien de la qualité, contribue à garantir de meilleurs profits », a-t-elle fait remarquer.
La dernière étape de la recherche a nécessité la collaboration avec l’Université polytechnique de Bari. « Grâce aux compétences en génie mécanique de Riccardo Amirante, nous avons atteint l’échelle industrielle », a ajouté Clodoveo, précisant que grâce au financement PerformTech
de la région des Pouilles, la machine a atteint un haut niveau de maturité technologique
et est désormais prête à être commercialisée.