超音波はエキストラバージンオリーブオイルの抽出効率を向上させることができる
研究者らは、品質の向上と収量の増加が期待できる、超音波を利用した低コストの抽出システムを開発した。
バーリ大学の研究チームは、オリーブオイル製造におけるマラクサシオン工程の最適化に取り組んでいる。マラクサシオンとは、オリーブペーストを遠心分離機で分離する前に撹拌する工程である。
「抽出分野における研究の主な目的は、マラクサシオン段階に関して本質的に3つあります。すなわち、この工程の時間を短縮すること、熱交換を改善すること、そしてフェノール含有量に悪影響を与えることなく油の抽出収率を高めることです」と、バーリ・アルド・モーロ大学のマリア・リサ・アミランテ・クロドヴェオ氏は説明した。
「工程と資源消費の削減は、品質の維持と相まって、収益性の向上に寄与します」
「オリーブペーストの加温、水の添加、マラクシング時間の延長といった従来のシステムは、すでに限界まで追求されており、収率と効率の面でさらなる利益を得るためには、何か新しい手法を導入する必要があると考えられました」とクロドヴェオ氏は述べた。
この意味で、クロドヴェオ氏が統括する研究チームの第一の目的は、この工程を改善する解決策を見出すことでした。マラクサーは、2つの連続装置（粉砕機とデカンター）の間に位置するバッチ式機械ですが、内部のオリーブペーストの体積に対して表面積が小さいため、熱交換効率が不十分です。
世界的には、マイクロ波からパルス電界に至るまで様々な新興技術が試験・採用されてきたが、このイタリアの研究チームは超音波に着目した。超音波は、粉砕されたオリーブペースト内部の化学的、物理的、生化学的反応を調整する効果に加え、低コストな装置、容易なスケールアップ、そしてエネルギー効率の観点から高い持続可能性をプロセスにもたらす。
そこで研究者らは、追加のエネルギーコストをかけずに収量と品質を向上させ、幅広い生産者が手頃な価格で導入できる技術的解決策を提示したいと考えた。
マリア・リサ・クロドヴェオ
「超音波は、穏やかな熱作用と相当な機械的作用を併せ持つため、非常に有望だと考えました」とクロドヴェオは説明した。この機械的作用はキャビテーションによるもので、簡単に言えば、圧力値の振動によって引き起こされる微細な気泡の形成である。
気泡は臨界直径に達すると激しく崩壊し、ジェット流を発生させて、粉砕機を無傷で通過した細胞を破砕します。しかし、すべての超音波周波数がオリーブペースト内で効果的なキャビテーションを発生させられるわけではありません。シミュレーション試験において、研究者らは、目標を達成するには低周波数帯（20～50 kHz）の超音波のみが有効であることを確認しました。
基本的に、多くの細胞は破砕機を通過しても破損することなく、最終的に混練機へと送られます。「超音波のおかげで、キャビテーションがこれらの細胞を瞬時に破裂させ、油滴や微量成分を放出させるのです」と研究者は説明しました。「これにより、オリーブオイルの抽出量が増加するだけでなく、ポリフェノールやカロテノイド、トコフェロールなどの抗酸化物質の濃度も高まるという二重の効果があります。」
連続サイクル式搾油機に超音波を適用した結果、研究者らは収率の明らかな向上を確認した。従来のプロセスでは約14.5％であったものが、超音波を使用することで16.5％に上昇した。
さらに、超音波システムで処理したサンプルでは、ポリフェノールが20％以上増加したことが確認された。「フィロメナ・コルボ氏による評価では、健康効果を持つ分子の含有量が、従来のオリーブオイルよりも高かった」とクロドヴェオ氏は指摘した。
また、製品の分類に用いられる化学的および官能的特性のプロファイルにも影響はなく、従来のシステムと比較して有意な違いは見られなかった。
さらに、アントネッロ・パドゥアーノ氏によるガスクロマトグラフィーを用いたサンプルのヘッドスペース分析では、揮発性化合物に損傷が見られなかったことが明らかになった。これは、超音波の熱作用によって、デリケートな酵素リポキシゲナーゼ経路が損なわれていないことを裏付けている。
「市場のニーズの変化に対応するためには、製油業者には、投資コストや管理コストを抑制し、処理時間を短縮し、稼働能力を最大化できる高効率なプラントが必要です」とクロドヴェオは説明した。「工程と資源の消費を削減しつつ品質を維持することは、より高い利益を確保することに寄与します」と彼女は述べた。
研究の最終段階では、バーリ工科大学との協力が必要となった。「リカルド・アミランテ氏の機械工学の専門知識のおかげで、産業規模での実現に至りました」とクロドヴェオ氏は付け加え、プーリア州からのPerformTech
助成金により、この装置は高い技術的成熟
度に達し、現在市場投入の準備が整っていることを明かした。