Η θραύση είναι μια μηχανική εργασία που πραγματοποιείται στις ελιές μετά τη φάση του καθαρισμού. Ο καρπός υποβάλλεται σε μια μηχανική δράση που σπάει το κουκούτσι/πυρήνα, τα τοιχώματα των φυτικών κυττάρων και κυρίως τα κενά των κυττάρων που περιέχουν σταγονίδια ελαίου, δημιουργώντας μια ημίρρευστη πάστα που αποτελείται από μια αδιάλυτη στερεή φάση (θραύσματα κουκουτσιών, φλοιών και πολτού) και μια υγρή φάση (γαλάκτωμα ελαίου σε νερό).
Η αποικοδόμηση των κυτταρικών τοιχωμάτων και των μεμβρανών επιτυγχάνεται επίσης μέσω αποπολυμερισμού, με την ενεργοποίηση του ενζυμικού συμπλέγματος που είναι ενδογενές στον καρπό (πηκτινάση, κυτταρινάση και ημικυτταρινάση), επιφέροντας τη διάσπαση των κυτταρικών συστατικών και τη συνακόλουθη διαρροή κυτταρικών χυμών και ελαίου, τα οποία θα είναι ευκολότερα διαχωρίσιμα από τα άλλα συστατικά του καρπού σε επόμενα στάδια επεξεργασίας. Η αποτελεσματικότητα της σύνθλιψης εξαρτάται από την παραγωγή (i) μιας λεπτής κλασμάτωσης του πολτού, που επιτυγχάνεται με την εφαρμογή πολύ μικρής δύναμης σε πολυάριθμες ενέργειες θραύσης, και (ii) μιας μη υπερβολικής διάσπασης του ξυλώδους πυρήνα με την εφαρμογή πολύ μεγάλης δύναμης σε λίγες περιοχές.
Η σύνθλιψη της ελιάς πραγματοποιείται με την εφαρμογή διατμητικής τάσης και τριβής. Η τριβή και η διατμητική τάση προκαλούν τον αποτελεσματικό διαχωρισμό και το σκίσιμο των φυτικών ιστών, με χαμηλή διασπορά ενέργειας, προκαλώντας χαμηλή θέρμανση της μάζας. Οι δράσεις αυτές είναι ιδανικές για τη σύνθλιψη του πολτού της ελιάς. Η προσπάθεια που απαιτείται για τη θραύση των πυρήνων προκαλεί χτυπήματα, κρούσεις, συνθλίψεις και βίαιες συγκρούσεις, με υψηλή διασπορά ενέργειας και σημαντική θέρμανση της μάζας. Η ένταση των δυνάμεων και ο τρόπος δράσης τους στην ελιά είναι συνάρτηση της γεωμετρίας της μηχανής και της ταχύτητας των περιστρεφόμενων μερών του μηχανικού σπαστήρα. Η διαδικασία θραύσης είναι καθοριστικής σημασίας για τον προσδιορισμό της απόδοσης της έκθλιψης, της ποιότητας και της σύνθεσης του τελικού προϊόντος και του επιπέδου βιοδραστικότητας του παραγόμενου παρθένου ελαιολάδου. Κατά τη διαδικασία αυτής της φάσης, όλα τα ενδογενή ένζυμα του ελαιόκαρπου ενεργοποιούνται και εμπλέκονται στις επόμενες φάσεις της διαδικασίας εκχύλισης, με αυτά να συμμετέχουν επίσης στο σχηματισμό και την τροποποίηση των φαινολικών και πτητικών ενώσεων του έξτρα παρθένου ελαιολάδου (EVOO). Οι διαφορετικές μηχανικές πτυχές των σπαστήρων που χρησιμοποιούνται στα συνήθη ελαιοτριβεία μπορούν να οδηγήσουν σε διαφορετικά αποτελέσματα σύνθλιψης, οδηγώντας σε διαφορετικές τελικές συγκεντρώσεις όσον αφορά τις φαινολικές και πτητικές ενώσεις, οι οποίες έχουν σημαντικές επιπτώσεις στη γεύση, το άρωμα και τη σταθερότητα του ελαιόλαδου και συνεπώς στην ποιότητα του EVOO. Υπάρχουν διάφορα μοντέλα θραυστήρων ελιάς που διατίθενται για βιομηχανικές εργασίες, όπως ο παραδοσιακός πέτρινος μύλος, ο σφυροθραύστης, ο δισκοθραυστήρας, ο λεγόμενος οδοντωτός θραυστήρας και οι μηχανές αποκομιδής. Κάθε θραυστήρας εφαρμόζει διαφορετική και συγκεκριμένη μηχανική δράση για τη διάσπαση του ιστού της ελιάς, δημιουργώντας διάφορα αποτελέσματα. Οι επιδράσεις διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στις ενδογενείς ενζυματικές δραστηριότητες, επηρεάζοντας την τελική ποσότητα του EVOO καθώς και το φαινολικό και πτητικό προφίλ. Ορισμένες μελέτες σχετικά με τη φάση της σύνθλιψης έχουν διερευνήσει τις επιδράσεις των διαφόρων θρυμματιστών στη σύνθεση και τη συνολική ποιότητα του ελαιολάδου. Οι Caponio et.al. (2003) διαπίστωσαν ότι ο σφυρόμυλος καθιστά δυνατή την εκχύλιση μεγαλύτερων ποσοτήτων φαινολών από τους φυτικούς ιστούς σε σχέση με τους πέτρινους μύλους και, κατά συνέπεια, το ελαιόλαδο που παράγεται με σφυρόμυλο είναι πιο πικρό, με μεγαλύτερη αντιοξειδωτική ικανότητα, από εκείνο που λαμβάνεται με πέτρινο μύλο. Παρόμοια αποτελέσματα παρατήρησαν και οι Inarejos-García et al. (2011). Η διάμετρος των οπών και η ταχύτητα περιστροφής αποτελούν επίσης τεχνολογικές παραμέτρους που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τη διαδικασία θραύσης, καθώς καθορίζουν το πάχος της πάστας και συνεπώς τη σύνθεση και την ποιότητα του τελικού παραγόμενου EVOO, όπως διερευνήθηκε από τους Tamborrino et. al. (2020), Inarejos-García et al. (2011) και Sevili et. al. (2011).
Μια σειρά πειραματικών δοκιμών σε ένα νέο μηχάνημα, έναν νέο τύπο αρθρωτού μηχανικού σπαστήρα που αναπτύχθηκε σε συνεργασία με μια ιδιωτική εταιρεία που κατασκευάζει μηχανήματα για την εξαγωγή ελαιόλαδου μελέτησαν οι Tamborrino et. al. (2022). Το νέο µοντέλο µηχανής θραύσης αναπτύχθηκε µε εναλλάξιµο ρότορα ώστε να προσαρμόζεται στα χαρακτηριστικά των ελιών και στον τύπο του λαδιού που επιθυμεί κανείς να λάβει. Οι τοποθετημένοι ρότορες ήταν: ένας ρότορας με σφυριά και ένας ρότορας με μαχαίρια. Με τον τρόπο αυτό, αξιολογήθηκε ξεχωριστά η επίδραση των δράσεων που προκαλούνται από τα όργανα σύνθλιψης των ρότορων, αφήνοντας αμετάβλητες όλες τις άλλες κατασκευαστικές παραμέτρους και παραμέτρους της διεργασίας. Οι πολυάριθμες επιδράσεις του συστήματος σύνθλιψης που παρατηρήθηκαν στην ποιότητα του ελαιολάδου οφείλονται στην αλληλεπίδραση της πίεσης και της διάτμησης που ασκεί η μηχανή στους ελαιόκαρπους.
Σκοπός των Tamborrino et. al. (2022) ήταν η διερεύνηση της επίδρασης των γεωμετρικών χαρακτηριστικών στη δράση της θραύσης μέσω ενός απλουστευμένου μοντέλου για τη μεταφορά και τη διάχυση της ενέργειας των θραυστήρων. Η ανάλυση της ειδικής ενέργειας που παράγεται από το θραυστήρα, σε συνδυασμό με τη διερεύνηση του μεγέθους των σωματιδίων μετά τη θραύση, θα αποκαλύψει τον επικρατούντα τρόπο δράσης των δυνάμεων στον καρπό. Επιπροσθέτως μελετήθηκε και η μέση ενέργεια ανά μονάδα μάζας και για τους δύο ρότορες, προκειμένου να γίνει κατανοητό πώς τα μηχανικά μέρη επηρεάζουν την κατανομή των δυνάμεων στις ελιές. Αξιολογήθηκαν επιπλέον και οι επιπτώσεις στην απόδοση και την ποιότητα του ελαιόλαδου που λαμβάνεται με τη χρήση των δύο διαφορετικών συστημάτων επεξεργασίας.
Συμπεράσματα
Στις πειραματικές δοκιμές χρησιμοποιήθηκε ένας ρότορας στον οποίο ήταν τοποθετημένα τα κλασικά σφυριά, που χρησιμοποιούνται συνήθως για τη θραύση, και ένα νέο μοντέλο ρότορα στον οποίο, αντί για τα σφυριά, τοποθετούνται μαχαίρια ακτινικά σε σχέση με τον άξονα του ρότορα. Η μελέτη των Tamborrino et. al. (2022) είναι η πρώτη η οποία παρέχει μια κατανόηση των δυνάμεων που εφαρμόζονται από τα εργαλεία θραύσης της μηχανής θραύσης και συγκεκριμένα: ο σφυροθραύστης παράγει κυρίως ωστικές και θλιπτικές τάσεις, ο μαχαιροθραύστης μεταφέρει κυρίως διατμητικές τάσεις. Παράγουν και οι δύο, φαινόμενα τριβής μέσω της πρόσκρουσης τους στο πλέγμα και των επιδράσεων που δημιουργούνται στο μέγεθος των κόκκων του πυρήνα, την ενέργεια που μεταφέρεται στον ελαιόπαστα και τη θερμοκρασία που επιτυγχάνει ο πολτός στη φάση της θραύσης. Οι πληροφορίες αυτές συσχετίστηκαν με αποτελέσματα σχετικά με την ποιότητα του ελαίου και την αποτελεσματικότητα της εκχύλισης του φυτού.
Τα ποιοτικά αποτελέσματα έδειξαν:
- Σε σύγκριση με τον σφυρόμυλο, ο νέος ρότορας με μαχαίρι που χρησιμοποιείται στη φάση της θραύσης οδήγησε σε βελτίωση της ποιότητας του VOO, κυρίως όσον αφορά τη βελτίωση των πτητικών και φαινολικών ενώσεων που συνδέονται στενά με τις οργανοληπτικές και βελτιωτικές για την υγεία ιδιότητες του τελικού προϊόντος.
- Τα VOO, με τη χρήση του σπαστήρα μαχαιριών παρουσίασαν υψηλότερη συγκέντρωση φαινολικών ενώσεων λόγω της περιεκτικότητας σε ελαιοευρωπαΐνη και παράγωγα λιγστροσίδης και αύξηση στο άθροισμα των αλδεϋδών που είναι κυρίως υπεύθυνες για την “πράσινη” γεύση των VOO.
- Δεν διαπιστώθηκε σημαντική διαφορά όσον αφορά την απόδοση της διεργασίας, επιβεβαιώνοντας ότι η ικανότητα του σπαστήρα να σπάει τα κυτταρικά τοιχώματα και τα κενά, απελευθερώνοντας έτσι το περιεχόμενο έλαιο, είναι συγκρίσιμη με τη χρήση των δύο διαφορετικών ρότορων που εξετάζονται.
Πηγές:
- Tamborrino A., Perone C., Veneziani G., Berardi A., Romaniello, Servili M. and Leone A., (2022). Experimental Investigation of a New Modular Crusher Machine Developed for Olive Oil Extraction Plants. Foods 2022, 11(19), 3035; https://doi.org/10.3390/foods11193035
- Aguilera, M.P.; Beltran, G.A.; Sanchez-Villasclaras, S.; Uceda, M.; Jimenez, A. Kneading olive paste from unripe ‘Picual’ fruits: I. Effect on oil process yield. J. Food Eng. 2010, 97, 533–538.
- Boncinelli, P.; Catalano, P.; Cini, E. Olive paste rheological analysis. Trans. ASABE 2013, 56, 237–244.
- Caponio, F.; Gomes, T.; Summo, C.; Pasqualone, A. Influence of the type of olive-crusher used on the quality of extra virgin olive oils. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2003, 105, 201–206.
- Inarejos-Garcí, A.M.; Salvador, M.D.; Fregapane, G. Effect of crushing on olive paste and virgin olive oil minor components. Eur. Food Res. Technol. 2011, 232, 441–451.
- Leone, A. Olive milling and pitting. In The Extra-Virgin Olive Oil Handbook; Peri, C., Ed.; Wiley: Hoboken, NJ, USA, 2014; pp. 117–126.
- Servili, M.; Esposto, S.; Taticchi, A.; Urbani, S.; Veneziani, G.; Di Maio, I.; Sordini, B.; Selvaggini, R. Improvements on olive oil extraction plants in relation to oil quality. In Proceedings of the 4th International Conference on “Olive Culture and Biotechnology of Olive Tree Products”, Chania, Greece, 31 October–4 November 2011.
- Tamborrino, A. Olive paste malaxation. In The Extra-Virgin Olive Oil Handbook; Peri, C., Ed.; Wiley: Hoboken, NJ, USA, 2014; pp. 127–137.
- Tamborrino, A.; Perone, C.; Mojaed, H.; Romaniello, R.; Berardi, A.; Catalano, P.; Leone, A. Combined continuous machine to condition olive paste: Rheological characterization of olive paste. Chem. Eng. Trans. 2021, 87, 283–288.
- Perone, C.; Romaniello, R.; Leone, A.; Berardi, A.; Catalano, P.; Tamborrino, A. CFD analysis of a tube-in-tube heat exchanger to pre-heat olive pastes. Chem. Eng. Trans. 2021, 87, 253–258.
- Petrakis, C. Olive oil extraction. In Olive Oil: Chemistry and Technology; Boskou, D., Ed.; AOCS Press: Urbana, IL, USA, 2006; pp. 191–223
Πηγή φωτογραφίας: Alfa Laval
Μετάφραση, επιμέλεια και παρουσίαση του άρθρου από τον ΥΔ Σώτηρα Μάριο-Ιωάννη MSc Γ.Π.Α.
https://www.olivenews.gr/el/episthmh/elaiotriveio/nea-arthroti-michani-thraysis-ta-elaiotriveia/
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου