Tecnologia
Cosa sono gli ultrasuoni
Gli ultrasuoni, utilizzati negli impianti industriali per l’estrazione dell’olio extra vergine di oliva, sono delle onde sonore ad alta frequenza, superiore a quelle percepibili dall’orecchio umano.
Il principio di base dell’estrazione ad ultrasuoni si basa sul fenomeno noto come cavitazione acustica. Quando un materiale liquido o semisolido è sottoposto ad onde ultrtasoniche di alta intensità e bassa frequenza (circa 20 kHz) si generano onde di pressione che creano piccolissime bolle. Queste bolle aumentano di dimensione all’aumentare dell’intensità degli ultrasuoni e, quando raggiungono una certa dimensione, collassano improvvisamente generando un’onda d’urto che rilascia energia sotto forma di pressione.
Questo fenomeno provoca la rottura meccanica delle pareti cellulari rilasciando i composti che si trovano al suo interno.
La tecnica di estrazione e conservazione ad ultrasuoni è preferita rispetto ai metodi di estrazione tradizionali perché offre diversi vantaggi, come rapidità nell’estrazione, un’eccellente qualità del prodotto, una resa maggiore, un trattamento puramente meccanico e non termico e la capacità di estrarre una gamma più ampia di composti
Fig. Aumento delle dimensioni delle bolle fino a collassare con rilascio di una grande quantità di energia sotto forma di pressione
Cosa fanno
Il processo di estrazione dell’olio extra vergine di oliva con ultrasuoni rende più efficiente la produzione determinando una resa maggiore, una qualità più elevata aumentando il contenuto di polifenoli e di altri parametri qualitativi riducendo drasticamente i tempi di gramolazione.
Quando si applicano potenti onde ultrasoniche alla pasta di olive, la quale contiene una certa percentuale di acqua, si verifica il fenomeno della cavitazione. La cavitazione è la formazione, la crescita e l’implosione di bolle durante cicli di pressione alternati. Questa pressione riesce a rompere la parete cellulare, formata principalmente da cellulosa e pectina, (Fig.1) liberando tutto ciò che si trova al suo interno con conseguente rottura dei vacuoli che contengono le microgoccioline di olio e di tutti gli altri composti. (Fig.2)
Fig. 1 Parete cellulare
Con l’utilizzo degli ultrasuoni aumentiamo quindi il tasso di estrazione/resa così come i polifenoli quindi la shelf life ed altri composti attivi. Il processo continuo in linea, in cui la pasta di olive passa attraverso la zona di cavitazione a ultrasuoni, consente una lavorazione uniforme in tempi brevissimi solo pochi secondi; questo permette di ridurre drasticamente i tempi di lavorazione, e conseguentemente i tempi di gramolazione evitando aumenti di temperatura in gramola che come sappiamo vanno a discapito della qualità.
A seguito dell’utilizzo degli ultrasuoni il residuo grasso nella sansa presenta valori bassissimi tanto che non è più necessario il ripasso, questo significa un doppio guadagno:
1) tutto olio in prima estrazione ossia tutto extra vergine di oliva
2) eliminazione delle linee di ripasso con notevole risparmio economico
Benefici
L’inserimento degli impianti ad ultrasuoni Hielscher in un sistema di estrazione tradizionale per la produzione di olio extra vergine di oliva porta a due diversi tipi di benefici.
Il primo di carattere quantitativo/qualitativo del prodotto con
- Incremento di estraibilità industriale oltre l’8%
- Aumento dei polifenoli fino al 40%
- Aumento dei composti volatili fino al 20%
- Aumento degli steroli totali
- Aumento delle clorofille e dei pigmenti dell’olio (intensità del colore verde)
- Olio più pulito per la migliore separazione delle fasi
- Aumento della shelf life dell’olio
Il secondo è un risparmio energetico/economico importante con
- Riduzione dei tempi di gramolazione
- Riduzione del numero di gramole
- Eliminazione delle linee di ripasso
Risultati analisi
CTR indica il controllo ossia pasta trattata senza ultrasuoni
US pasta trattata con ultrasuoni
CTR indica il controllo ossia pasta trattata senza ultrasuoni
US pasta trattata con ultrasuoni
Gli incrementi sono assolutamente evidenti
CTR indica il controllo ossia pasta trattata senza ultrasuoni
US pasta trattata con ultrasuoni
CTR indica il controllo ossia pasta trattata senza ultrasuoni
US pasta trattata con ultrasuoni
CTR indica il controllo ossia pasta trattata senza ultrasuoni
US pasta trattata con ultrasuoni
CTR indica il controllo ossia pasta trattata senza ultrasuoni
US pasta trattata con ultrasuoni
Valori medi della composizione fenolica (mg/kg). Le lettere diverse indicano una
differenza statisticamente significativa il valore è espresso in %
CTR indica il controllo ossia pasta trattata senza ultrasuoni
US pasta trattata con ultrasuoni
Le tabelle sopra dimostrano chiaramente come le paste trattate con ultrasuoni hanno un incremento sia quantitativo che qualitativo.
L’incremento quantitativo varia da un minimo di 700gr ad un massimo di 2,5/2,8 kg e questo dipende dal grado di maturazione dell’oliva. Ad inizio campagna, quando l’oliva è più verde, gli incrementi di resa osservati sono più alti e poi si stabilizzano aumentando il grado di maturazione dell’oliva ma l’incremento in resa non scende mai sotto i 700 gr. Abbiamo osservato a fine dicembre con la coratina e la peranzana per esempio incrementi standard di 1,2 kg.
Anche il miglioramento qualitativo che si ottiene con gli ultrasuoni non è da sottovalutare. Come si può infatti osservare nella tabella campagna olearia 2023 abbiamo, per gli oli prodotti con ultrasuoni, un incremento per i polifenoli totali rispetto agli oli non prodotti con ultrasuoni superiore da un minimo di 110 fino ad un massimo di 250, così come incrementi significativi si osservano per i derivati dell’oleuropeina, dell’oleaceina, dell’oleocantale etc.
Nelle tabelle precedenti che si riferiscono alla campagna 2022, dove i polifenoli hanno avuto valori molto bassi in generale abbiamo avuto incrementi del 20% con polifenoli totali che passavano da 408 a 490 (vedi Tabella 1)
In altre cultivar per esempio Arbequina abbiamo registrato incrementi addirittura di 350 per i polifenoli totali.
Il trattamento con ultrasuoni come si può osservare dai dati scientifici incrementa in modo importante le rese e la qualità dell’olio extra vergine riducendo i tempi di gramolazione e conseguentemente il numero di gramole necessarie.
Installazione
L’inserimento di un impianto ad ultrasuoni Hielscher è facile e non necessita di particolari lavori o modifiche. Può essere installato in qualsiasi impianto di estrazione di olio extra vergine di oliva già esistente ed occupa uno spazio che si sviluppa in altezza per circa mt 2,30 e soli 80 cm in larghezza.
Può essere posizionato, a seconda delle esigenze e dell’impianto di estrazione già esistente, dopo il frangitore prima delle gramole oppure dopo le gramole prima della fase di estrazione.
L’impianto è gestito in modo totalmente automatico da un Controller Box con un processo in continuo. Il controllo può essere gestito da remoto da indirizzo IP statico (PC/mobile). Registrazione di tutti i dati di lavoro che possono essere visionati in qualsiasi momento.
Richiede un collegamento Ethernet.
L’impianto non ha particolari esigenze di manutenzione o assistenza tecnica in quanto tutte le parti soggette ad usura sono realizzate in titanio.
Alcuni dei nostri impianti
PRIMO IMPIANTO 2017 – Umbria UIP4000 20q.li/h
Impianto posizionato prima delle gramole
Nel 2017 siamo partiti sperimentando la tecnologia ad ultrasuoni per l’estrazione dell’olio extra vergine di oliva a Perugia presso il frantoio Il Nocciolino di Lucia Mangialasche e Gianpaolo Sauchella con la collaborazione del dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari ed Ambientali dell’Università di Perugia nella persona del Prof. Maurizio Servili.
Come si può notare dal video l’impianto aveva un supporto diverso da quello attuale.
Questo impianto ha lavorato ininterrottamente dal 2017 con grande soddisfazione del cliente il quale ha ridotto il numero di gramole, ed aumentato la propria clientela.
Ogni anno i suoi clienti vincono premi per la qualità del prodotto.
A fine campagna inizia la produzione degli oli aromatizzati.
Sicilia – UIP4000 20q.li/h
Fig. 1
UIP4000 e Controller Box installati in un unico supporto in appena 80 cm di spazio x 2.5 mt di altezza.
Impianto che lavora sia partite conto terzi che produzione propria.
Il cliente utilizza solo due gramole una riempie e l’altra svuota
I tempi di gramolazione si sono ridotti notevolmente.
Nella figura 2 possiamo osservare la diversa colorazione, tra un olio estratto tradizionalmente, colore più chiaro, ed un olio estratto con ultrasuoni di colore più verde, dovuta all’estrazione della clorofilla.
Fig. 2
A sinistra: olio extravergine estratto con impianto tradizionale.
A destra: olio extravergine estratto con impianto ultrasuoni Hielscher
California (Stati Uniti) – MSR5 da 15 ton/h
MSR5 15 t/h il nostro impianto più grande
Il nostro primo impianto da 15 tonn/h è stato installato in California nel 2021. Per la prima volta, per questa applicazione, è stata progettata una cella cosi grande con ben 5 macchine.
Una pasta di olive completamente diversa dalla nostra, considerando che siamo nel deserto californiano, con poca polpa e molta mandorla quindi difficile da lavorare e nonostante questo siamo riusciti ugualmente ad incrementare le rese e la qualità.
Il cliente lavora con una sola gramola quindi in continuo. In California sono solo produzioni superintensive e a destra nel video ve le mostriamo.
California la produzione
Puglia – MSR4 cella da 10 ton/h
Impianto posizionato dopo le gramole prima del decanter
Sempre nel 2021 abbiamo installato anche in Italia il primo impianto da 10 ton/h su una linea in continuo. Il cliente, su quella linea aveva 4 gramole da 30 q.li cad. e due sono state eliminate.
La gramolazione da 50 min è passata a 10 min riducendo notevolmente i costi energetici ed incrementando in modo significativo la produzione.
Le rese sono aumentate a tal punto che la sansa non conteneva più olio e le analisi qualitative hanno visto incrementare alcuni parametri importanti tanto che il cliente ha potuto aumentare il prezzo di vendita dell’olio EVO.
Toscana – UIP6000 Impianto da 50 q.li/h
Impianto da 50 q.li/h posizionato dopo le gramole prima della fase di estrazione.
Il cliente lavora molto partitario quindi in questo caso le gramole servono per gestire il partitario senza bloccare la produzione, considerando però che sono diminuiti i tempi di gramolazione le gramole non vengono utilizzate tutte (erano sei ) ma soltanto 3/4.
In questo caso si utilizza direttamente la pompa in continuo che alimenta il decanter per alimentare gli ultrasuoni e poi la pasta va direttamente al decanter senza pompa aggiuntiva.
Se per qualsiasi motivo non si vogliono utilizzare gli ultrasuoni questi si spengono e fungono semplicemente da tubo, non sono quindi necessari bypass.
Sicilia- UIP4000 Impianto da 40 q.li/h
: siamo in un grosso frantoio e su questa linea lavora sia conto terzi che proprio, gli ultrasuoni sono stati posizionati prima delle gramole.
Come sempre i tempi di gramolazione si sono accorciati e sia la resa che i parametri qualitativi sono notevolmente migliorati.
Sardegna- UIP4000 Impianto da 20 q.li/h
In questo caso abbiamo due impianti su due linee separate; il cliente non lavora conto terzi ma solo produzione propria.
Vengono lavorate diverse cultivar e sono stati eliminati i tempi di gramolazione ossia il cliente lavora in continuo con gramole verticali come si può vedere nel video e l’impianto è posizionato prima delle gramole.
Le analisi qualitative, effettuate con compionamenti ai primi di novembre della campagna 2023 hanno dato incrementi di polifenoli fino a 200 punti, così come di altri parametri qualitativi.
A destra si può vedere l’installazione dei due impianti eseguita in maniera eccellente, considerando la mancanza di spazi e la posizioneposizione non semplice.
Siamo riusciti a soddisfare in pieno le esigenze del cliente.
Ingresso ed uscita pasta
I nostri clienti
Dicono di noi
ULTRASUONI, L’INNOVAZIONE TECNOLOGICA SI FA CONCRETA
Impiego degli ultrasuoni nell’estrazione dell’olio d’oliva
FOOD MOOD MAG
Sardegna – S. Giuliani di Alghero: più qualità e durata dell’olio EVO
MACCHINE ALIMENTARI
Ultrasuoni, ultime frontiere per miscelare e omogeneizzare
ANSA
Estrazione olio d’oliva a ultrasuoni, più qualità e durata
IL SOLE 24 ORE
Più qualità dell’olio con l’estrazione a ultrasuoni
SENECO
Ecco come funzionano gli ultrasuoni in frantoio per produrre l’olio EVO
FOOD HUB
Impiego degli ultrasuoni nell’estrazione dell’olio d’oliva
OLIO OFFICINA
L’estrazione dell’olio da olive a partire dall’innovativa tecnologia a ultrasuoni
Altre applicazioni
Gli impianti ad ultrasuoni Hielscher trovano largo utilizzo in tutta l’industria agroalimentare, nel settore oleario trovano una perfetta applicazione anche per la produzione di oli aromatizzati con: peperoncino, rosmarino, limone, basilico, aglio nero, zenzero etc.
Quindi lo stesso impianto che utilizziamo per l’estrazione dell’olio extra vergine di oliva, finita la produzione di quest’ultimo, possiamo utilizzarlo per la produzione di oli aromatizzati e qui possiamo procedere con due diverse metodiche: o attraverso il frangitore maciniamo insieme oliva ed aroma oppure procediamo, attraverso diversi passaggi negli ultrasuoni, all’estrazione dell’aroma miscelato con olio fino ad ottenere il nostro standard.
Il prodotto ottenuto è eccellente, assolutamente naturale, ricco in polifenoli, rapidissimo da ottenere.
Altra applicazione possibile è l’estrazione di polifenoli dalle foglie.
Anche in questo caso utilizziamo lo stesso impianto ad ultrasuoni, ed anche lo stesso impianto di estrazione dell’olio; questo significa che il frantoio, dopo la produzione dell’olio, potrebbe continuare a lavorare per l’estrazione di polifenoli dalle foglie.
Il prodotto così ottenuto e stabilizzato è un ottimo integratore alimentare
Gli impianti ad ultrasuoni come detto sopra trovano un ampio utilizzo in tutta l’industria agroalimentare come per esempio: passata di pomodoro, marmellate, conserve, succhi di frutta, miele, yougurt, formaggi etc
Per ulteriori informazioni potete contattarci e saremo lieti di fornirvi metodiche e consulenza tecnico scientifica.
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