Abbiamo visto, in una precedente nota, che la coalescenza comporta una diminuzione dell’energia legata alla “tensione superficiale” e quindi un abbassamento dell’energia totale del sistema, per cui, questo sistema di assemblaggio, tra goccioline di olio, è spontaneo e non richiede energia.
In frantoio il grado di emulsione, come numero e grandezza delle goccioline di olio disperse nell’acqua di vegetazione, determina poi la coalescenza per riaggregarle, richiedendo tempi che possono essere più o meno lunghi, operazione che si svolge in gramola. Maggiore è l’emulsione generata dal frangitore, maggiore sarà il tempo di assemblaggio, anzi si potrebbe perdere una quota di olio emulsionato con le acque di vegetazione e con la sansa, se tutte le goccioline non si fondono tra loro, per raggiungere un volume minimo.
Anche la separazione centrifuga, con il decanter, ha le sue regole fisiche, cioè richiede che le goccioline di olio abbiano un volume superiore a 30 micrometri. [A titolo di esempio indicativo, all’uscita del frangitore le goccioline di olio con diametro di 15-30 micrometri sono circa il 50%, mentre dopo gramolazione si riducono al 18% per il fenomeno della coalescenza; le goccioline con diametro maggiore a 150 micrometri sono, dopo la frangitura, il 5% e dopo la gramolazione diventano il 25% del totale (dati presi dal manuale dell’Autore, “L’olio di oliva tra storia e scienza”, cap. 10.6, pg. 230)].
Quindi l’emulsione va vista come un fenomeno “negativo”, tanto che se non la rompiamo perdiamo olio, mentre la “coalescenza” come un fenomeno positivo, perché il rimestamento permette il massimo recupero di olio.
Per aiutare la coalescenza possiamo aumentare la temperatura, in gramola, (diminuisce la viscosità della pasta) e rimescolare continuamente la pasta stessa (è sufficiente una velocità di rotazione bassa dai 15 ai 30 g/minuto) in modo da far maggiormente incontrare le goccioline, anziché aspettare che il fenomeno avvenga staticamente in modo spontaneo.
Inoltre, le goccioline posizionate in profondità nella pasta, non arriverebbero in superficie, per la densità della pasta stessa, quindi è importante il rimescolio, ovvero il volume che viene amalgamato dalla rotazione delle pale elicoidali (dalla forma e velocità), nonché il contatto con le pareti riscaldate e termocontrollate.
La coalescenza è un fenomeno veloce e spontaneo (in laboratorio mescolando olio ed acqua in una beuta con l’agitatore) ma non in frantoio in quanto le piccolissime gocce d’olio fanno fatica a riunirsi spontaneamente perché possono essere circondate da una membrana lipoproteica che tende a farle rimanere in emulsione, membrana soggetta a digestione da parte di enzimi depolimerizzanti, ma anche stabilizzata dalla presenza di idrocolloidi provenienti dalla polpa durante la frangitura (come proteine strutturali ed enzimatiche, glicoproteine, lipoproteine, carboidrati semplici e complessi, microframmenti di cellulosa, emicellulosa e pectine).
Possiamo anche dire che quanto maggiore è la densità della pasta di olive (cioè quanto minore il suo grado di idratazione) e maggiori saranno le difficoltà alla coalescenza; quindi in alcune lavorazioni “difficili” sarà necessario aggiungere acqua in gramola (preferibilmente alla stessa temperatura). Il “grado di emulsione” dipende dalle caratteristiche tecniche del frangitore (frantumazione per taglio o percussione, velocità, grandezza dei fori della griglia…), ma anche dalla velocità nel produrre la pasta di olive.
Nel campo della produzione olearia dobbiamo dire che, in generale, il contenuto di olio dei frutti di oliva maturi varia tra il 10 e il 30% su base di peso fresco e che l’EVOO è considerato estratto meccanicamente, in modo corretto, quando “l’Indice di estraibilità – EI ” (ovvero il rapporto percentuale tra l’olio di oliva estratto e il contenuto di olio del frutto nelle olive) è compreso tra l’80 e il 90%.
Le rese di estrazione dell’olio sono calcolabili sia come resa effettiva (OY) sia come indice di estraibilità (EI).
La resa effettiva è data dalla relazione [ OY = OEx / Olm x 100 ] dove OEx è l’olio di oliva estratto dosato (g) mentre Olm è la pasta di olive anche essa dosata in g. Invece l’indice di estraibilità è dato [ EI = OEx / OCm x 100 ], dal rapporto tra l’olio di oliva estratto e quello presente nella pasta di olive.
L’ OCm è il contenuto di olio della pasta di olive (g), che è stato determinato dal contenuto di olio dei frutti di oliva (%).
Il contenuto di olio totale va determinato nella pasta di olive e nella sansa con il solvente esano, utilizzando un estrattore automatico.
L’ indice di estraibilità dipende dalla qualità dei frutti, dal contenuto di acqua della pasta (influenza la sua viscosità), sia dalle condizioni operative nel frantoio. Possiamo dire che la resa è dipendente dalla gramolatura (per il fenomeno di coalescenza e per la riduzione delle emulsioni) ma anche dalle condizioni operative del decanter che separa le due/tre fasi in base al loro peso specifico. A monte dei processi estrattivi, ricordo che la resa dipende dal grado di maturazione del frutto, dal suo stato di idratazione, dalla varietà ma anche dalla carica della pianta.
La resa è anche influenzata dall’attività degli “enzimi depolimerizzanti” che degradano le pareti delle cellule oleifere quindi, in olive poco mature questi enzimi (cellulasi, emicellulasi e pectinasi) potrebbero non svolgere efficacemente il loro compito a scapito della resa (importante in tali condizioni, per un miglior recupero della resa stessa, la cavitazione dei tessuti della polpa con “ultrasuoni”, effetto meno efficace in presenza di olive mature dove gli enzimi, da soli, liberano l’olio dai tessuti cellulari). In quest’ultimo caso, con gli ultrasuoni, non aumenterà la resa come con le olive raccolte precocemente.
Anche la forma dei frammenti del nocciolino può avere un ruolo, sulla resa, in quanto, se spigolosi, contribuirebbero, in gramola, alla rottura delle pareti dei vacuoli.
Da un lato, temperature più elevate migliorano la coalescenza delle goccioline di olio, diminuiscono la viscosità e accelerano la diffusione delle sostanze dalla fase acquosa a quella oleosa. Solitamente, temperature più elevate aumentano la resa, ma possono verificarsi effetti negativi sulle frazioni fenoliche e lipidiche, promuovendo processi, sia idrolitici che ossidativi, che possono compromettere i parametri di qualità e portare alla produzione di composti correlati all’irrancidimento. I fenomeni ossidativi prevalgono oltre i 27 °C sotto l’azione delle ossidoreduttasi, ovvero le polifenolossidasi (PPO) e le perossidasi (POD), che mantengono un’elevata stabilità enzimatica anche sopra i 40 °C.
La resa può aumentare anche con alcuni coadiuvanti come il talco (0,3-1,0%). Il Regolamento CE del 2001, vieta l’uso di coadiuvanti tecnologici ad azione chimica o biochimica (es carbonato di calcio, enzimi e sale), pertanto, al momento l’unico coadiuvante utilizzabile nella pratica è, all’interno dell’UE, il talco a causa delle sue proprietà “inerti” da un punto di vista chimico-fisico [il talco è anche un additivo alimentare autorizzato (E553b in Europa) ai sensi del Regolamento (EC) n° 178/2002 e 182.2437 negli Stati Uniti].
Il talco, oltre che aumentare la resa, riduce il tempo di gramola. Pertanto dopo la gramolatura, più dell’80% delle gocce di olio nella pasta di olive dovrebbe avere un diametro superiore a 30 micrometri in modo che possa essere separato con la centrifugazione (decanter); particelle più piccole si perdono, diminuendo in tal senso la resa stessa.
La resa in olio può essere anche migliorata aumentando il flusso e la mobilità della fase oleosa nello spazio cellulare e intracellulare, aumentando fenomeni di porosità e di capillarità che si possono determinare con le “gramole sotto vuoto” e che, grazie al livello di pressione negativa raggiunto, permettono di operare con temperature di processo, della pasta, molto basse (16-25°C) a vantaggio degli aromi (ricordo che la temperatura ottimale dell’enzima idroperossido-liasi (HPL) della Lox pathway è di 15°C). Gli aromi, degli attributi positivi, che vengono allontanati dal vuoto, possono essere condensati e aggiunti all’olio.
L’efficacia della gramolazione è fortemente dipendente da fattori non controllabili dall’operatore come la carica enzimatica endogena, in particolare quella di enzimi depolimerizzanti le pareti vacuolari, il grado di umidità -libera e combinata-, lo stadio reale di maturazione, il grado di inolizione delle olive, il livello di emulsione ed il contenuto di ossigeno della pasta generato dalla precedente operazione di frangitura.
Quindi la resa industriale in olio di un impianto, è fortemente dipendente da fattori difficilmente governabili e che, in molti casi, non consentono di ottenere risultati soddisfacenti nell’ottenimento del rapporto ottimale tra quantità e qualità dell’olio estratto, purtroppo anche con il massimo impegno della tecnologia e dell’operatore, anche se esperto.
