ITMI20101399A1 - Processo per la produzione di oli vegetali arricchiti - Google Patents

Processo per la produzione di oli vegetali arricchiti Download PDF

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Giovanni Lercker
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Giovanni Bagioni
Bianca Cremonini
Natale Giuseppe Frega
Giovanni Lercker
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Description

DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo:
"PROCESSO PER LA PRODUZIONE DI OLI VEGETALI ARRICCHITI".
La presente invenzione riguarda un processo per la produzione di oli vegetali arricchiti, in particolare di oli vegetali ad elevato tenore di acidi grassi mono e poli-insaturi arricchiti di nutrienti con attività antiossidante .
E' evidente da tempo che la conoscenza delle problematiche relative alla composizione delle sostanze grasse come tali e contenute in alimenti, e delle loro interazioni sulla nutrizione umana ed animale, ha indotto l'industria alimentare a produrre sostanze grasse arricchite in componenti ad elevata capacità nutraceutica, dotate di una stabilità all'ossidazione maggiore delle materie prime da cui derivano.
In particolare, è confermato da numerosi studi medici ed epidemiologici il fatto che l'acido oleico può giocare un ruolo decisivo nel controllo del rischio di cardiopatia ischemica, attraverso l'azione che esso svolge sulla funzione piastrinica del sangue e sui fenomeni biochimici e biomolecolari che investono i processi caratterizzanti il disordine depressivo. A conferma di ciò, la Food and Drug Administration (FDA) statunitense raccomanda di consumare almeno 23 grammi/die di olio di oliva.
E' altresì noto che il consumo di olio di oliva, e quindi di acido oleico, è comunque basso nella popolazione mediterranea che lo usa abitualmente, mentre le popolazioni al di fuori dell'area mediterranea non lo consumano per nulla.
La Richiedente ha quindi sentito l'esigenza di identificare strade alternative al consumo di olio di oliva allo scopo di rendere accessibile l'acido oleico alle vaste frange di popolazione che attualmente non lo consumano o lo consumano in quantità insufficienti. Più in dettaglio, la Richiedente si è posta l'obiettivo di produrre a costi relativamente contenuti un olio ad alto tenore di acidi grassi mono- e poli-insaturi, in particolare di acido oleico, avente elevato grado di stabilità ossidativa, così da consentirne un largo uso in campo alimentare e costituire perciò un valido presidio nel controllo del processo aterogenetico in generale, della cardiopatia ischemica in particolare e del disordine depressivo.
A tale scopo, la Richiedente ha rivolto la propria attenzione alla possibilità di arricchire in modo adeguato gli oli vegetali in generale, ed in particolare gli oli vegetali raffinati, i quali sono largamente disponibili sul mercato a basso costo ma non mostrano di per sé quella combinazione di caratteristiche che potrebbe renderli adatti alla prevenzione delle malattie cardiovascolari. Essi, infatti, vengono sottoposti ad un processo di raffinazione allo scopo di eliminare le parti indesiderate dei semi o dei frutti, lasciando soltanto la componente oleosa. La raffinazione prevede il trattamento dei semi o dei frutti con sostanze chimiche (solventi, prodotti alcalini, ecc.) a temperature relativamente elevate, il quale causa la perdita praticamente totale delle sostanze a più alto valore nutraceutico, portando all'ottenimento di un prodotto inodore, insapore ed incolore adatto all'uso alimentare ma privo di caratteristiche utili dal punto di vista nutrizionale e salutistico (nutraceutico).
La Richiedente ha quindi considerato la possibilità di arricchire gli oli vegetali in generale, ed in particolare gli oli vegetali raffinati, con componenti ad alto valore nutritivo e nutraceutico tramite l'utilizzo di sottoprodotti di altre filiere alimentari, ed in particolare delle sanse vergini di oliva.
Le sanse vergini di oliva sono il sottoprodotto della lavorazione delle olive tramite spremitura puramente meccanica delle stesse, e sono in genere destinate al recupero di olio nei sansifici. Le sanse contengono ancora circa il 20% in peso dell'olio complessivamente contenuto nelle olive (corrispondente a circa 4% in peso di olio rispetto al peso complessivo della sansa), il quale è inglobato in una matrice vegetale molto ricca di componenti minori aventi interesse tecnologico e nutrizionale. In particolare sono ancora presenti elevate quantità di: "biofenoli", vale a dire fenoli e polifenoli (particolarmente o-difenoli) a forte capacità antiossidante e nota attività nutraceutica (ad es. oleuropeina e ligstroside, nella forma di agliconi); alcoli grassi (policosanoli), noti per la loro attività protettiva nei confronti delle malattie cardiovascolari (CVD); acidi triterpenici (ad es. acido maslinico), protettivi contro l'insorgenza di tumori al colon-retto; oltre ad altri componenti nutrizionalmente interessanti quali i tocoferoli (vit. E), lo squalene, gli alcoli triterpenici ed i fitosteroli.
La Richiedente ha così trovato che è possibile arricchire in modo assai significativo oli vegetali raffinati o non raffinati tramite miscelazione con una sansa vergine di olive, per un tempo sufficiente ad ottenere il passaggio dalla sansa all'olio vegetale di nutrienti con attività antiossidante. Dopo separazione, l'olio vegetale così arricchito mostra un 'aumentata resistenza ai processi ossidativi, per cui risulta più stabile durante la conservazione e durante l'impiego a temperature elevate (ad es. nella frittura), oltre a presentare una significativa concentrazione di componenti nutraceutici.
In un primo aspetto, la presente invenzione riguarda pertanto un processo per la produzione di un olio vegetale arricchito, che comprende:
mettere a contatto un olio vegetale con una sansa vergine di olive;
miscelare l'olio vegetale con la sansa vergine di olive per un tempo sufficiente ad ottenere il passaggio dalla sansa di olive all'olio vegetale di nutrienti con attività antiossidante;
separare l'olio vegetale così arricchito dalla sansa trattata.
L'olio vegetale arricchito secondo il suddetto processo mostra una stabilità all'ossidazione forzata (Rancimat test) più che raddoppiata rispetto all'olio di partenza, a dimostrazione di un considerevole arricchimento in composti antiossidanti ed in altri componenti presenti nella sansa di olive, i quali, grazie alla loro bassissima polarità, sono mediamente ancora più solubili o lipocompat ibili con la fase oleosa rispetto ai prodotti aventi funzione di antiossidanti (ad es. lo squalene, i carotenoidi, gli alcoli lineari a lunga catena e quelli ciclici, ecc.).
Per quanto riguarda l'olio vegetale di partenza, questo è in genere ottenuto da semi o frutti di varia natura tramite ben noti processi di estrazione chimica e/o meccanica.
In particolare, il processo di ottenimento di un olio vegetale alimentare, con l'esclusione degli oli vergini di oliva, prevede, oltre all'estrazione, anche un processo di raffinazione, il quale è imposto per legge affinchè l'olio possa essere denominato "olio di semi di
Il processo di produzione di un olio vegetale raffinato in genere comprende le seguenti fasi:
(a) spremitura del materiale vegetale macinato (semi e/o frutti finemente frantumati), in modo da separare la fase oleosa fino ad un contenuto di olio nel materiale vegetale residuo pari a circa 18-20% in peso;
(b) estrazione della fase oleosa presente nel materiale vegetale residuo della spremitura con almeno un solvente organico (in genere idrocarburi quali esano tecnico o benzine);
(c) evaporazione (con recupero) del solvente così da ottenere un olio grezzo, il quale viene miscelato con la fase oleosa ottenuta dalla spremitura iniziale;
(d) degommazione della miscela oleosa così ottenuta ad una temperatura attorno ai 60-70°C allo scopo di eliminare le mucillagini, i carboidrati complessi, i fosfolipidi, le lecitine, ecc. (la degommazione viene in genere condotta con acqua, eventualmenteleggermente acidificata con acidi organici o inorganici, a seconda della destinazione d'uso dei componenti eliminati);
(e) deacidificazione tramite miscelazione della fase oleosa con soluzioni acquose alcaline - dette liscivie -(in genere sodio idrossido, eventualmente in miscela con sodio carbonato), allo scopo di abbassare l'acidità a valori adatti a migliorare la conservabilità dell'olio, e successiva separazione della fase acquosa alcalina, seguita da lavaggi con acqua ed essiccamento dell'olio; (f) decolorazione tramite passaggio attraverso filtri attivi allo scopo di rimuovere i pigmenti presenti (in particolare clorofilla, altri pigmenti ed eventuali residui delle lavorazioni precedenti);
(g) deodorazione dell'olio tramite distillazione a 180-220 °C a pressione ridotta (4-5 mm di Hg) per un tempo variabile da 30 a 60 min, al fine di rimuovere componenti indesiderati derivanti anche dai precedenti trattamenti (composti maleodoranti, acidi grassi liberi, ecc.).
L'olio vegetale, eventualmente raffinato come sopra descritto, può essere in particolare scelto tra: olio di girasole, olio di arachidi, olio di lino, olio di mais, olio di soia, olio di colza (ad esempio olio di canola, una nuova varietà di colza), olio di sesamo, olio di palma, olio di paimisti, olio di cocco, olio di oliva raffinato, e loro miscele.
Preferibilmente, l'olio vegetale (raffinato o non raffinato) utilizzabile nel processo secondo la presente invenzione è un olio cosiddetto ad alto oleico, vale a dire con un contenuto di acido oleico superiore al 50% rispetto alla quantitò totale di acidi grassi.
Per quanto riguarda la sansa vergine di olive, questa è costituita in genere dal residuo che si ottiene dopo l'estrazione degli oli di oliva vergini dalle olive tramite mezzi esclusivamente meccanici, cioè senza l'impiego di metodi chimici, o impiego di solventi e/o chimico-fisici, preferibilmente dopo estrazione puramente meccanica a basse temperature (in genere al di sotto di 50 °C).
I mezzi meccanici utilizzati per la spremitura sono in genere costituiti da presse (ad esempio, tradizionalmente, da presse meccaniche azionate da sistemi idraulici a pompa che imprimono pressioni non superiori a circa 400 atmosfere finali) oppure da frangitori continui, i quali macinano le olive molto rapidamente in modo da accelerare la frangitura ed alimentare la successiva gramola in continuo. Successivamente la pasta ottenuta dalla frangitura viene solitamente sottoposta ad un processo di gramolatura, il quale prevede un lento rimescolamento della pasta in una macchina chiamata gramola, le cui lame favoriscono la fuoriuscita dell'olio dalla matrice vegetale. Successivamente la pasta in uscita dalla gramola viene sottoposta a trattamento di centrifugazione, in un sistema centrifugo ad asse orizzontale, detto decanter (o dekanter), il quale consente di separare tra loro la fase solida (vale a dire la sansa) dalla fase liquida, costituita da una miscela di olio ed acque di vegetazione. Nei processi tradizionali discontinui, al posto del decanter viene solitamente utilizzata una pressa in cui vengono inseriti dischi di fibra (detti fiscoli) su cui viene distribuita la pasta in uscita dalla gramola. I dischi così caricati vengono impilati a "torta" e pressati.
La miscela di olio ed acqua (non ancora separata completamente dall'olio per semplice e breve decantazione) ottenuta dal decanter (ovvero dalla pressa) viene immessa in un separatore centrifugo che provvede a separare l'olio dalle acque di vegetazione (A.V.).
La componente solida che rimane a seguito della separazione di cui sopra è appunto la sansa vergine, la quale, eventualmente preventivamente stabilizzata con trattamenti allo scopo di migliorarne la conservabilità in attesa di utilizzo, può essere direttamente impiegata nel processo secondo la presente invenzione.
In accordo con la presente invenzione, la quantità di olio vegetale è in genere compresa tra 5% e 50% in peso, preferibilmente tra 15% e 40% in peso, rispetto al peso della sansa vergine. Tale quantità viene stabilita principalmente in funzione del livello di arricchimento che si intende ottenere per l'olio vegetale, la scelta del quale - a sua volta - dipende dall'uso a cui è destinato l'olio stesso.
La miscelazione dell'olio vegetale con la sansa vergine di oliva secondo la presente invenzione può essere realizzata in un mescolatore di vario tipo, il quale opera una miscelazione vigorosa e continua dei due prodotti così da realizzare un buon contatto tra l'olio e la sansa in modo da favorire l'estrazione da parte della fase oleosa dei componenti nutrizionalmente utili presenti nella sansa stessa. E' altresì possibile addizionare alla suddetta miscela l'olio di oliva residuo della lavorazione che ha generato la sansa vergine.
Tale miscelazione può essere ad esempio realizzata tramite una gramola oppure un frangitore, od anche una combinazione dei due, scelti tra quelli comunemente impiegati nella produzione dell'olio di oliva come sopra descritto.
La temperatura a cui viene condotta la miscelazione è preferibilmente compresa tra 20°C e 50°C. La durata della fase di miscelazione è preferibilmente compresa tra 5 min e 50 min.
In una forma preferita di realizzazione, allo scopo di ulteriormente migliorare il contatto tra sansa ed olio vegetale, i due componenti possono essere inizialmente sottoposti all'azione di un frangitore (in particolare un frangitore a martelli), e la miscela così ottenuta viene quindi sottoposta all'azione di una gramola, la quale completa il passaggio delle sostanze utili dalla sansa vergine all'olio vegetale.
Allo scopo di favorire il passaggio dalla sansa vergine all'olio vegetale dei componenti utili aventi polarità relativamente elevata e quindi scarsamente solubili nella fase oleosa (ad esempio antiossidanti polari, come diversi polifenoli, soprattutto quelli in forma di glucosidi, ecc.), durante la miscelazione della sansa con l'olio vegetale può essere vantaggiosamente addizionata acqua in quantità controllata. Si ritiene infatti che l'acqua, aggiunta in quantità controllate, sia in grado di formare inizialmente con la fase oleosa una microemulsione acqua-in-olio sufficientemente stabile, la quale favorisce la dissoluzione dei componenti idrosolubili all'interno delle microgocce di fase acquosa che faranno parte dell'olio successivamente separato.
La quantità di acqua addizionata è preferibilmente compresa tra 5% e 30% in peso, più preferibilmente tra 10% e 20% in peso, rispetto al peso complessivo della sansa vergine.
In una forma preferita di realizzazione, l'acqua aggiunta è costituita dall'acqua di vegetazione ottenuta dalla produzione di olio di oliva vergine tramite spremitura delle olive.
Preferibilmente l'acqua viene addizionata alla miscela tra sansa ed olio vegetale all'interno della gramola o, preferibilmente, all'interno del frangitore, il quale si ritiene sia particolarmente adatto alla formazione della microemulsione di cui sopra.
Dopo la miscelazione, la sansa trattata e l'olio (così arricchito) possono essere separati con vari metodi, ad esempio tramite decantazione, oppure tramite centrifugazione continua o discontinua, in relazione alle rese richieste per la destinazione d'uso dell'olio arricchito.
In taluni casi, in particolare nel caso in cui la miscelazione tra sansa vergine ed olio vegetale sia stata attuata tramite un frangitore, prima della fase di separazione dell'olio arricchito dalla sansa trattata, è opportuno sottoporre la miscela ad un trattamento atto a rompere eventuali emulsioni formatisi durante la miscelazione, le quali ostacolerebbero la separazione di cui sopra. Ciò può essere attuato, ad esempio, tramite riscaldamento, decantazione e/o centrifugazione.
Per la realizzazione della fase di separazione dell'olio vegetale arricchito dalla sansa trattata, la miscela tra olio e sansa può essere, ad esempio, immessa in un separatore centrifugo ad asse orizzontale, detto decanter, che può essere scelto tra quelli comunemente impiegati nella produzione dell'olio di oliva come sopra descritto. Il decanter comprende una specie di "coclea" interna a vite senza fine inserita all'interno di un cilindro, la coclea essendo posta in rotazione con velocità variabile in funzione del tipo di materiale da lavorare. La coclea imprime una forza centrifuga, che consente la separazione delle fasi grazie ai diversi pesi specifici, ed allo stesso tempo una spinta assiale, che convoglia la sansa esausta verso l'uscita. Il cilindro contenitore è preferibilmente fatto ruotare ad un numero di giri al minuto leggermente inferiore a quello della coclea, per ottenere una separazione più efficace.
La coclea ha in genere una porzione conica in testa, la quale migliora la separazione del solido dal liquido, mentre l'olio arricchito viene raccolto in coda alla coclea, dove è presente una porzione cilindrica.
La presente invenzione verrà ora ulteriormente illustrata tramite alcuni esempi di realizzazione, i quali vengono forniti a puro scopo esemplificativo ma non limitativo della portata dell'invenzione stessa, con particolare riferimento alle figure allegate alla presente descrizione, in cui:
- la Figura 1 illustra in modo schematico una prima forma di realizzazione del processo secondo 1<1>invenzione;
- la Figura 2 illustra in modo schematico una seconda forma di realizzazione del processo secondo 1<1>invenzione;
- le Figura 3 illustra in modo schematico una terza forma di realizzazione d<1>el<n>processo secondo 1 invenzione.
Con particolare riferimento alla Fig. 1, in una forma preferita di realizzazione l'impianto per attuare il processo secondo la presente invenzione comprende una gramola (1) in cui vengono direttamente immessi l'olio vegetale e la sansa vergine di olive. Dopo miscelazione dei due componenti, questi vengono convogliati in un decanter (2) il quale realizza la separazione tra l'olio vegetale arricchito e la sansa trattata. Generalmente il decanter (2) comprende un cilindro (3) entro il quale è inserita una coclea (4) la quale viene posta in rotazione con velocità variabile in funzione del tipo di materiale da lavorare. La coclea, imprimendo al materiale una forza centrifuga e contemporaneamente una spinta assiale, realizza la separazione tra le diverse fasi. La coclea (4) ha in genere una porzione conica in testa, da dove fuoriesce la componente solida, mentre l'olio arricchito viene raccolto in coda alla coclea (4), dove è presente una porzione cilindrica.
Con riferimento alla Fig. 2, questa rappresenta un'altra forma di realizzazione di un impianto per attuare il processo in accordo con la presente invenzione. L'olio vegetale e la sansa vergine vengono alimentate in un frangitore (5) il quale realizza una frangitura continua della miscela tramite un molino a martelli o similare. Tale miscela viene quindi immessa in una gramola (6) la quale completa la miscelazione e l'estrazione dalla sansa delle sostanze utili. Viene quindi realizzata la separazione tra olio vegetale arricchito e sansa trattata esausta in un decanter (7) così come descritto sopra in relazione alla Fig. 1.
Infine, nella Fig. 3 viene rappresenta un'altra forma di realizzazione di un impianto per attuare il processo in accordo con la presente invenzione, del tutto analoga a quella rappresentata in Fig. 2, con l'unica differenza che nel frangitore (5), oltre all'olio vegetale ed alla sansa vergine, viene immessa acqua allo scopo di favorire il passaggio dalla sansa vergine all'olio vegetale dei componenti utili aventi polarità relativamente elevata, e quindi idrosolubili ma scarsamente solubili nella fase oleosa. L'azione del frangitore favorisce la formazione di una microemulsione acqua-in-olio, entro la quale i componenti idrosolubili si sciolgono più facilmente.
ESEMPIO 1
Utilizzando un impianto secondo la Figura 1 descritta sopra, sono stati arricchiti circa 1,5 kg di un olio raffinato di semi di girasole ad alto oleico (con concentrazione di circa 80% in peso in acido oleico) tramite miscelazione in una gramola con sansa vergine di olive (10 kg), in modo da ripristinare il rapporto di quantità olio-sostanza secca vegetale "magra". La miscelazione è stata condotta a temperatura ambiente (circa 20-25 °C) per 15 minuti circa.
Dopo separazione della sansa esausta, l'olio di girasole così arricchito è stato caratterizzato tramite un test di ossidazione accelerata noto nella tecnica come Rancimat Test.
In particolare, un campione di olio (5 g) è stato sottoposto al Rancimat Test alla temperatura di 110°C con un flusso d'aria pari a 20 litri/ora, utilizzando un apparecchio Metrohm Rancimat Model 679 (Herisau, Svizzera), mentre i prodotti di ossidazione volatili sono stati bloccati tramite passaggio in una trappola contenente 60 mi di acqua distillata. Ulteriori dettagli sul Rancimat Test sono riportati, ad esempio, nell'articolo di Frega, N. et al, pubblicato in J. Am. Oil Chem. Soc., 76, 325-329 (1999).
Il risultato del test viene riportato come tempo di induzione per ottenere l'innesco dei processi ossidativi: l'ossidazione porta alla produzione di composti volatili i quali provocano un repentino innalzamento della conducibilità dell'acqua contenuta nella trappola.
L'olio è stato altresì sottoposto ad analisi del contenuto di polifenoli totali, espressi come mg di acido gallico per kg di olio (il metodo di analisi è descritto da: Bonoli et al, J. Agric. Food Chem., 52, 7026-7032 ( 2004); Bendini et al, Molecules, 12, 1679-1719 (2007)) .
I risultati sono riportati nella seguente tabella, a confronto con i valori misurati sull'olio di girasole di partenza, prima dell'arricchimento.
TABELLA 1.
Da tali risultati, è evidente il miglioramento delle caratteristiche dell'olio arricchito in termini di stabilità all'ossidazione e di contenuto di polifenoli. Gli oli vegetali arricchiti secondo la presente invenzione possono essere utilizzati in vari campi, in relazione alla loro specifica composizione in acidi grassi ed al loro contenuto in prodotti nutraceutici, ad esempio nella preparazione di alimenti a base grassa, tal quali come condimento in cucina, per la cottura di alimenti ad elevata temperature, ed anche per usi cosmetici

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Processo per la produzione di un olio vegetale arricchito, che comprende: mettere a contatto un olio vegetale con una sansa vergine di olive; miscelare l'olio vegetale con la sansa vergine di olive per un tempo sufficiente ad ottenere il passaggio dalla sansa di olive all'olio vegetale di nutrienti con attività antiossidante; separare l'olio vegetale così arricchito dalla sansa trattata .
  2. 2. Processo secondo la rivendicazione 1, in cui detto olio vegetale è un olio vegetale raffinato.
  3. 3. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto olio vegetale è scelto tra: olio di girasole, olio di arachidi, olio di lino, olio di mais, olio di soia, olio di colza (ad esempio olio di canola), olio di sesamo, olio di palma, olio di paimisti, olio di cocco, olio di oliva raffinato, e loro miscele.
  4. 4. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto olio vegetale è un olio ad alto oleico, avente un contenuto di acido oleico superiore al 50% rispetto alla quantità totale di acidi grassi.
  5. 5. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la quantità di olio vegetale è compresa tra 5% e 50% in peso, preferibilmente tra 15% e 40% in peso, rispetto al peso della sansa vergine.
  6. 6. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di miscelazione viene realizzata tramite una gramola o un frangitore, oppure una combinazione dei due.
  7. 7. Processo secondo la rivendicazione 6, in cui la fase di miscelazione viene condotta prima in un frangitore e successivamente in una gramola.
  8. 8. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di miscelazione viene condotta ad una temperatura compresa tra 20°C e 50°C.
  9. 9. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di miscelazione viene condotta per un tempo compreso tra 5 min e 50 min.
  10. 10. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui, durante la miscelazione della sansa con l'olio vegetale viene addizionata acqua in quantità controllata.
  11. 11. Processo secondo la rivendicazione 10, in cui la quantità di acqua addizionata è compresa tra 5% e 30% in peso, preferibilmente tra 10% e 20% in peso, rispetto al peso complessivo della sansa vergine.
  12. 12. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di separazione dell'olio vegetale arricchito dalla sansa trattata viene realizzata in un separatore centrifugo ad asse orizzontale (decanter).
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VICTORIA GIRON MARIA ET AL: "Dependence of Fatty-Acid Composition of Edible Oils on Their Enrichment in Olive Phenols", JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY, vol. 57, no. 7, April 2009 (2009-04-01), pages 2797 - 2802, XP002626121, ISSN: 0021-8561 *

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