Cambios Tecnológicos en la Extracción del Aceite de Oliva Virgen

El aceite de oliva tiene una importancia económica muy significativa en nuestro país, y especialmente en Andalucía, donde se encuentra la mitad de las almazaras de España. Este artículo presenta una visión global de la tecnología necesaria para la extracción del Aceite de Oliva Virgen, comparando los diferentes procesos de extracción, es decir, los antiguos sistemas de centrifugación y presión de tres fases con el actual sistema de centrifugación de dos fases. Este artículo está basado en un estudio realizado por la Universidad de Jaén.

Introducción

España es el principal productor y exportador de aceite de oliva a nivel mundial, con una media de 590,000 toneladas al año (33% de la producción mundial) según los datos de las últimas cinco campañas proporcionados por el Consejo Oleícola Internacional. Para comprender la importancia económica de este producto, basta decir que incluyendo subvenciones, esta producción media puede ascender a 380,000 millones de pesetas en 1995.

Fuente: COI (Consejo Oleícola Internacional)

Dentro del grupo de aceites y grasas vegetales, el consumo de aceite de oliva a nivel mundial representa solo el 3.3%, lo cual no es significativo, pero responde a un patrón de calidad que cada vez lo distingue más. La producción española se lleva a cabo en aproximadamente 1,600 almazaras de las cuales la mitad se encuentran en Andalucía (Civantos et al., 1992).

El Aceite de Oliva Virgen tiene dos características esenciales que lo diferencian de otros aceites vegetales y lo hacen más apreciado: proviene de una fruta y es comestible (no necesita ser refinado) en el momento de su producción cuando la materia prima es de buena calidad. De hecho, los Aceites de Oliva Vírgenes son "aceites obtenidos del fruto del olivo únicamente por procedimientos físicos, en condiciones, especialmente térmicas, que no causen alteración del aceite, y que no han sufrido ningún tratamiento salvo el lavado, decantación, centrifugación y filtración, excluyendo los aceites obtenidos por disolventes o por procedimientos de reesterificación y cualquier mezcla con aceites de otra naturaleza" (Reglamento (CEE) No. 356/92 del Consejo (DOCE del 15 de febrero de 1992), que modifica el Reglamento No. 136/66/CEE).

Procesos de Extracción

La operación de extracción, que puede parecer simple, no lo es, ya que hay que cuidar muchos detalles para obtener un aceite de calidad. El aceite presente en las aceitunas (en cantidades que varían, por múltiples factores, entre el 15% y el 35%) se aloja en las células del mesocarpio, la mayoría de ellas encerradas en las vacuolas, y dispersas, en menor medida, en el tejido coloidal del citoplasma. Una condición indispensable para extraer el aceite por procedimientos mecánicos es "liberarlo" de los tejidos para que las diminutas gotas se junten en gotas más grandes y formen los llamados "bolsones", capaces de separarse en una fase líquida continua.

El Aceite de Oliva Virgen conserva todos los componentes y propiedades de las aceitunas sin alterar, como auténtico zumo del fruto del olivo, destacando su valor nutricional y su alto poder vitamínico. En la fracción insaponificable se pueden encontrar ciertas cualidades nutritivas. En primer lugar, las vitaminas A y E. En segundo lugar, su alto contenido de β-sitosterol que puede interferir competitivamente en la absorción intestinal de colesterol (Grande, 1985) (Mataix, 1987).

Sin duda, el sistema de extracción ejerce una cierta influencia en las características cualitativas del aceite, pero no es el factor más importante de calidad. Un buen aceite de oliva se obtiene de aceitunas sanas, maduras y enteras, que deben ser procesadas sin esperar, ya que los procesos de fermentación comienzan temprano y deterioran la calidad, proporcionando al aceite un mal olor, sabor o aumentando su acidez.

Molienda

El propósito de esta operación es romper las células de la pulpa y hacer que el aceite escape de las vacuolas para que se recojan en gotas más gruesas y permitan su separación. Hasta 1960, la tecnología del aceite de oliva había utilizado únicamente el molino de rulos, pero hoy en día se utilizan trituradoras metálicas o molinos de martillos. Los molinos que utilizan el sistema de presión, la molienda aún se realiza, en general, con el molino de rulos, que consiste en una solera de piedra silícea de forma circular (1.60 a 2 m), rodillos con una forma cónica, una artesa o canal externo donde se acumula la pulpa y una draga o paleta que barre la solera llevando la pulpa a un depósito o sistemas de transporte. La molienda de las aceitunas dura entre 15 y 30 minutos (Arambarri, 1993).

El molino de rulos tiene el mérito de triturar las aceitunas sin provocar emulsiones ni calentamiento, eliminando el riesgo de contaminación metálica, preparando la pasta adaptando la molienda a las características del fruto, fragmentando los huesos al tamaño deseado, rompiendo a fondo las células, favoreciendo la formación de gotas más grandes de aceite, reemplazando parcialmente la operación de batido posterior. Los únicos elementos negativos del molino de rulos son su coste excesivo, baja y discontinua capacidad de trabajo, la necesidad de tener operarios que dominen perfectamente la operación y un aumento en los procesos de oxidación debido a exponer la pasta al aire en una gran área durante mucho tiempo.

Las trituradoras mecánicas giran a 3,000 rpm dentro de una cámara perforada o rejilla que gira en sentido contrario a 80 rpm. Tienen a su favor la continuidad de la molienda, su alta capacidad de trabajo por hora y su menor costo y volumen. Sin embargo, presentan los siguientes inconvenientes: molienda rápida que no asegura una preparación adecuada de la pasta, posibilidad de generar emulsiones difíciles de romper, posibilidad de alterar las características organolépticas del aceite (aceites amargos) y desgaste de las partes metálicas que giran a alta velocidad y, por tanto, posible contaminación metálica. Si las aceitunas son "duras", se obtiene más aceite cuando se muelen con el molino de martillos.

El rendimiento industrial está relacionado con el grado de molienda, que es ajustable, en los molinos de martillos, por el diámetro de las perforaciones de la criba o rejilla. Depende del tipo de aceituna, por lo que es difícil dar reglas generales; al comienzo de la temporada debe ser más fino, mientras que con aceitunas maduras puede ser más grueso.

Batido

La operación de batido de la pasta de aceituna consiste en una agitación lenta y continua de la pasta de aceituna que se lleva a cabo en recipientes de acero inoxidable (batidoras) en forma semicilíndrica o semiesférica, provistos de un sistema de calefacción adecuado. Como muestran los resultados de muchas investigaciones específicas, el aumento de la temperatura y la duración del batido resultan en un aumento del rendimiento del aceite en la extracción, sea cual sea el sistema utilizado.

El propósito de esta operación es romper la emulsión aceite/agua y facilitar la reunión de las diminutas gotas de aceite en gotas con un diámetro mayor a 30 micrones, una dimensión mínima que permite que el aceite se separe en una fase continua. Es interesante notar que, incluso después de la mejor molienda de las aceitunas, solo el 40-45% de las gotas de aceite dispersas en la pasta tienen un diámetro mayor a 30 micrones, porcentaje que se eleva al 80-85% después de un buen batido. Esta operación es, por tanto, esencial para aumentar el rendimiento de la extracción. Las gotas más pequeñas permanecen en estado de emulsión y se eliminan en los subproductos, especialmente en el alpechín.

Por las razones expuestas anteriormente, cuando las aceitunas se trituran con rulos, el punto óptimo de liberación de aceite se logra en 10-15 minutos de batido a temperatura ambiente. Cuando las aceitunas se muelen con molinos de martillos, es necesario alargar el tiempo de batido, que se realiza en dos o tres fases, durante más de 60 minutos y recurriendo a calentar la pasta. De esta manera, se aprovecha el poder antiespumante de la temperatura y se favorece la actividad de las enzimas contenidas en las aceitunas, que actúan descomponiendo la membrana polivalente que rodea las gotas de aceite más pequeñas y que impide que se unan entre sí.

Extracción

La extracción del Aceite de Oliva Virgen se realiza hoy en día mediante dos métodos principales: presión (sistema tradicional) y centrifugación (sistema continuo). Sin embargo, previamente se puede insertar un dispositivo que extrae una parte significativa del aceite suelto obtenido en el batido: filtración selectiva (extracción parcial).

Extracción Parcial

El principio físico detrás de la filtración selectiva es la diferente tensión superficial (la tensión superficial es la fuerza que mantiene unidas las moléculas de un líquido) del aceite y el agua de vegetación. Así, la tensión superficial del aceite es menor que la del agua, lo que significa que al poner ambos líquidos en contacto con los poros de una superficie filtrante, el aceite pasa a través de ellos pero no el agua, ya que la fuerza con la que las moléculas de esta última se unen es mayor.

Existen actualmente dos dispositivos en el mercado para llevar a cabo esta extracción a escala industrial. El objetivo de ambos no es obtener todo el aceite de la masa, sino solo una parte, el resto se extraerá por otros sistemas. Los factores que influyen en la cantidad de aceite extraído mediante este sistema pueden resumirse en tres:

1.  Cantidad de aceite suelto presente en la masa.
2.  Duración del proceso, estableciendo un tiempo óptimo de 30 minutos. 
3.  Otros factores: características de la máquina, la superficie del filtro, las revoluciones de los extractores, las relaciones aceite/agua y aceite/sólidos de la masa, etc.

El aceite obtenido sale con una humedad del 1% y debe ser centrifugado rápidamente. En un mercado caracterizado por productos sustitutivos a menor precio, el aceite de oliva solo sobrevivirá potenciando sus características diferenciales, ya sean químicas, organolépticas, nutricionales, etc. En el proceso de fabricación, debemos evitar que estas cualidades desaparezcan o se atenúen, para obtener un producto de calidad que compense con su mayor precio el mayor costo de la materia prima y el menor precio obtenido con aceites de menor calidad.

Extracción por Presión

Históricamente, la extracción por presión es el procedimiento más antiguo y más utilizado para obtener aceite de oliva. Los instrumentos usados son prensas hidráulicas. La pasta preparada se coloca en capas delgadas sobre discos de material filtrante llamados capachos. Los capachos se colocan uno sobre otro en un carro y se guían por una aguja central. Este conjunto de carro, aguja y capachos con su carga de pasta constituye la carga, que se somete a cada operación de prensado. Es, por lo tanto, un sistema discontinuo con formación de carga, prensado y despojado.

El flujo de aceite producido durante el prensado se ve positivamente influenciado por la presencia de un grado de humedad y un alto porcentaje de materia sólida incomprensible (hueso) en la pasta, condiciones que facilitan el drenaje de las fases líquidas a través del orujo de la torta.

Este sistema permite obtener aceites excelentes (naturalmente dependiendo de la calidad de la fruta), gracias a las bajas temperaturas durante todo el proceso. Sin embargo, los principales inconvenientes para la aplicación práctica de este sistema son los altos costos laborales, la discontinuidad del proceso y los costos inherentes al uso de materiales filtrantes en condiciones óptimas.

Sistema de Centrifugación Continua

Después de muchos años de investigación, se encontró una solución al problema de la extracción de aceite debido al efecto de la fuerza centrífuga usando máquinas que giran a alta velocidad. Las primeras experiencias prácticas de extracción por centrifugación de la pasta se llevaron a cabo con el equipo Perogio y, más tarde, con el sistema Corteggiani, que consistía en una centrifugadora con una tina de gran diámetro, con capacidad para 100 kilos de pasta, que giraba a 900 revoluciones por minuto. Debido a la velocidad, y añadiendo agua, el aceite se separaba y se evacuaba, junto con el agua, por la máquina, mientras que para vaciar el orujo era necesario detenerla.

La centrífuga horizontal (decanter) que permite la separación sólido/líquido consiste en un tambor cilíndrico-cónico que puede girar de 3,000 a 4,000 revoluciones por minuto y tiene un cuerpo interior hueco, similarmente, con un tornillo helicoidal. Gracias a una pequeña diferencia entre la velocidad de rotación del tambor y la del tornillo sin fin (más rápida), el orujo sale por un extremo de la centrífuga y el aceite y el agua por el otro. Los mostos oleosos obtenidos (aceite con poca agua y agua con poco aceite) se separan definitivamente en las centrífugas automáticas de descarga vertical.

La separación de la fase sólida de los líquidos por centrifugación se realiza añadiendo agua (más o menos caliente) a la pasta de aceituna. Dada la posible incidencia del volumen de agua añadida en el rendimiento del aceite, es necesario ajustar la relación pasta/agua al tipo de aparato pero, sobre todo, a las características reológicas de las aceitunas. El exceso o la falta de agua conducen a una disminución del rendimiento de extracción. La proporción óptima se determina empíricamente observando las características del aceite y el agua a la salida del decanter. Como pauta diremos que varía de 1:0.6 a 1:1.

Ciertas mejoras destinadas a reducir el consumo de agua se han introducido, así las pruebas experimentales para reciclar alpechín en el decanter han demostrado la viabilidad de esta técnica y sus efectos positivos en el rendimiento de la extracción y el contenido fenólico del aceite mientras que la viscosidad del alpechín no sea tan alta que dificulte la circulación del agua.

Las ventajas del sistema de extracción continua por centrifugación incluyen:

• Volumen limitado de las máquinas.
• Ciclo semicontinuo, con operaciones automatizadas.
• Necesidades reducidas de mano de obra.
• La acidez del aceite es generalmente más baja.
• Los rendimientos del aceite se comparan en general con los obtenidos en instalaciones tradicionales.
• El sistema continuo garantiza una higiene perfecta del proceso.

Sin embargo, también tiene aspectos negativos:

• Costos considerables de inversión.
• Dudas sobre la estabilidad de los aceites y sus características organolépticas.
  
  

Nuevo Sistema de Centrifugación en Dos Fases

En la campaña de molienda de aceitunas 1991/92, se instalaron prototipos de centrífugas horizontales o decanters de dos fases en algunas almazaras. En la temporada 92/93, se instalaron más sistemas continuos de dos fases, o se transformaron las centrífugas horizontales de 3 a 2 fases. Actualmente, la Administración recomienda y subvenciona su uso, llegando en la campaña 93/94 a representar el 20% de las aceitunas molidas en las almazaras de Andalucía con este sistema.

La adición de agua caliente del grifo a la pasta, como requiere el sistema de extracción centrífuga de tres fases, resulta en la eliminación de ciertas sustancias contenidas en los alpechines, entre las que se encuentran especialmente los antioxidantes naturales presentes en los aceites. El reciclaje de los alpechines, reemplazando el agua del grifo, elimina este inconveniente y también reduce el consumo de agua y el volumen de aguas residuales a evacuar.

Los resultados obtenidos gracias al reciclaje han promovido la introducción del decanter de dos fases. Además, esta técnica se ha utilizado durante mucho tiempo para secar los lodos. Mediante este sistema de extracción, ya no es necesario añadir agua del grifo o se ha reducido a cantidades mínimas en el caso de aceitunas con bajo contenido de humedad, con la ventaja adicional de eliminar la evacuación de alpechines, aunque aún se obtienen orujos más húmedos. El decanter de dos fases funciona mejor con aceitunas del comienzo de la temporada o recién recolectadas, lo que está relacionado con la humedad de la aceituna, que es mayor al comienzo de la temporada y para el fruto que no ha sido almacenado por mucho tiempo. Los autores sugieren la conveniencia, cuando la humedad de la aceituna disminuye, de añadir agua a la pasta, ya sea en la batidora, o inyectándola directamente en el decanter, lo cual no debe superar el 10-15% del peso de la fruta.

Un esquema del proceso completo se puede ver en la imagen anterior, que nos permite compararlo con el sistema de tres fases. Respecto al caudal de masa inyectado en el decanter, ocurre lo mismo que en la fase de tres fases: cuando se incrementa la tasa de inyección, el rendimiento industrial tiende a disminuir (Espínola y Moya, 1995). Sin embargo, mientras que en la fase de tres fases el mayor aumento de pérdidas se produce en el alpechín, en la fase de dos fases, lógicamente, se produce en el orujo. No hay diferencia entre el proceso de limpieza del aceite entre dos y tres fases. El agua del lavado de los aceites tiene un nivel de grasa tan bajo que no vale la pena re-centrifugarla, eliminando una centrífuga vertical (centrifugación cruzada). En otros aspectos del proceso de fabricación (molienda y batido) tampoco hay diferencias notables (Giovacchino, 1994).

Conclusión

La tecnología de extracción del Aceite de Oliva Virgen ha experimentado cambios significativos en las últimas décadas, mejorando no solo el rendimiento de extracción, sino también la calidad del producto final. La adopción de sistemas de centrifugación de dos fases y la filtración selectiva han permitido obtener aceites con mejores características organolépticas y mayor resistencia a la rancidez, manteniendo al mismo tiempo las ventajas operativas y económicas. La clave para seguir mejorando radica en la continua innovación y adaptación a las nuevas tecnologías que respeten y potencien las cualidades intrínsecas del Aceite de Oliva Virgen y Extra Virgen.

Los avances tecnológicos en la extracción del aceite de oliva virgen han revolucionado la industria, mejorando tanto la eficiencia como la calidad del producto final. La adopción de sistemas de centrifugación de dos fases y la filtración selectiva han optimizado la producción y reducido el impacto ambiental. Sin embargo, para maximizar estos beneficios, es crucial contar con trabajadores bien formados que puedan implementar y mantener estas tecnologías adecuadamente. Puedes profundizar en la importancia de la formación de los trabajadores en el sector del aceite de oliva virgen extra en este enlace.

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Fuente: Universidad de Jaén. Departamento de Ingeniería Química, Metalúrgica y de los Materiales. Este artículo fue publicado en Alimentación, Equipos y Tecnología, Abril 1996.