E. U. Politécnica - Alfonso X El Sabio, 28 - 23700 Linares (Jaén)
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1 INTRODUCCIÓN
El principal país productor y exportador de aceite de oliva
a nivel mundial es España, con una media de 590.000 toneladas/año
(33 % de la producción mundial) según los datos
de las últimas cinco campañas recogidos en la Figura
1 y facilitados por el Consejo Oleícola Internacional.
Para conocer la importancia económica de este producto,
basta decir que incluido subvenciones esta producción media
puede suponer 380.000 millones de pesetas en 1995.
Figura 1.- Principales países productores de
aceite de oliva.
Dentro del conjunto de aceite y grasas vegetales el consumo de
aceite de oliva a nivel mundial representa sólo el 3,3
%, poco significativo, pero responde a un patrón de calidad
que lo distingue cada vez más. La producción española
se lleva a cabo en un número aproximado de 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 diferencia de los demás aceites vegetales y lo hace
más apreciado: procede de un fruto y es comestible (no
necesita ser refinado) en el momento de la producción cuando
la materia prima es de buena calidad. En efecto, son aceites de
oliva vírgenes los "aceites obtenidos a partir del
fruto del olivo únicamente por procedimientos físicos,
en condiciones, sobre todo térmicas, que no ocasionen la
alteración del aceite, y que no hayan sufrido tratamiento
alguno distinto del lavado, la decantación, el centrifugado
y la filtración, con exclusión de los aceites obtenidos
mediante disolventes o por procedimientos de reesterificación
y de cualquier mezcla con aceites de otra naturaleza". Reglamento
(CEE) Nº 356/92 del Consejo (Diario Oficial del día
15 de febrero de 1992), que modifica el Reglamento Nº 136/66/CEE.
La operación de extracción, que puede parecer sencilla,
no lo es, ya que para la obtención de un aceite de calidad
hay que cuidar muchos detalles. El aceite presente en las aceitunas
(en cantidades que oscilan, por múltiples factores, entre
el 15 y el 35 %) se aloja en las células del mesocarpio,
encerrado en su mayor parte en las vacuolas, y disperso, en menor
medida, en el tejido coloidal del citoplasma. Condición
indispensable para extraer el aceite por procedimientos mecánicos
es "liberarlo" de los tejidos de modo que las minúsculas
gotas se reúnan en gotas más grandes hasta formar
las llamadas "bolsas", capaces de separarse en una fase
líquida continua.
El aceite de oliva virgen conserva inalterables todos los componentes
y propiedades de las aceitunas como autentico zumo del fruto del
olivo, destacando su valor nutritivo y su alto poder vitamínico.
En la fracción insaponificable se pueden encontrar determinadas
cualidades nutritivas. En primer lugar los aportes vitamínicos
A y E. En segundo lugar su gran contenido en b-sitosterol
que puede interferir competitivamente con la absorción
intestinal del colesterol (Grande, 1985)(Mataix, 1987).
Es indudable que el sistema de extracción ejerce cierta
influencia en las características cualitativas del aceite,
pero no es el factor más importante de la calidad como
se ilustra en la Figura 2 (Giovachino, 1991).
Figura 2.- Factores condicionantes de las características
cualitativas de un aceite de oliva
Un buen aceite de oliva se obtiene de la aceituna sana, madura
y entera, conforme se reciben debe ser procesada, sin esperar,
porque los procesos fermentativos comienzan pronto y deterioran
la calidad suministrando al aceite mal olor, sabor o elevando
la acidez.
Las primeras operaciones a las que son sometidas las aceitunas
antes de la extracción son la eliminación de las
hojas y el lavado. Estas operaciones, que realizan por este orden,
máquinas automáticas provistas de un sistema de
aspiración de las hojas y de una pila con circulación
forzada de agua para el lavado de las aceitunas, tienen por finalidad
limpiar los frutos de impurezas de origen vegetal, como hojas
y ramillas, y mineral, como polvo, tierra, piedras y otros cuerpos
sólidos, además de posibles restos de contaminantes
agrícolas, como los pesticidas, que pueden representar
entre el 5 y 10 % del peso del fruto en el momento de entrar en
la almazara. El lavado puede resultar inadecuado en el caso de
aceitunas recogidas en avanzado estado de maduración, porque
la acción mecánica podría arrancar trozos
de pulpa, con la consiguiente pérdida de aceite.
2 MOLIENDA
Esta operación tiene por objeto romper las células
de la pulpa y provocar la salida del aceite de las vacuolas para
su reunión en gotas más gruesas y permitir su separación.
Hasta 1960, la tecnología oleícola había
utilizado únicamente el molino de rulos pero hoy día
se utiliza los trituradores metálicos o molinos de martillos.
Las almazaras que utilizan el sistema de presión, la molienda
se sigue haciendo, en general, con el molino de rulos, que consta
de una solera (1,60 a 2 m) o zona circular de piedra silícea,
muelas de forma troncocónica del mismo material, alfarje
o canal exterior donde se acumula la pasta y rastra o paleta que
barre el alfarje conduciendo la pasta a un depósito o sistemas
de transporte. La molturación de las aceitunas dura entre
15 y 30 minutos (Arambarri, 1993).
Al molino de rulos se le reconoce el mérito, sobre todo,
de triturar las aceitunas sin provocar emulsiones ni calentamientos,
eliminar el riesgo de contaminación por metales, preparar
la pasta adecuando la molienda a las características del
fruto, al fragmentar los huesos al tamaño deseado, romper
a fondo las células, favorecer la formación de gotas
mayores de aceite, sustituyendo, en parte, la posterior operación
de batido. Los únicos elementos negativos del molino de
rulos es su coste excesivo, la capacidad de trabajo baja y discontinua,
la necesidad de disponer de operarios que dominen perfectamente
la operación y un aumento de los procesos de oxidación
debido a exponer la pasta al aire una gran superficie durante
un tiempo prolongado.
Los trituradores mecánicos giran a 3.000 rpm dentro de
una cámara o rejilla perforada que va en sentido contrario
a 80 rpm. Tienen a su favor la continuidad de molturación,
su alta capacidad horaria de trabajo y su menor coste y volumen.
Presentan, sin embargo, los siguientes inconvenientes: Molturación
rápida que no asegura una preparación adecuada de
la pasta, posibilidades de generar emulsiones que son difíciles
de romper, posibilidad de alterar las características organolépticas
del aceite (aceites amargos) y desgaste de las partes metálicas
que giran a gran velocidad y por tanto posible contaminación
de metales. Si las aceitunas son "difíciles",
dan más aceite cuando se muelen con el triturador de martillos.
El rendimiento industrial está relacionado con el grado
de molienda que es regulable, 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
normas generales, a principios de campaña debe ser más
fino, mientras que con aceitunas maduras puede ser más
grueso.
3 BATIDO
La operación de batido de la pasta de aceitunas consiste
en un removido lento y continuo de la misma que se efectúa
en recipientes de acero inoxidable (batidoras) de forma semicilíndrica
o semiesférica, provistos de un sistema de calentamiento
apropiado. Como muestra los resultados de muchas investigaciones
específicas, el aumento de temperatura y de la duración
del batido da como resultado el incremento del rendimiento en
aceite en la extracción, cualquiera que sea el sistema
empleado.
Esta operación tiene por finalidad romper la emulsión
aceite/agua y facilitar la reunión de las minúsculas
gotas de aceite en gotas de diámetro superior a 30 micras,
dimensión mínima que permite la separación
del aceite en fase continua. Es interesante señalar que,
incluso después de la molturación de las aceitunas
mejor realizada, sólo el 40-45 % de las gotillas de aceite
disperso en la pasta tienen un diámetro superior a 30 micras,
porcentaje que asciende al 80-85 % tras un buen batido. Esta operación
es, pues, fundamental para aumentar el rendimiento de extracción
como se ilustra en la Figura 3 (Martinez et al., 1957).
Las gotas de menor tamaño permanecen en estado de emulsión
y son arrastradas en los subproductos, sobre todo en el alpechín.
Figura 3.- Variación del porcentaje del diámetro
de las gotas según el tratamiento de la pasta.
Por razones expuestas anteriormente, cuando las aceitunas se trituran
con rulos el punto óptimo de liberación del aceite
se consigue en 10-15 minutos de batido a temperatura ambiente.
Cuando las aceitunas se molturan con trituradores de martillos,
es necesario alargar el tiempo de batido, que se hace en dos o
tres fases, durante más de 60 minutos y recurriendo al
calentamiento de la pasta. Se aprovecha de este modo el poder
antiemulsionante de la temperatura y se favorece igualmente la
actividad de los enzimas contenidos en las aceitunas, los cuales
actúan disgregando la membrana polivalente que rodea las
gotas de aceite más pequeñas y que les impide unirse
entre sí.
Por esta razón, las técnicas modernas prevén
la adición, durante el batido, de coadyuvantes inocuos
(microtalco) para facilitar la rotura de la emulsión y
de preparados enzimáticos complejos para disgregar la membrana.
El incremento de temperatura (superior a 30-35ºC ) y de la
duración del batido tiene una incidencia negativa sobre
el contenido en antioxidantes naturales y vitaminas de los aceites.
3 EXTRACCIÓN
La extracción del aceite de oliva virgen se hace hoy día
por dos métodos fundamentalmente: Presión (Sistema
tradicional) y centrifugación (Sistema continuo). No obstante,
previamente se puede intercalar un dispositivo que extraiga una
parte importante del aceite suelto conseguido en el batido: Filtración
selectiva (Extracción parcial).
3.1 EXTRACCIÓN PARCIAL
El principio físico que explica la filtración
selectiva es la diferente tensión superficial
(la tensión superficial es la fuerza que mantiene unida
las moléculas de un líquido) del aceite y del agua
de vegetación. Así, la tensión superficial
del aceite es menor que la del agua, lo que hace que al poner
ambos líquidos en contacto con los poros de una superficie
filtrante, el aceite pase por ellos pero no el agua, ya que es
mayor la fuerza con la que se unen las moléculas de esta
última.
Actualmente existen en el mercado dos dispositivos para realizar
esta extracción a escala industrial. El objetivo de ambos
no es la obtención de todo el aceite de la masa, sino sólo
de una parte del mismo, el resto se extraerá por otros
sistemas. Los factores que influyen en la cantidad de aceite extraído
mediante este sistema, cualquiera que sea el dispositivo industrial
utilizado, se pueden resumir en tres:
a) Cantidad de aceite suelto presente en la masa.
b) Duración del proceso, estableciendo un tiempo óptimo
de 30 minutos.
c) Otros factores: características de la máquina,
la superficie filtrante, 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 hay que centrifugarlo
rápidamente.
En un mercado caracterizado por productos sustitutivos a menor
precio, el aceite de oliva sólo sobrevivirá potenciando
sus caracteres diferenciales, ya sean químicos, organolépticos,
nutricionales, etc. En el proceso de fabricación deberemos
evitar que estas cualidades desaparezcan o se atenúen,
de manera que obtengamos un producto de calidad que compense con
su mayor precio el mayor coste de materia prima y el menor precio
obtenido con aceites de inferior calidad.
En este esquema comercial, la introducción de un dispositivo
que separa una parte importante de aceite suelto, a baja temperatura,
sin haber sido sometido a presiones, centrifugaciones, adiciones
de agua y con un período de contacto con el resto de las
fases de la masa muy corto, aparece como muy interesante para
la obtención de un producto que se adecue a aquel por el
que el mercado está dispuesto a ofrecer un mayor precio.
El aceite procedente del extractor parcial mantiene mejores características
organolépticas, menores niveles de acidez y mayor resistencia
al enranciamiento. Además, se pueden señalar las
siguientes ventajas operativas de este sistema:
- Bajo costo de instalación y mantenimiento.
- Posibilidad de incluirlo en una línea de extracción
preexistente, ya sea tradicional o continua.
- Escasa necesidad de mano de obra suplementaria y bajo consumo
de energía.
- Favorece los posteriores tratamientos de la pasta facilitando
el agotamiento de los orujos.
La laboriosa extracción con este sistema se ve recompensada
con la alta calidad del 60% de aceite obtenido por término
medio, que puede ser considerado como un aceite excelente. Por
otra parte, al haber sido obtenido simplemente por goteo, conserva
integras las características de composición y organolépticas
naturales que tenía el fruto.
3.2 EXTRACCIÓN POR PRESIÓN
Históricamente la extracción por presión
es el procedimiento más antiguo y utilizado para obtener
el aceite de oliva. El instrumental que se utiliza son prensas
hidráulicas. La pasta preparada se coloca en capas finas
sobre discos de material filtrante denominados capachos. Los capachos
se disponen unos sobre otros, en una vagoneta y van guiados por
una aguja central. Este conjunto de vagoneta, aguja y capachos
con su carga de pasta, constituye el cargo, que se somete a cada
operación de prensada. Es por tanto un sistema discontinuo
con formación de cargo, prensada y descapachado.
La prensa hidráulica está compuesta por una puente
baja empotrada en el suelo y una puente alta, unidas por columnas
de acero. El pistón, situado en el interior de un cilindro
unido a la puente baja y empotrado en el suelo o sobre la puente
alta, recibe la presión hidráulica generada en una
bomba y la transmite al cargo a través de la vagoneta,
que es conducida por las columnas a fin de mantener la verticalidad
del mismo.
En la caja de bombas se introduce agua a presión en un
cuerpo de pequeño diámetro, que se transmite al
émbolo de la bomba según el principio físico
de Pascal, con la misma intensidad. Al ser mayor la sección
del pistón, la fuerza que se generó en la bomba
se multiplica por la relación de secciones de pistón
y bomba, resultando mucho más elevada. Las presiones que
se ejercen en la caja de bombas alcanzan de 300 a 400 kg/cm2.
Modernamente las cajas de bombas están provistas de manómetros
automáticos que conlleva a programar las presiones deseadas.
Todo esto permite elegir y conocer las presiones más indicadas
en cada caso (en función del tipo, variedad, madurez, etc,
de aceituna), comparando el agotamiento conseguido en los orujos
con el modo de operación que se ha seleccionado.
En el flujo de aceite que se produce durante el prensado influye
positivamente la presencia en la pasta de un grado de humedad
y de un alto porcentaje de materias sólidas incompresibles
(hueso), condiciones que facilitan el drenaje de las fases líquidas
a través de la torta de orujo.
Es usual hacer el llamado "repicado", es decir, cuando
se ha alcanzado la presión máxima, se quita la presión,
y cuando el cargo se separa de la parte alta, se vuelve a aplicar
presión. En el intervalo, se ha producido un esponjamiento
de la masa y de los capachos, se han reconstruido algunos canales
de salida de líquidos y puede conseguirse extraer una nueva
fracción de mosto oleoso.
Este sistema permite obtener aceites excelentes (naturalmente
dependiendo de la calidad del fruto), gracias a las bajas temperaturas
a lo largo del proceso. Sin embargo, los principales inconvenientes
para la aplicación práctica de este sistema son
los elevados costes de mano de obra, la discontinuidad del proceso
y los gastos inherentes al empleo de materiales filtrantes en
condiciones óptimas.
3.3 SISTEMA CONTINUO POR CENTRIFUGACIÓN
tras muchos años de investigación, se encontró
solución al problema de la extracción del aceite
por efecto de la fuerza centrífuga recurriendo a máquinas
que giran a gran velocidad. Las primeras experiencias prácticas
de extracción por centrifugación de la pasta se
realizaron con el equipo Perogio y, posteriormente, con el sistema
Corteggiani, consistente en una centrifugadora con una cuba de
gran diámetro, con capacidad para 100 kilos de pasta, que
giraba a 900 revoluciones por minuto. Por efecto de la velocidad,
y mediante la adición de agua, el aceite se separaba y
era evacuado, junto con el agua, por la máquina, mientras
que para vaciar el orujo era necesario pararla.
Figura 4.- Sistema continuo por centrifugación
en tres fases
Un esquema general del proceso lo podemos ver en la Figura 4.
La centrifugadora horizontal (decánter) que permite la
separación sólido/líquido consiste en un
tambor cilindro-cónico que puede girar de 3.000 a 4.000
revoluciones por minuto y lleva en su interior un cuerpo hueco,
de forma similar, con resalto helicoidal. Merced a una pequeña
diferencia entre la velocidad de rotación del tambor y
del tornillo sin fin (más rápido), el orujo sale
por un extremo de la centrifugadora y el aceite y el agua por
el opuesto. Los mostos oleosos obtenidos (aceite con poca agua
y agua con poco aceite) son separados definitivamente en las centrifugadoras
verticales de descarga automática.
La separación de la fase sólida de las líquidas
por centrifugación se realiza mediante la adición
de agua (más o menos caliente) a la pasta de aceituna.
Dada la posible incidencia del volumen de agua añadida
en el rendimiento en aceite, es necesario ajustar la proporción
pasta/agua al tipo de aparato pero, sobre todo, a las características
reológicas de las aceitunas. El exceso o la falta de agua
entraña un descenso del rendimiento de extracción.
La proporción óptima se determina empíricamente
observando las características del aceite y del agua a
la salida del decánter. A título orientativo diremos
que varía de 1:0,6 a 1:1.
Se han introducido ciertas mejoras encaminadas a reducir el consumo
de agua, así las pruebas experimentales de reciclaje del
alpechín en el decánter han demostrado la viabilidad
de esta técnica y sus efectos positivos en el rendimiento
de extracción y en el contenido fenólico del aceite
mientras la viscosidad del alpechín no sea tan alta que
dificulte la circulación del agua.
Entre las ventajas del sistema continuo de extracción por
centrifugación, cabe citar:
- Limitado volumen de las máquinas.
- Ciclo semicontinuo, con operaciones automatizadas.
- Reducidas necesidades de mano de obra.
- La acidez del aceite es generalmente inferior.
- Los rendimientos en aceite se compararan en general a los obtenidos
en las instalaciones tradicionales.
- El sistema continuo garantiza la perfecta higiene del proceso.
Sin embargo, también presenta aspectos negativos:
- Considerables costes de inversión.
- Dudas sobre la estabilidad de los aceites y sus características
organolépticas.
3.4 NUEVO SISTEMA DE EXTRACCIÓN POR CENTRIFUGACIÓN.
En la campaña de molturación de aceitunas 1991/92,
se instalaron en algunas almazaras prototipos de centrífugas
horizontales o decánter de dos fases. En la campaña
92/93 se instalaron más sistemas continuos de dos fases,
o bien se han transformado las centrífugas horizontales
de 3 a 2 fases. Actualmente la Administración recomienda
y subvenciona su uso, llagándose en la campaña 93/94
a contabilizar el 20% del total de aceituna molturada en las almazaras
de Andalucía con este sistema.
La adición de agua caliente del grifo a las pastas, como
requiere el sistema de extracción por centrifugación
de tres fases, da como resultado la eliminación de determinadas
sustancias contenidas en los alpechines, entre las que se encuentran
especialmente los antioxidantes naturales presentes en los aceites.
El reciclado de los alpechines, en sustitución del agua
del grifo, elimina este inconveniente y, además, reduce
el consumo de agua y el volumen de aguas residuales que hay que
evacuar.
Los resultados obtenidos gracias al reciclado han impulsado la
introducción del decánter de dos fases. Por lo demás,
esta técnica era ya utilizada desde hace tiempo para el
secado de 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 suplementaria de eliminar la evacuación
de alpechines, aunque se obtienen orujos todavía más
húmedos. El decánter de dos fases trabaja mejor
con aceituna de principio de campaña o recién recolectada,
lo cual está relacionado con la humedad de la aceituna
que es mayor al principio de temperada y para frutos poco tiempo
atrojados. los autores sugieren la conveniencia, cuando la humedad
de la aceituna descienda de adicionar agua a la pasta, bien en
la batidora, bien inyectándola directamente en el decánter
que no tiene que ser superior al 10-15% del peso del fruto.
Figura 5.- Sistema continuo de centrifugación
en dos fases
Un esquema del proceso completo se puede ver el la Figura 5, el
cual nos permite la comparación con el sistema de tres
fases.
Respecto al caudal de masa inyectada en el decánter, ocurre
igual que en el de 3 fases: cuando se aumenta el ritmo de inyección,
el rendimiento industrial tiende a bajar (Espínola y Moya,
1995). Sin embargo, mientras en el de tres fases el mayor incremento
de pérdidas se produce en el alpechín, en el de
dos fases, lógicamente, se produce en el orujo. No se aprecia
ninguna diferencia respecto al proceso de limpieza del aceite
entre dos y tres fases. El agua procedente del lavado de los aceites
tiene un nivel de grasa tan bajo que no merece la pena volver
a centrifugar, eliminándose una centrífuga vertical
(centrifugación cruzada). En otros aspectos del proceso
de fabricación (molienda y batido) tampoco se aprecia diferencias
notables (Giovacchino, 1994).
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Colocación en la red:
07 de enero de 1997
Última modificación: 20-septiembre-2000