La centrifugación vertical del aceite de oliva virgen: una perspectiva cualitativa

La centrífuga de disco o la centrífuga vertical (CV), introducida en el proceso de elaboración del aceite de oliva virgen (AOV) en los primeros años del siglo pasado, son ahora cruciales en la producción a escala industrial. Ello se debe principalmente a su capacidad para enfrentarse a la gran variabilidad del mosto oleoso entrante (en términos de contenido de agua y sólidos residuales muy variables), lo que permite un nivel de clarificación significativamente constante dentro de una operación continua (Costagli, 2018). Sin embargo, aún existe una carencia de conocimiento de los efectos cualitativos sobre el AOV.

La centrífuga vertical funciona de acuerdo con la diferencia de densidad entre agua / sólidos y aceite, y al reemplazar la aceleración gravitacional por una aceleración centrífuga. El principio físico de conducción es la sedimentación, cuya velocidad es proporcional a la distancia de densidad entre las fases consideradas, el tamaño de las partículas a eliminar y un término de aceleración que, en condiciones estáticas, corresponde a la aceleración gravitacional. Simplemente, la centrífuga permite la compensación de este último término de aceleración por la aceleración centrífuga. En términos generales, y asumiendo una velocidad de trabajo de aproximadamente 6.000–6.500 rpm, la CV permite una velocidad de sedimentación hasta 20.000 veces más rápida que la sedimentación estática.

La configuración básica proporciona un recipiente giratorio central (bowl) equipado con una pila de discos cónicos espaciados uniformemente a aproximadamente 1 mm. El mosto oleoso se introduce continuamente de manera central en el bowl por medio de un tubo de alimentación, y luego acelera hasta la velocidad de rotación operativa. Bajo la acción de la fuerza centrífuga, el aceite se eleva a través de los espacios cónicos entre los discos y se separa. Finalmente, el aceite separado se eleva a lo largo de la pila de platos gracias a las aberturas destinadas a tal fin y presentes en los discos cerca del eje de rotación, y deja el bowl libremente a través de aberturas de desbordamiento abiertas o bajo presión por medio de una bomba centrípeta.

Hace algunos años, Parenti y colaboradores (2007) intentaron ponderar la contribución de los pasos principales de procesamiento de AOV, el batido de la pasta, la centrifugación en el decanter y la centrifugación vertical, a la concentración de oxígeno disuelto en el aceite de oliva virgen justo después de la producción. El principal hallazgo fue que el paso por la CV mostró un mayor efecto de oxigenación con una contribución del 50% en comparación con los otros dos pasos. Así, durante la centrifugación vertical, el oxígeno se disuelve en el AOV a una concentración cercana al valor de saturación. Un resultado interesante adicional de ese trabajo es la relación lineal entre la concentración de oxígeno disuelto y el número de peróxido y, en su mayoría, el aceite centrifugado alcanza el límite legal de peróxidos en un tiempo más corto que las muestras de aceite que no se someten a la centrifugación. Sobre la base de estas evidencias, se ha planteado la hipótesis de que el oxígeno disuelto que proviene de la CV actúa como un iniciador de las reacciones de autooxidación que ocurren durante el almacenamiento de aceite.

Un estudio posterior (Masella et al. 2009), con el objetivo de comparar el aceite antes y después de la CV, confirma el efecto de la oxigenación y el aumento de los índices de oxidación del aceite. Al mismo tiempo, la CV producía una marcada pérdida de compuestos aromáticos, mientras que solo se registró una pequeña variación en la concentración de biofenoles. La pérdida de compuestos volátiles podría explicarse parcialmente como el resultado de la partición entre las fases de aceite y agua durante la CV y la fuerte oxigenación concurrente determinando un efecto de decapado por aire que elimina parcialmente los volátiles.

A pesar del uso de la CV para ‘trabajos herméticos’, como las centrífugas capaces de reducir fuertemente la disolución de oxígeno por medio de dispositivos hidráulicos o mecánicos, comunes en algunas aplicaciones alimentarias como en la elaboración del vino o la cerveza, esta alternativa aún no se ha implementado en la elaboración de aceites de oliva vírgenes. Masella y col. (2012), muestran claramente que cuando la centrifugación vertical se realiza bajo una capa de gas inerte, se produce una fuerte reducción de la oxigenación del aceite, junto con una caída significativa de los índices de oxidación (valores de peróxido y K232). Por otro lado, los compuestos menores (pigmentos y biofenoles), así como los volátiles, no se vieron afectados. En el caso de los biofenoles, este resultado subraya que el punto crítico principal es el uso de agua de adición. De hecho, estos compuestos son predominantemente hidrófilos y poco lipófilos. De manera sistemática éstos se disuelven en aceite y agua de acuerdo con su coeficiente de partición específico, es decir, en base a sus afinidades relativas. Evidentemente, el uso de un gas inerte durante la centrifugación no afecta este equilibrio. Al mismo tiempo, no se registraron diferencias significativas en los compuestos volátiles. Teniendo en cuenta que los compuestos volátiles podrían verse afectados por la separación de los líquidos por el efecto 'barrido' del aire, es posible que el reemplazar el oxígeno atmosférico en el entorno del separador con gas inerte no permita superar el efecto de extracción, es decir, los compuestos volátiles se eliminaron con el gas inerte con la misma intensidad que la del aire en la centrifugación convencional sin inertización.

Un enfoque alternativo ha sido propuesto por Masella y col. (2010), para luego ser retomado por Guerrini y col. (2018), basado en la eliminación de oxígeno disuelto mediante el lavado de nitrógeno gaseoso (stripping) en el aceite justo después de la CV. El método fue eficaz para mejorar los índices de oxidación (valor del índice de peróxido, parámetro K232) y para prevenir la reducción de los biofenoles, mientras que los compuestos volátiles se vieron afectados ligeramente.

Recientemente, en Italia, algunos pequeños productores adoptan el acoplamiento directo del aceite del decanter con la filtración (generalmente filtro-prensa con placas de celulosa) sin la CV, es decir, un solo paso del tratamiento del mosto oleoso después de la extracción en el decanter. De acuerdo con Fortini y col. (2015), tal solución da una buena estabilización del aceite, mejor que con el uso de la CV. Al mismo tiempo, la filtración directa implica un aumento de los costos en función del manejo y eliminación de las placas de filtro, la mano de obra y las pérdidas de aceite. Sin embargo, éstas críticas pueden reducirse considerablemente al implementar un prefiltro de acero inoxidable, según lo propuesto por Guerrini y col. (2015).

Conclusiones

El uso de CV sigue siendo vital en el proceso de extracción de AOV a escala industrial. Sin embargo, se necesitan mejoras para frenar los efectos negativos, especialmente los relacionados con la oxigenación del aceite y mejorar la configuración adecuada de la máquina. El uso del diseño hermético tiene el potencial de abordar estos problemas, pero se debe considerar un análisis de coste/beneficio. A pequeña escala, es posible evitar la etapa de centrifugación vertical mediante el filtrado directo del aceite, fusionando la ventaja cualitativa de la filtración con evitar la oxigenación del aceite.

Bibliografía

• Costagli, G. (2018). The use of disc stack centrifuge in the virgin olive oil industry. Journal of Agricultural Engineering, 49(2), 75-80.
• Parenti, A., Spugnoli, P., Masella, P. and Calamai, L. (2007), Influence of the extraction process on dissolved oxygen in olive oil. Eur. J. Lipid Sci. Technol.
• Masella, P., Parenti, A., Spugnoli, P. et al. (2009)Influence of Vertical Centrifugation on Extra Virgin Olive Oil QualityJ Am Oil Chem Soc 86: 1137
• Masella, P., Parenti, A., Spugnoli, P. and Calamai, L. (2012), Vertical centrifugation of virgin olive oil under inert gas. Eur. J. Lipid Sci. Technol., 114: 1094-1096.
• Masella, P., Parenti, A., Spugnoli, P. and Calamai, L. (2010), Nitrogen stripping to remove dissolved oxygen from extra virgin olive oil. Eur. J. Lipid Sci. Technol., 112: 1389-1392
• Guerrini, L, Masella, P, Angeloni, G, Parenti, A. (2018) Stripping of dissolved oxygen from extra virgin olive oil: Effects on oxidation and biophenols. J Food Process Preserv. 42:e13832
• Fortini, M., Migliorini, M., Cherubini, C., Cecchi, L., Guerrini, L., Masella, P. and Parenti, A. (2016), Shelf life and quality of olive oil filtered without vertical centrifugation. Eur. J. Lipid Sci. Technol., 118: 1213-1222.