Los ultrasonidos de potencia como alternativa al batido de la pasta

ultrasonidos aceite
De izqda. a derecha, Antonio Jiménez, Mohamed Aymen Bejaoui y Gabriel Beltrán

Texto: Gabriel Beltrán Maza, Mohamed Aymen Bejaoui y Antonio Jiménez
IFAPA Centro Venta del Llano de Mengibar (Jaén)

La etapa de batido de la pasta de aceituna es la que presenta una mayor incidencia sobre el rendimiento de extracción y la calidad y composición de los aceites obtenidos, debido al conjunto de reacciones químicas y bioquímicas que se desarrollan en esta operación. Esta etapa se desarrolla en termo-batidoras, que permiten homogeneizar la masa y tratarla térmicamente para así facilitar la coalescencia de las gotas de aceite y la formación de una fase oleosa continua.

Las dos variables fundamentales de esta etapa de batido son el tiempo y la temperatura de la masa, las cuales definen en gran medida la efectividad de los siguientes tratamientos y las características del aceite obtenido. La obtención de unos mejores rendimientos industriales se consigue mediante un aumento de la temperatura y un mayor tiempo de batido (Aguilera et al., 2010). Sin embargo, esto perjudica la calidad del aceite obtenido, debido a que se aceleran los procesos oxidativos del aceite y la aireación de la masa, produciéndose un deterioro de las características organolépticas (Aguilera et al., 2015).

Uno de los motivos que obliga a prolongar la duración del batido es el tiempo que necesita la masa de aceituna para alcanzar la temperatura deseada. Normalmente, en las batidoras actuales la calefacción de la masa se realiza mediante transferencia de calor desde la superficie de una camisa calefactora hacia el interior de la pasta. Esta transferencia se realiza lentamente, como consecuencia de la baja capacidad calorífica propia de la masa de aceituna.

Masa de aceituna
Se ha propuesto desde el IFAPA el uso de ultrasonidos para pretratamiento en continuo de la masa de aceituna. Los ultrasonidos son ondas mecánicas situadas en una zona del espectro acústico que va desde los 16 kHz a los 10 MHz, aproximadamente, y que no son inaudibles para el oído humano (Mason, 1998). Los ultrasonidos que se utilizan en esta tecnología se denominan de alta potencia o baja frecuencia (USO) y el rango de frecuencia en el que actúan oscila entre 16 y 100 kHz.

La aplicación de los ultrasonidos produce una acción puramente mecánica al aplicarlos sobre un medio, en forma de ciclos de expansión y compresión de manera alterna. Los ultrasonidos  genera efectos físicos y químicos: (Kentish y Ashokkumar, 2011; Moholkar et al., 2011). Los efectos físicos provocan grandes cambios en el seno del medio donde se propagan las ondas de ultrasonidos de potencia. Estos cambios se producen mediante diferentes mecanismos: microcorrientes (‘microstreaming’), efecto esponja, microturbulencias o microconvección, ondas acústicas u ondas de choque, ‘Microjets’ así como un calentamiento del medio que tienen su equivalencia en los fenómenos de coalescencia, flujo de fluidos y transferencia de energía de la pasta que tienen lugar durante la operación de batido del proceso de extraccin del aceite de oliva virgen.

Los primeros trabajos de aplicación de los ultrasonidos para la elaboración de los aceites de oliva vírgenes fueron llevado a cabo por investigadores del IFAPA Centro Venta del Llano (Jiménez et al., 2006, 2007). Estos primeros trabajos consistieron en la aplicación de los ultrasonidos de potencia durante el batido de la pasta a nivel de laboratorio observándose como el tratamiento con ultrasonidos permitió un rápido calentamiento de la pasta y una mejora de la extractabilidad con respecto al batido tradicional. La calidad reglamentada del aceite producido no se vio alterada, apreciándose un aumento del contenido en tocoferoles, clorofilas y carotenoides del aceite de oliva virgen. El contenido de compuestos fenólicos mostró un ligero descenso. Estos trabajos dieron lugar a la patente  (Patente  nº ES 2 327 308 B1) de un ‘Aparato y procedimiento para el calentamiento en continuo y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos’.

A nivel industrial
A partir de estos trabajos se han desarrollado un nuevo prototipo de aplicación en continuo de ultrasonidos a nivel industrial lo que ha dado lugar a una  nueva patente ES 1 189 483 U8. Como se ha descrito anteriormente, uno de los efectos de los ultrasonidos es el calentamiento inmediato de la pasta.  Así, en el caso de los ultrasonidos el calentamiento se produce de forma instantánea con un tiempo de residencia de la masa en el sistema inferior a 5 minutos, mientras que para el batido convencional se necesitaron 25 minutos para alcanzar una temperatura equivalente. Por tanto, los ultrasonidos permiten un calentamiento rápido y eficiente de la pasta que permite acortar la duración del proceso de extracción.

El tratamiento de la pasta mediante ultrasonidos sin batido  permite obtener un rendimiento industrial equivalente al observado para un batido tradicional a 28 °C durante 45 minutos. Por lo que el tratamiento con ultrasonidos de potencia de la pasta se puede considerar como alternativa eficiente al batido de la pasta permitiendo la obtención de rendimientos equivalentes a éste.

En cuanto a los parámetros de calidad reglamentada del aceite la aplicación de ultrasonidos en la etapa de preparación de la pasta  no influye en la calidad de este de forma que los aceites son clasificados dentro de la categoría ‘Virgen Extra’. Los parámetros fisicoquímicos de calidad (Acidez libre, índice de peróxidos, absorción ultravioleta K232 y K270 y los éteres etílicos) del aceite de oliva mostraron valores muy por debajo de los límites establecidos para la categoría virgen extra, sin que existan diferencias significativas respecto al batido tradicional.

En general, las características sensoriales del aceite no se ven alteradas aunque se registra un ligero descenso de la intensidad del  amargo y picante del aceite.

Asimismo, el empleo de los Ultrasonidos de potencia respecto al empleo de las termobatidoras tradicionales supone un ahorro energético y de espacio dentro de la almazara.

En definitiva:

  • Los ultrasonidos son una herramienta eficaz para precalentamiento de la pasta de aceituna de forma muy rápida.
  • El acondicionamiento o pretratamiento de la pasta de aceituna mediante la aplicación de ultrasonidos permite la mejora de la eficiencia de la etapa de batido y la posibilidad de reducción de su duración.
  • El sistema de aplicación de los ultrasonidos desarrollado constituye una alternativa viable y eficiente al uso de las batidoras convencionales permitiendo un importante ahorro de espacio en almazaras y de consumo energético.
  • La aplicación de ultrasonidos en sustitución del batido de la pasta no altera la calidad del aceite de oliva virgen.

Agradecimientos. Este trabajo fue realizado gracias al proyecto P10-AGR-6099 de la Consejería de Economía, Innovación y Ciencia de la Junta de Andalucía y al Proyecto PP.PEI.IDF201601.13 cofinanciado por el Programa Operativo Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) dentro del Programa Operativo de Andalucía 2014-2020.


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