Teniendo en cuenta la definición de los aceites de oliva vírgenes según Consejo Oleícola Internacional (COI, 2105b), la elaboración de este se podría definir como el conjunto ordenado de operaciones unitarias que se utilizan para conseguir la separación del aceite del resto de componentes de la aceituna.
Actualmente, la extracción de los aceites de oliva vírgenes se lleva a cabo mediante sistemas continuos de centrifugación usando decánter de dos o tres salidas. Después de las operaciones preliminares llevadas a cabo en el patio de la almazara (recepción, limpieza, lavado y almacenamiento del fruto), el proceso de estos sistemas continuos, se puede dividir en 4 etapas (Figura 1.2): preparación de las pastas, separación sólido-líquido, clarificación del aceite (separación líquido-líquido) y almacenamiento (Hermoso et al., 1991; Hermoso et al., 1998; Alba, 2008; Di Giovacchino, 2013).
2.2.1 Preparación de las pastas de aceitunas
Una vez acondicionado el fruto en el patio, se pasa a la primera fase del proceso de extracción de los aceites de oliva vírgenes, que es la preparación de las pastas. Esta etapa se realiza mediante dos operaciones fundamentales, molienda de las aceitunas y batido de las pastas obtenidas, siendo el objetivo liberar y formar una fase oleosa continua que facilite su extracción (Alba, 2008).
2.2.1.1 Molienda del fruto
El objetivo de la molienda de la aceituna es romper la estructura de los tejidos vegetales que la forman. El aceite presente en las aceitunas 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, por lo que una condición indispensable para extraer el aceite es liberarlo de los tejidos mediante la molienda (Hermoso et al., 1998; Di Giovacchino et al., 2002a; Alba, 2008).
Existen diferentes tipos de molinos, pero hoy en día el molino de martillos metálico es sin duda el más usado en las almazaras. Estos molinos metálicos tienen a su favor la continuidad de molturación, su alta capacidad de operación y su menor coste y volumen. Además, permiten la regulación de variables como el grado de molienda, con el uso de cribas de diferentes tamaños, y la velocidad de giro de los martillos, determinado así tanto el rendimiento del proceso como las características del aceite obtenido (Di Giovacchino et al., 2002a; Caponio et al., 2003; Amirante et al., 2010a). Aunque los molinos de martillos también pueden presentar algunos inconvenientes tales como: calentamiento de las pastas, posibilidades de generar emulsiones que son difíciles de romper o aporte al aceite de trazas metálicas debido al desgaste de las partes activas del molino que giran a gran velocidad (Caponio y Catalano, 2001; Di Giovacchino, 2013).
La composición fenólica y aromática del aceite se ve muy influenciada por la molienda, ya que la formación de estos compuestos derivados de la ruta de la lipoxigenasa empieza en el momento de la rotura de los tejidos celulares y el contacto de las enzimas intervinientes con el oxígeno (Di Giovacchino et al., 2002a; Amirante et al., 2010a; Sánchez-Ortiz et al., 2012; Fregapane y Salvador, 2013).
2.2.1.2 Batido de las pastas
El objetivo del batido es agrupar las pequeñas gotas de aceite que están dispersas en las pastas de aceitunas procedentes de la molienda, y formar una fase oleosa continua, que facilite la separación del aceite en la siguiente etapa del proceso. En esta operación es necesario calentar la masa para disminuir la viscosidad del aceite y facilitar el fenómeno de coalescencia, reuniendo y aumentando las gotas de aceite liberado durante el tiempo de batido (Hermoso et al., 1991; Alba et al., 2008).
Durante la operación del batido, al igual que en la molienda, se producen transferencias de compuestos entre las fases de las pastas. Dos efectos principales se dan en esta operación: la distribución de ciertos componentes entre agua y aceite de acuerdo con sus coeficientes de reparto, y la actividad catalítica de las enzimas liberadas en la molienda (Clodoveo, 2012).
El batido de las pastas se lleva a cabo en termobatidoras, que son tanques cilíndricos o semicilíndricos con una camisa de calefacción, situada normalmente en la pared exterior de tanque, por la que se hace circular agua caliente. En el interior de los tanques existen uno o varios ejes con palas, que giran con una velocidad fija comprendida entre 15-20 rpm y que según su posición se pueden clasificar como de eje horizontal o vertical (Hermoso et al., 1991; Alba, 2008).
Tanto el tiempo como la temperatura de batido tienen influencia sobre el rendimiento del aceite extraído y sobre la calidad del mismo (Angerosa et al., 2001; Aguilera, 2006; Uceda et al. 2008; Clodoveo, 2012).
En el batido de las pastas se pueden usar algunos coadyuvantes tecnológicos en proporciones muy pequeñas que ayudan en el proceso de separación de forma física y sin afectar en la calidad de los aceites obtenidos (Aguilera et al., 2010). Normalmente, los coadyuvantes son usados en las denominadas ‘pastas difíciles’, que son aquellas en la que la fase oleosa presenta una microemulsión con el agua de vegetación o bien esta se encuentra retenida en los microgeles formados por la estructura reticular de las pastas de aceituna (Martínez-Moreno et al., 1957; Sadkaoui et al., 2016). Los únicos coadyuvantes tecnológicos autorizados eran el agua y el talco (CE/1513/2001), pero de acuerdo con al Real Decreto 640/2015 del 10 de julio (BOE, 2015), ha sido incorporada también la arcilla caolinítica como coadyuvante en el proceso de elaboración de los aceites de oliva vírgenes.
2.2.2 Proceso de extracción
Las pastas obtenidas después del batido están formadas por una fase sólida, que contienen restos de piel, pulpa y hueso de aceituna, y dos fases líquidas inmiscibles, constituidas por aceite y agua de vegetación. Para llevar a cabo la separación del aceite del resto de fases, inicialmente se lleva a cabo una separación sólido-líquido. Tras la separación sólido-líquido, se obtiene un mosto oleoso que necesita ser clarificado mediante una separación líquido-líquido antes de ser enviado a bodega. (Hermoso et al., 1998; Alba, 2008; Di Giovacchino, 2013)
2.2.2.1 Separación de las fases sólidas y líquidas
En la actualidad, en los sistemas de extracción continuos implantados en las almazaras, la separación de las fases sólidas y líquidas se realiza mediante sistemas de centrifugación horizontal (Amirante et al., 2010b).
Los componentes de las pastas de aceitunas tienen diferentes densidades (Hermoso et al., 1998; Alba, 2008). Por ello, al someterlo a la fuerza centrífuga se dispondrán formando 3 anillos (Figura 1.3):
- Los sólidos, más densos, tales como la piel, la pulpa o el hueso de la aceituna, ocupan la parte exterior.
- El agua de vegetación, con densidad intermedia, se sitúa a continuación.
- El aceite, con densidad más baja, se situará más próximo al eje.
La operación de separación se produce en un decantador centrífugo horizontal. Este separador consta de un tambor troncocónico cilíndrico que gira en un rango de 3.000 a 4.000 rpm, sometiendo las pastas a centrifugación, y en cuyo interior se aloja un sinfín. Ambos giran a gran velocidad, pero el sinfín lo hace a un número de vueltas diferente, generalmente, a menor que el del tambor, pero en el mismo sentido. En función del número de salidas para las fases separadas se pueden diferenciar sistemas de 2 o 3 salidas (Hermoso et al., 1998; Amirante et al., 2010b; Caponio et al., 2014).
Los sistemas de dos salidas, hoy en día, son los que están implantados en la mayoría de las almazaras (Figura 1.4) en España.
En este decánter, después de someter a las pastas a la fuerza centrífuga, por un lado salen orujos con elevada humedad y por la otra salida se obtiene aceite acompañado de agua y partículas sólidas. Estos sistemas de dos salidas, al necesitar menor cantidad de agua para su funcionamiento, generan menos efluentes líquidos y producen aceites con mayor contenido en compuestos fenólicos, con mayor estabilidad oxidativa e intensidad amargo y picante (Ranalli y Angerosa, 1996; Di Giovacchino et al., 2001).
2.2.2.2 Separación de fases líquidas
Los aceites extraídos suelen estar acompañados en mayor o menor grado por una cantidad de agua de vegetación e impurezas sólidas. Es por ello que previamente a su envío a bodega, es necesario que se realice la separación del aceite, denominada etapa de clarificación. En este proceso de clarificación se lleva a cabo la separación de la mayor parte de las partículas sólidas y agua que puedan estar presentes en el aceite (Alba, 2008; Di Giovacchino, 2013).
La etapa de clarificación del aceite de oliva al tratarse del tema central del Trabajo de Investigación, va a ser tratada de manera independiente y detallada más adelante, en el apartado 1.3.
2.2.3 Almacenamiento
La bodega es el lugar de la almazara donde los aceites van a permanecer almacenados hasta su comercialización. Durante el almacenamiento, la calidad de los aceites de oliva vírgenes (acidez, índice de peróxidos y la absorbancia al ultravioleta) se deteriora debido principalmente a reacciones de hidrólisis y oxidación (Tsimidou et al., 2005; Di Giovacchino., 2013). Estas reacciones de degradación pueden acelerase cuando las condiciones de conservación no son las adecuadas, alterando la composición de los aceites y reduciendo su vida útil hasta su consumo (Ranalli, 1989; Gómez-Alonso et al., 2007).
Los aceites clarificados pasan a la bodega con una cantidad variable de humedad e impurezas (aproximadamente un 0,5%), que con el transcurso del tiempo decantan y se acumulan en el fondo de los depósitos. Estos sedimentos son una fuente rica en azúcares, que también contiene microorganismos con enzimas (en general lipasas), que bajo ciertas condiciones de temperatura y presencia de agua, provocan fermentaciones, que en contacto con los aceites, le transmiten defectos no deseados (atrojado o borras) típicos de estos procesos, estropeando así la calidad final del aceite, por lo que es necesario retirarlos periódicamente mediante purgas (Ranalli, 1989; Hermoso et al., 1998; Di Giovacchino, 2013).
Los principales factores que influyen en la calidad de los aceites durante almacenamiento son (Di Giovacchino, 2013):
Composición de los ácidos grasos. Los ácidos poliinsaturados se oxidan más rápidamente que los monoinsaturados (Aparicio et al., 1999).
Contenido en antioxidantes. Estos compuestos protegen al aceite de los procesos de oxidación, aportando una mayor estabilidad oxidativa (Hrncirik y Fritsche, 2005).
Materiales de los depósitos. Estos no deben transferir sustancias extrañas a los aceites, como puede suceder cuando están hechos de plástico o metales reactivos, siendo el acero inoxidable el material recomendado.
Exposición a la luz. Durante el almacenamiento la luz produce principalmente un aumento de los parámetros de oxidación, provocando la reducción de la estabilidad del aceite, y además acelera la degradación de componentes como pigmentos, compuestos fenólicos, y tocoferoles (Caponio et al., 2005).
Temperatura. Es también un factor de riesgo para la estabilidad de los aceites de oliva vírgenes durante el almacenamiento. Es recomendable que se lleve a cabo a temperaturas que varíen entre 13 y 18 °C. A temperatura superior a 20-22 °C, puede inducir la auto-oxidación de los ácidos grasos de los aceites. Por otro lado, una temperatura inferior a 7-8 °C, hace que los aceites solidifiquen, dificultando así operaciones tales como, la filtración o el envasado (Stefanoudaki et al., 2010).
Contacto con el oxígeno: La presencia de oxígeno durante el almacenamiento puede oxidar el aceite a causa de la actividad de las enzimas lipoxidasas, o bien por una reacción en cadena debido a los radicales libres. La oxidación enzimática sólo es posible en presencia de agua, por lo tanto, es necesario evitar este riesgo eliminando el agua por filtración. Aunque también se puede reducir el contenido de oxígeno en los depósitos para reducir la velocidad de oxidación del aceite. Se recomienda almacenar los aceites en depósitos completamente llenos y bien cerrados, de esta manera el riesgo de oxidación es menor. Otra forma de almacenar los aceites es mediante el uso de sistemas de inertización, donde el aire (oxígeno) del espacio de cabeza de los depósitos es sustituido por un gas inerte, como puede ser el nitrógeno (Di Giovacchino et al., 2002b).
Para un correcto almacenamiento una bodega debe reunir las siguientes características (Hermoso et al., 1998; Alba, 2008; Di Giovacchino, 2013):
- Debe de ser independiente de la zona de elaboración.
- Las paredes y techos deben estar construidos con materiales sólidos inertes, aislantes de la temperatura, con superficies lisas y que no adsorban olores.
- La solería debe ser de material inerte, continuo, no adsorbente y antideslizante.
- Debe disponer de un sistema de climatización para que mantenga una temperatura uniforme, en el rango de 13-18 °C, que favorezca la decantación de los aceites, pero que retarde los procesos de oxidación e hidrolisis.
- Las instalaciones debe tener poca luminosidad, comodidad de acceso, fácil limpieza y no ser almacén de material auxiliar u otros materiales.
- El sistema de válvulas y todas las conducciones deben de ser de acero inoxidable AISI 316, que además puede facilitar su manipulación y limpieza.
- La forma del fondo de los depósitos debe de favorecer la operación de eliminación de impurezas decantadas mediante el purgado.
2.2.4 Filtración
Hasta hace una década, la filtración es una operación básica que usualmente se llevaba a cabo previamente al envasado del aceite. Actualmente, muchos de los aceites vírgenes de alta calidad son filtrados antes de ser almacenados. El filtrado se realiza por el paso del aceite a través de un soporte inerte, tales como tejidos (lonas de material textil o pasta de celulosas) o materiales porosos (tierras filtrantes o diatomeas) donde quedan retenidas las impurezas que se desean eliminar (Sawalha et al., 2009; Lozano-Sánchez et al., 2011; Masella et al., 2011). La filtración de los aceites puede tener efecto sobre la estabilidad (Frega et al., 1999; Brenes et al., 2001; Tsimidou et al., 2005; Lozano-Sánchez et al., 2012), los compuestos fenólicos (Gómez-Caravaca et al., 2007; Lozano-Sánchez et al., 2011; Sacchi et al., 2015), los compuestos volátiles (Angerosa et al., 2004; Sacchi et al., 2015), el perfil sensorial (Angerosa et al., 2004; Bottino et al., 2008; Bendini et al., 2009), y los pigmentos (Giuliani et al., 2011).
La elaboración de los aceites de oliva vírgenes implica varias etapas, desde la recolección de las aceitunas hasta la extracción del aceite:
- Recolección de Aceitunas:
- El proceso comienza con la recolección de las aceitunas. Esta etapa es crucial, y el momento de la cosecha puede afectar significativamente la calidad del aceite. Las aceitunas se pueden recolectar a mano o mediante métodos mecánicos.
- Limpieza y Selección:
- Las aceitunas recolectadas a menudo se someten a un proceso de limpieza y selección para eliminar hojas, ramas u otras impurezas. Este paso ayuda a garantizar que solo las aceitunas de alta calidad se utilicen en la producción de aceite.
- Molienda:
- Las aceitunas limpias se llevan a la almazara, donde se realiza la molienda. Tradicionalmente, las aceitunas se molían mediante piedras, pero hoy en día se utilizan prensas mecánicas o centrífugas. La molienda produce una pasta de aceitunas que contiene aceite, agua y sólidos.
- Batido o Amasado:
- La pasta de aceitunas se somete a un proceso de batido o amasado para facilitar la separación del aceite de las otras fases. Este paso ayuda a liberar las gotas de aceite contenidas en la pasta.
- Extracción del Aceite:
- La pasta de aceitunas se coloca en prensas o centrífugas para extraer el aceite. Las prensas mecánicas aplican presión para exprimir el aceite, mientras que las centrífugas utilizan fuerzas centrífugas para separar los componentes. El resultado es una mezcla de aceite, agua y posiblemente otros componentes.
- Decantación o Centrifugación:
- Después de la extracción, la mezcla se somete a un proceso de decantación o centrifugación para separar las diferentes fases. El aceite se separa del agua y los sólidos, y se obtiene un aceite crudo.
- Filtración:
- Para mejorar la claridad del aceite, se realiza un proceso de filtración para eliminar cualquier residuo sólido restante. Este paso contribuye a obtener un aceite más limpio y transparente.
- Almacenamiento:
- El aceite de oliva virgen resultante se almacena en condiciones adecuadas para preservar su calidad. Los productores suelen utilizar tanques de acero inoxidable o recipientes oscuros para proteger el aceite de la luz y del aire.