Rettificazione degli oli

A) Terminologie e scopi della rettificazione
La rettificazione più volgarmente indicata con il nome di raffinazione, consiste nel sottoporre un olio (olio di oliva e olio di semi) ad un insieme di operazioni sia fisiche e/o chimiche che hanno lo scopo di:

  1. Rendere commestibili gli oli di oliva lampanti, gli oli di sansa e gli oli di morchia.
  2. Migliorare le caratteristiche organolettiche degli oli commestibili.
  3. Aumentare la serbevolezza del prodotto.
  4. Rendere gli oli immuni da difetti di odore, colore e sapore.

Con l’operazione di rettificazione però non vengono allontanate solo sostanze chimiche negative derivanti dai processi di degradazione dell’olio, ma anche sostanze chimiche naturali (es. tocoferoli o vitamina E, vitamina A e polifenoli) che sono importanti in quanto conferiscono al prodotto le caratteristiche organolettiche che lo contraddistinguono.
Per questo la rettificazione deve essere intesa come una vera e propria correzione dell’olio, che se una parte ha i suoi pregi ma dall’altra presenta anche dei limiti d’impiego.
La rettificazione degli oli dal punto di vista pratico, viene eseguita ricorrendo a varie operazioni fisiche e chimiche in maniera sequenziale, qui di seguito descritte e affrontate per ordine:

  • Depurazione.
  • Demucillaginazione.
  • Disacidificazione.
  • Decolorazione.
  • Deodorazione.
  • Demargarinazione.

B) Depurazione
Si tratta di un’operazione di pre rettificazione o pre raffinazione e consiste sostanzialmente nel sottoporre l’olio a processi di filtrazione e/o centrifugazione, allo scopo di allontanare le eventuali sostanze solide e grossolane presenti nel prodotto (es. depositi oleosi o morchie).

C) Demucillaginazione
Gli oli appena estratti o non filtrati sono ricchi di mucillaggini. Queste sostanze aumentano la viscosità dell’olio, ne riducono la limpidezza fino a conferirli torbidità, schiume e a volte ne modificano anche il colore.
Per eliminare le mucillaggini l’olio viene scaldato ad 80°C e a cui poi si aggiunge acqua calda o vapore. Le mucillaggini essendo sostanze colloidali a carica negativa (), vengono facilmente allontanate per attrazione elettrostatica in presenza di acqua che presenta invece cariche positive (+).
Questa operazione però, è raramente necessaria anche perché oltre alla mucillaggini vengono allontanate assieme al vapore anche altre sostanze colloidali (es. fosfolipidi, tocoferoli o vitamina E e vitamina A).

D) Disacidificazione
E’ l’operazione principale e più importante dei processi di raffinazione, che consente di allontanare l’eccessiva acidità dell’olio (dovuta alla presenza di acidi grassi liberi) e assieme ad essa anche i pigmenti (es. clorofille e carotenoidi) oltre ai fosfolipidi presenti come nel caso dell’olio d’oliva che non viene sottoposto a demucillaginazione.
Questa operazione viene adottata principalmente per gli oli aventi un grado di acidità superiore al 4% (es. olio d’oliva lampante e olio di sansa greggio).
Le tecnologie che vengono adottate per realizzare la disacidificazione sono:

  1. Neutralizzazione con alcali tramite l’impiego di soda caustica (NaOH).
  2. Disacidificazione con solventi selettivi.
  3. Distillazione neutralizzante.
  4. Esterificazione degli acidi grassi con la glicerina.

D.1) Neutralizzazione con alcali
Questo sistema di disacidificazione mediante l’impiego dell’idrossido di sodio o soda caustica (NaOH), è il procedimento più antico e più diffuso.
Il sistema consiste nel trattare l’olio con idrossido di sodio (al 15-30%), in modo da trasformare gli acidi grassi liberi in sapone attraverso il procedimento chimico della saponificazione. Questi saponi essendo poco solubili, possono essere facilmente allontanati dall’olio sotto forma di massa saponosa che contiene olio neutralizzato pari a 1,2 – 2 volte il volume della pasta saponosa.

SAPONIFICAZIONE

R-CH2-CH2-CH2-CH3COOH (acido grasso) + NaOH + elevata temperatura → R-CH2-CH2-CH2-CH3Na (sapone) + glicerina

La quantità di soda caustica da utilizzare, deve essere calcolata in maniera stechiometrica determinando precedentemente l’acidità da neutralizzare.
La disacidificazione attraverso l’impiego degli alcali può essere:

  • Disacidificazione discontinua.
  • Disacidificazione continua.

Disacidificazione discontinua
Questo tipo di disacidificazione, è operata all’interno di recipienti metallici, nei quali l’olio viene riscaldato a 60 – 80 °C. Dopodiché si aggiunge alla massa l’idrossido di sodio ad una concentrazione variabili tra 1 e 6 N (N= normalità ossia concentrazione della soluzione) tenendo in agitazione lenta il prodotto.
L’idrossido di sodio aggiunto determina la salificazione degli acidi grassi liberi e la loro saponificazione. I saponi formati essendo insolubili possono essere allontanati per centrifugazione. Attraverso questo processo però vengono allontanate anche altre sostanze come pigmenti, sostanze aromatiche, vitamine e antiossidanti.
L’olio a questo punto viene lavato con acqua calda a 80 – 90 °C, la quale viene anch’essa eliminata per centrifugazione recuperando il prodotto disacidificato.

Disacidificazione continua
Questo tipo di disacidificazione, viene invece impiegata per oli che hanno un’acidità elevata fino anche 10%. Consiste nell’impiegare della soluzioni di soda caustica ancora più concentrate (10 – 20 N) al fine di ridurre al minimo il tempo di contatto della sostanza con l’olio e ridurre le sue perdite. Questo perché per ogni grammo (g) di acidità libera neutralizzata si ha la perdita di almeno 1 g di olio.

D.2) Disacidificazione con solventi selettivi
Questo metodo conosciuto anche come sistema De Smet, consiste nel solubilizzare l’olio in un solvente volatile (es. esano, acetone, metanolo, isopropanolo ecc.) e trattarlo successivamente con una soluzione di soda caustica addizionata a propanolo in modo da formare una soluzione idroalcolica che in presenza del solvente forma una miscela azeotropica cioè separata in tre fasi diverse a seconda della temperatura.
Quello che si verifica inizialmente è una neutralizzazione dell’acidità libera e la solubilizzazione dei saponi nella miscela. La miscela facendola riposare si divide in tre strati:

  • Strato superiore
    Costituito da olio neutro + solvente.
  • Strato intermedio
    Costituito da mucillaggini e altre impurezze in emulsione.
  • Strato inferiore
    Costituito dal sapone in soluzione idroalcolica.

Viene prima separato lo strato superiore dai restanti due strati e l’olio neutro viene separato dal solvente semplicemente per distillazione.
Lo stesso procedimento di separazione della soluzione idroalcolica per distillazione, consiste invece nell’aggiungere acido solforico (H2SO4) che salifica al posto degli acidi grassi liberi, il propanolo il quale a sua volta può essere facilmente recuperato per scambio dalla frazione che residua.

D.3) Distillazione neutralizzante
Questo metodo di disacidificazione, consiste nel trattare l’olio per distillazione sotto vuoto spinto a cui segue l’allontanamento degli acidi grassi liberi mediante corrente di vapore surriscaldato sfruttando il diverso peso specifico delle sostanze. Questo metodo adottato per oli molto acidi permette anche di allontanare eventuali sostanze maleodoranti (odore di rancido).

D.4) Esterificazione degli acidi grassi con la glicerina
La disacidificazione per esterificazione, consiste nel far combinare in maniera artificiale gli acidi grassi liberi con la glicerina all’interno dell’olio. Tuttavia prima dell’esterificazione l’olio deve subire un’ulteriore rettificazione al fine di allontanare altre sostanze e i loro relativi prodotti di degradazione.
L’operazione viene realizzata in apposite apparecchiature sotto vuoto spinto (5 mm di Hg = mercurio), alla temperatura di 180 – 220 °C, in presenza di catalizzatori a base di zinco Zn e rame Cu o in forma di cloruri (es. cloruro di zinco ZnCl2 o cloruro di rame CuCl2), aggiungendo all’olio della glicerina sintetica.
Questo metodo oggi viene eseguito in impianti che creano un sottovuoto ancora più spinto consentendo di operare a temperature anche più basse dell’ordine di 50-60 °C.
Questo sistema è frequentemente impiegato per l’ottenimento degli oli ad uso zootecnico.

E) Decolorazione
Questa operazione si esegue al fine di privare l’olio dai prodotto di ossidazione dei metalli, dalla tracce di sapone, dai composti solforati e in parte dai pigmenti e loro prodotti di degradazione che potrebbero alterare il normale colore del prodotto finito.
La decolorazione dell’olio avviene trattando il prodotto con un carbone attivo o con terre/argille attivate (es. bentonite o terra di Spagna) in forma granulare o polverulenta. La forma polverulenta assicura una maggiore azione decolorante rispetto a quella granulare grazie alla maggiore superficie di adesione.
L’attivazione del carbone o delle terre, avviene mediante trattamento con acidi inorganici (es. acido solforico H2SO4, acido cloridrico HCl e acido nitrico HNO3) che vanno ad eliminare gli ioni positivi (+) della sostanza decolorante a cui segue poi il lavaggio con acqua.
Per eseguire tale operazione si tiene l’olio in agitazione alla temperatura di circa 90 °C per 20 minuti sotto vuoto spinto o in presenza di gas inerte (es. azoto N2, Argon Ar ecc.). A questo punto la sostanza decolorante viene dispersa nell’olio e viene lasciata per consentire l’adsorbimento dei pigmenti. Alla fine si opera una filtrazione con filtropressa per allontanare il deposito o materiale decolorante dall’olio.

F) Deodorazione
Questa operazione consiste nel sottoporre l’olio a riscaldamento alla temperatura di 200 °C, per immissione di vapore acqueo, sotto vuoto spinto (da 1 a 6 mm di Hg) per 2-3 ore. In questo modo oltre ad allontanare la frazione di acidità in eccesso, la deodorazione priva l’olio di composti chimici come aldeidi e chetoni responsabili di sapori e odori particolari, nonché tutta una serie di composti derivanti dalla decomposizione termica dei pigmenti.
Questa operazione purtroppo allontana anche altri costituenti dell’olio facenti parte della frazione insaponificabile, importanti per la nutrizione umana come:

  1. Monogliceridi.
  2. Digliceridi.
  3. Steroli.
  4. Idrocarburi (es. squalene).
  5. Tocoferoli.
  6. Polifenoli.
  7. Esteri sterolici.

Per questo motivo la deodorazione rende l’olio meno conservabile nel tempo, in quanto va a distruggere le sostanze antiossidanti. Infatti spesso non viene eseguita se la disacidificazione precedente è avvenuta per distillazione.

F) Demargarinazione
Questa operazione conosciuta anche con il termine di winterizzazione, è l’ultima prevista dal processo di rettificazione degli oli. Viene praticata su quegli oli che hanno la tendenza ad intorbidarsi durante la stagione fredda, perché conservati in locali dove la temperatura scende tra gli 8 e 10 °C.
Gli oli che danno spesso problemi di intorbidamento sono quelli più ricchi di acidi grassi saturi specialmente quelli ottenuti nelle regioni meridionali d’Italia dove di solito vi è un clima più caldo.
L’operazione quindi ha lo scopo di eliminare i trigliceridi solidi o che solidificano facilmente conferendo all’olio un sapore troppo untuoso di grasso, una minore fluidità e un maggiore intorbidamento.
L’operazione si esegue mantenendo l’olio in leggera agitazione, in locali refrigerati a temperatura non inferiore a 0°C e mediamente a 7°C. A questa temperatura i trigliceridi solidi (oleomargarina) tendono a cristallizzare perché posseggono un punto di fusione più elevato rispetto ai trigliceridi liquidi. Una volta che i cristalli si sono separati e per decantazione si depositano sul fondo del recipiente, possono essere facilmente separati dalla massa liquida per filtrazione e/o centrifugazione. In questo modo si otterrà un olio che potrà rimanere limpido anche a temperature di 10°C.
La grandezza dei cristalli e di conseguenza la riuscita dell’operazione dipende anche dalla rapidità di raffreddamento e dalla velocità di agitazione dell’olio.

G) Caratteristiche degli oli rettificati
Gli oli rettificati (specialmente quelli d’oliva) hanno delle caratteristiche chimico – fisiche molto diverse dagli oli vergini.
Dal punto di vista chimico, gli oli rettificati posseggono una quantità media di dieni (acidi grassi con 2 doppi legami) e trieni (acidi grassi con 3 doppi legami) due o tre volte inferiore rispetto agli oli vergini. In più risultano impoveriti di sostanze coloranti (caroteni e xantofille), di clorofilla e in parte di tocoferoli e polifenoli.
L’olio di sansa anch’esso reso commestibile attraverso il processo di rettificazione, risulta ancora più impoverito di questi costituenti chimici a causa dell’estrazione con solvente e del trattamento effettuato in condizioni molto spinte. In questi oli infatti la frazione insaponificabile può raggiungere il 3%, quando invece negli oli vergini arriva al massimo dell’1,5%.
Inoltre c’è da constatare che mentre nella esterificazione naturale, gli acidi grassi occupano una posizione preferenziale all’interno della molecola, nell’esterificazione artificiale questo meccanismo avviene in maniera casuale o random. In questo modo è possibile riconoscere l’olio riesterificato semplicemente analizzando la materia grassa.
Nel caso dell’olio d’oliva sottoposto a riesterificazione anche parziale la quantità di acido palmitico (C16:0) in posizione centrale della molecola è superiore al 2%. Questo processo di riesterificazione degli oli destinati al consumo umano in Italia è vietata.
Dal di vista fisico invece, gli oli rettificati presentano un colore giallo più chiaro, un odore meno persistente e un sapore meno aromatico e fruttato rispetto agli oli vergini.
In conclusione, è possibile riconoscere dal punto di vista chimico un olio rettificato da un olio vergine ricorrendo alla misura dell’assorbimento spettrofotometrico nell’ultravioletto U.V, oppure alla gascromatografia.

BIBLIOGRAFIA:
1) Sicheri G., 1998. Industrie agrarie e agroalimentari. Quarta edizione. Ulrico Hoepli editore, Milano.

2) Vitagliano M., 1976. Industrie agrarie. Edizioni UTET. Torino.

3) Viviani C., 2003. Industrie agrarie. Dipartimento di Biotecnologie agrarie. Facoltà d’agraria. Università degli studi di Firenze.

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