WO2018178492A2 - Procedimiento para obtener aceite de oliva y al menos un extracto concentrado en polifenoles y un ingrediente funcional - Google Patents

Procedimiento para obtener aceite de oliva y al menos un extracto concentrado en polifenoles y un ingrediente funcional Download PDF

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Definitions

  • the object of the present invention is a process for obtaining olive oil, in addition to at least one extract concentrated in polyphenols and a functional ingredient that allows the maximum use of the bioactive potential of the olive, where the products concentrate active compounds with antioxidant or anti-inflammatory action.
  • the present invention characterizes the nature and physical-chemical characteristics of each and every one of the stages of the process, so that together they achieve a synergistic effect on the final result, which allows a reduction of waste, avoiding the use of solvent of high toxicity, improvement in the use of the products, reduction of time and improvement of the yields of extraction.
  • concentration operations are applied that involve the removal of bone from the paste and its dehydration, the resulting product being the raw material for obtaining virgin olive oil, extracts obtained by the application of supercritical fluids (CO 2 ), and a functional ingredient based on olive flour with a high concentration of fiber, protein and antioxidant polyphenols.
  • CO 2 supercritical fluids
  • the olive oil industry produces large amounts of poorly used waste.
  • the best known is the olive pomace, as it comes from an oil extraction system in three or two phases respectively, which is used to obtain pomace oil.
  • Several are the factors that make this process have a worse environmental impact (1, 08 kg CO2 eq / L pomace oil compared to 0.25 kg CO2 eq / L olive oil): transport of large volumes of waste with abundant amount of water ( 60% in alperujo), drying at high temperatures (stage of higher energy consumption) and emissions of C0 2 and N 2 gases, use of toxic solvents such as n-hexane in the extraction, and consequent evaporation and distillation processes (high demand energy), while the oil resulting from this extraction is of worse quality and poor competition with other vegetable oils on the market.
  • the present invention focuses on a new method of obtaining virgin olive oil and other derived ingredients following a "zero waste" process that allows maximum exploitation of the bioactive potential of Olive in a sustainable way.
  • the process of the present invention prevents the generation of alperujo, normally generated in the two-phase system, or vegetative water, in the case of being a three-phase system.
  • These residual currents in addition to being an environmental problem, carry active compounds of the olive with high antioxidant power, such as polyphenols (98% of the polyphenols in the olive are lost), which are of great value in functional nutrition.
  • the process of the invention prevents this loss of active compounds by means of dehydration processes under special conditions of vacuum and low temperatures, so that the bioactive potential of the olive is preserved and concentrated in the resulting products: olive oil, extracts and functional ingredients .
  • the invention of the state of the art related to the present invention is the patent ES2401288 "process for obtaining olive oil and at least one multifunctional ingredient from olive", in particular with the pitting and dehydration operations, while it differs in the later stages of extraction that uses other methods in order to preserve the quality of the oil and extracts. These involve an extraction by physical-mechanical processes (malaxado and centrifugation) to obtain an olive oil of minimal virgin or extra virgin quality, and a second extraction by supercritical fluids with C0 2 to obtain an extract concentrated in bioactive olive compounds. In addition to the end of the extraction processes, a flour with high fiber, protein, and antioxidant polyphenols is also obtained.
  • the drying process that has been proposed has been improved in order to avoid oxidative processes, preserve volatile compounds and the organoleptic quality of the oil.
  • Dehydration is only partial (up to 20-30% humidity) and through the application of heat by conduction, and not by hot air current, at temperatures below 30-40 ° C under negative or vacuum pressure.
  • the paste Prior to dehydration, the paste is subjected to electrical pulses to reduce drying times, improve the yields of oil extraction and bioactive compounds.
  • - ES2136539 D2 describes an oil mill process with selective use of the olive components, of those destined to obtain various types of olive oil and independent solid components usable for different purposes.
  • the process comprises the following stages of deboning, olive dissolving, skinning or skinning of the dissolved paste, partial extraction of oil from the boneless olive paste, soothing and skinning, obtaining olive oil free from seed oil and skin from olive; beating of the paste resulting from the partial extractor, centrifugation of the beaten paste, obtaining olive oil by centrifugation.
  • This patent seeks to obtain four different kinds of olive oil: high quality oil obtained in cold, oil or skin lipids, high quality oil obtained by centrifugation and seed oil from almonds.
  • This procedure has aspects that can be improved, on the one hand, the fact of not removing the bone makes the sensory quality of the oil obtained is not the best in addition to not improving its oxidative stability and not allowing the extraction of compounds of interest itself bone. On the other hand, the extraction yields can be improved as well as the times used.
  • Patent ES2186467 describes a process for obtaining antioxidant substances from solutions of the process of making table olives by means of the use of solvents.
  • WO2001045514 describes a method of obtaining antioxidants by means of an aqueous polar solvent from olive, olive pulp, or olive oil.
  • an organic solvent it is proposed in patent ES2185957 to obtain maslinic and oleanolic acid from the skin of the olive, which entails a previous operation of separation of the bone and the skin of the olive from the milling residue that It contains the bone.
  • the ES2220090 patent focuses on the recovery of oleuropein from the vegetation waters of the olive. For this, a separation of the bone is proposed to obtain boneless olive pulp, which is pressed to obtain a liquid phase. The aqueous phase is separated from the liquid phase, from which oleuropein is obtained.
  • Another patent of the same company, ES2392706, describes an acid treatment that applied to the waters of vegetation produces the hydrolysis of oleuropein to hydroxytyrosol.
  • the ES231 1401 patent also deals with the recovery of hydroxytyrosol from the olive vegetation water by means of a suitable solvent mixture.
  • WO2007093659 describes a method of industrial use of tyrosol and hydroxytyrosol characterized by solvent extraction from industrial solid by-products of olive milling and comprising a phase of water removal to a water content of less than 15 %.
  • the ES2194199 patent describes a process for extracting antioxidants from olives in which the olives are crushed and dried under vacuum to a water content of 1-20%.
  • said patent it is claimed to obtain antioxidant extracts by using MCT or alkylene glycol in C2-C6 at temperatures of 1 10-120 ° C and pressures of 40 bar or higher.
  • Fernández-Bola ⁇ os et al. they have proposed another strategy for the integral recovery and revaluation of olive by-products by combining part of their patented work (2001 -2012) [ES2145701; ES2315351; ES2172429; ES2374675; ES2395032].
  • it involves steam treatment at high temperatures (100-300 ° C) and extraction with hexane to degrease or separate the oil from the solid fraction.
  • the above patents apply processes at high temperatures or use solvents that compromise obtaining a quality olive oil. They also have aspects that can be improved, such as improved extraction times and yields.
  • Other innovative olive oil production systems have been previously patented, which are reviewed below:
  • Patent EP2238840 describes a method of producing olive oil that generates oil with improved antioxidant properties, greater permeability to the skin and less smell of olives, in which lactic fermentation is applied to the olive and leaves before extraction.
  • the ES2393901 patent developed by OLEAPURE describes an innovative method based on "directional sequential compression” recovering the traditional pressing process with the use of a hydraulic press. This process allows the extraction of olive oil and as a liquid byproduct, a vegetable or vegetation water that can be subsequently processed to obtain an extract concentrated in active components.
  • Patents ES2079322 and ES2076899 describe processes that allow the extraction of oil from pomace from which the bone has been separated.
  • the ES2079332 patent once the bone paste has been separated, it is subjected to a process of laceration and thermal beating to effect the separation between the phases using an appropriate system with recovery of by-products for various uses.
  • a method for the treatment of pulp from olive oil extraction is described in patent ES2076899, the method consists in subjecting the pulp to a separation stage between the bones and the fines, where fines means a mixture of pulp and water from the plant material, a process that is carried out by mechanical means, the fines being subsequently subjected to the action of a decanter, in which the separation also takes place by mechanical means between the oil and the oil-free residual fines that can be used as animal feed or fertilizer, while the bones, which in principle can be impregnated with pulp, are subjected to the action of an air filter that separates the pulp from the bones, the latter being used as fuel.
  • These two patents present aspects that can be improved, such as the times used and the yields achieved.
  • the ES2280029 patent describes the use of material from the olive (bone paste or boneless olive paste) which is subjected to an inactivation stage with polyphenol oxidase, scalded at temperatures of 40-250 ° C, dried until a reduction in weight of 10-40%, and subsequent oil extraction by means of a press or solvents such as hexane. The resulting product is ground to obtain a dry olive powder.
  • WO2006005986 from the same company as the previous one, describes a process for obtaining a concentrate of olive polyphenols from a by-product of the extraction of olive oil (alperujo, pomace, alpech ⁇ n or particulate material of the olive) , which comprises the extraction by means of a polar solvent, membrane separation, application of enzymes (conversion of oleuropein to hydroxytyrosol or thiol), enzymatic inactivation of polyphenol oxidase at temperatures of 75-100 ° C, a degreasing stage (which it may be earlier) by means of hexane, and a final stage of drying under vacuum or by atomization to obtain a dry powder, which is the concentrate.
  • enzymes conversion of oleuropein to hydroxytyrosol or thiol
  • enzymatic inactivation of polyphenol oxidase at temperatures of 75-100 ° C
  • a degreasing stage which it may be earlier
  • WO2007042742 discloses a method of obtaining a solid powder product or fresh paste obtained from "cured" olive, that is, treated by a combination of alkaline agents and fermentation in brine.
  • the material used is alperujo or pomace that is boneless and treated by said procedure to eliminate bitterness.
  • the patent extends the application of the process to other types of solid waste, such as the residue of the pomace after solvent oil extraction, olive leaves, or table olives.
  • Patent ES2283191 describes a process for obtaining an biomass of olive pulp with a high content of phenolic antioxidants by adding vitamin E and ascorbyl palmitate during the olive oil extraction process. However, this process of obtaining follows the conventional procedure of extracting olive oil, without deboning the olive beforehand or applying dehydration operations.
  • Procedure to obtain olive oil, in addition to at least one extract rich in polyphenols for maximum use of the bioactive potential of the olive, in addition to a functional ingredient allows obtaining dehydrated olive pulp paste oil by mechanical action without using solvents in the extraction to obtain virgin olive oil, and other olive products for nutritional and therapeutic purposes through the use of supercritical fluids.
  • the procedure comprises the following stages:
  • Pulsating can make it easier to work with completely green olives and without any heat, with room temperature Dehydration of pulsed olive paste to a humidity of 20-30% in a continuous vacuum drying equipment to avoid the degradation of antioxidant compounds and loss of volatile compounds, which in a preferred embodiment the vacuum drying conditions can be: vacuum ( ⁇ 80 mbar absolute pressure), temperature ( ⁇ 41 ° C) and time (20-100 kg evaporated water / h).
  • the vacuum drying conditions can be: vacuum ( ⁇ 80 mbar absolute pressure), temperature ( ⁇ 41 ° C) and time (20-100 kg evaporated water / h).
  • a drying equipment specifically designed for dehydration of the product in continuous process by heat conduction under negative pressures is used. Oil separation by centrifuging the olive paste in a decanter with the necessary adjustments to treat dehydrated pulp without bone and obtaining virgin olive oil.
  • Dehydration of the defatted pulp, once the oil is separated, to a humidity of less than 10% applying under vacuum conditions which in a preferred embodiment, can be: vacuum ( ⁇ 200 mbar absolute pressure), temperature ( ⁇ 60 ° C) and time (20-100 kg evaporated water / h).
  • supercritical fluids CO2 with or without modifier
  • dehydrated and degreased olive paste under conditions of stirring, pressure, temperature and time, which in a preferred embodiment can be: pressure (150-250 bar), temperature (40 ° C) and specific time (60-240 min) to obtain an extract characterized by specific proportions of active compounds of the olive (squalene, oleuropein, hydroxytyrosol, verbascoside, tyrosol, tocopherol, oleocantal, and other minority compounds).
  • the extract has therapeutic application against conditions that involve oxidative stress, inflammation, and atherogenic processes, such as cardiovascular and other diseases.
  • the by-product resulting from the process, containing dehydrated and defatted pasta, is an olive flour high in fiber, protein, and antioxidant polyphenols, which is applied in 0.1-5% to bakery products to obtain a product with High fiber composition and functional feeding application.
  • figure 1 we can see the flow chart of the process of the invention and that starting as the raw material of the olive (1) has the following stages: - The separation (2) of the bone and skin of the olive pulp, obtaining on the one hand the whole bones (3) and on the other hand an olive paste.
  • the oil obtained responds to the quality parameters of virgin olive oil, with a degree of acidity of less than 0.8%, a peroxide index of less than 20 meq, a content of ethyl esters of fatty acids of less than 35 mg / kg and K232 and K270 indexes below 2.50 and 0.22 respectively.
  • the oil has a content of 0.02% of total polyphenols (equivalent to gallic acid), with a concentration in active compounds of 10 mg / kg hydroxytyrosol (3,4-DHPEA), 1 1 mg / kg tyrosol (p- HPEA), 20 mg / kg oleuropein (3,4-DHPEA-EA), together with 154 mg / kg of other qualified hydroxytosol and tyrosol derivatives (3,4-DHPEA-EDA, 3,4-DHPEA-AC, p - HPEA-EDA), 250 mg / kg of oleocantal and oleacin, 30 mg / kg of lignan pinoresinol, and other phenolic acids and flavones in smaller amounts.
  • active compounds 10 mg / kg hydroxytyrosol (3,4-DHPEA), 1 1 mg / kg tyrosol (p- HPEA), 20 mg / kg oleuropein (3,4-
  • the defatted paste is subjected to a second dehydration under similar conditions of vacuum and temperature to a humidity below 10%.
  • This material contains a total of 1.2% of total polyphenols (equivalent to gallic acid), with an active compound content of 3770 mg / kg hydroxytyrosol (3,4-DHPEA), 880 mg / kg tyrosol (p-HPEA ), 1980 mg / kg oleuropein aglycone (3,4-DHPEA-EA), 940 mg / kg verbascoside (derived from hydroxytyrosol), 190 mg / kg of lignan pinoresinol, 2960 mg / kg of routine flavonoid, and other phenolic acids and Flavones in smaller quantity.
  • the residual solid matter after extraction is an olive flour with a total polyphenol content of 5% (equivalent to gallic acid), with a concentration of 0.8% hydroxytyrosol and 0.8% tyrosol, and a composition of: 3% moisture, 12% protein, 4% fat (20% saturated, 52% monounsaturated and 28% polyunsaturated), 40% carbohydrates (31% fiber of which 25% is insoluble and 6% soluble), 10 % of ashes Olive flour is used to enrich baked cereal products such as breads, cookies, etc. in concentrations of 1-5% to obtain products with high fiber content (> 6%) and unsaturated fats (> 70% of the total fatty acids are unsaturated).

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Abstract

Procedimiento que comprende las etapas de: entrada de oliva (1), separación (2) del hueso de la piel y pulpa de oliva, con la retirada del hueso entero (3); pulsado eléctrico de la pasta de oliva generada en la etapa anterior (4), proceso de deshidratación (5) de la pasta de oliva pulsada hasta una humedad menor del 30% en un equipo de secado a vacío en continuo, posterior separación del aceite (6) por medio de centrifugación de la pasta de oliva, a continuación se procede a una deshidratación (8) de la pulpa desgrasada hasta una humedad menor del 10%, y finalmente aplicación de fluidos supercríticos (9) (CO2 con o sin modificador) sobre la pulpa desgrasada y deshidratada, bajo condiciones de agitación, presión, temperatura y tiempo, obteniendo extractos (10) y harina de oliva (11). Se consigue evitar la generación de residuos, consumo de agua, empleo de solventes de alta toxicidad, pérdida de la calidad sensorial del aceite, una mejora de los rendimientos, y reducción de tiempos necesarios.

Description

PROCEDIMIENTO PARA OBTENER ACEITE DE OLIVA Y AL MENOS UN
EXTRACTO CONCENTRADO EN POLIFENOLES Y UN INGREDIENTE
FUNCIONAL DESCRIPCIÓN OBJETO DE LA INVENCIÓN
Es objeto de la presente invención un procedimiento para obtener aceite de oliva, además de al menos un extracto concentrado en polifenoles y un ingrediente funcional que permitan el máximo aprovechamiento del potencial bioactivo de la oliva, donde los productos concentren compuestos activos con acción antioxidante o antiinflamatoria. Caracteriza a la presente invención la naturaleza y particularidades físico- químicas de todas y cada una de las etapas del procedimiento, de manera que dispuestos de forma conjunta consiguen un efecto sinérgico en el resultado final, lo que permite una reducción de residuos, evitar el uso de solvente de alta toxicidad, mejora en el aprovechamiento de los productos, reducción de tiempo y mejora de los rendimientos de extracción.
Para ello se aplican operaciones de concentración que suponen la retirada del hueso de la pasta y su deshidratación, siendo el resultante producto la materia prima para la obtención de aceite de oliva virgen, extractos obtenidos por la aplicación de fluidos supercríticos (CO2), y un ingrediente funcional basado en harina de oliva con una alta concentración en fibra, proteína y polifenoles antioxidantes.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La industria del aceite de oliva produce grandes cantidades de residuos de pobre aprovechamiento. El más conocido es el orujo o alperujo de oliva, según provenga de un sistema de extracción de aceite en tres o dos fases respectivamente, que se emplea en la obtención de aceite de orujo. Varios son los factores que hacen que este proceso tenga peor impacto medioambiental (1 ,08 kg CO2 eq/L aceite de orujo comparado con 0,25 kg CO2 eq/L aceite de oliva): transporte de grandes volúmenes de residuo con abundante cantidad de agua (60% en alperujo), secado a altas temperaturas (etapa de mayor consumo energético) y emisiones de gases C02 y N2, uso de solventes tóxicos como n-hexano en la extracción, y consecuente procesos de evaporación y destilación (de alta demanda energética), mientras que el aceite resultante de esa extracción es de peor calidad y pobre competencia con otros aceites vegetales en el mercado. Aunque se han descrito otros procesos para la utilización de estos subproductos, la presente invención se centra en un nuevo procedimiento de obtención de aceite de oliva virgen y otros ingredientes derivados siguiendo un proceso de "residuos cero" que permite la máxima explotación del potencial bioactivo de la oliva de forma sostenible. El proceso de la presente invención previene la generación de alperujo, normalmente generado en el sistema de dos fases, o de aguas vegetativas, en el caso de ser un sistema de tres fases. Estas corrientes residuales además de suponer un problema ambiental, arrastran compuestos activos de la oliva con alto poder antioxidante, como son los polifenoles (98% de los polifenoles en la oliva se pierden), que son de gran valor en la alimentación funcional. El proceso de la invención previene esta pérdida de compuestos activos mediante procesos de deshidratación en condiciones especiales de vacío y bajas temperaturas, de manera que el potencial bioactivo de la oliva se preserva y concentra en los productos resultantes: aceite de oliva, extractos e ingredientes funcionales.
La invención del estado de la técnica relacionada con la presente invención es la patente ES2401288 "procedimiento para la obtención de aceite de oliva y de al menos un ingrediente multifuncional a partir de aceituna", en concreto con las operaciones de deshuesado y deshidratado, mientras que se diferencia en las etapas posteriores de extracción que emplea otros métodos con el fin de preservar la calidad del aceite y extractos. Estos involucran una extracción por procesos físico-mecánicos (malaxado y centrifugación) para obtener un aceite de oliva de calidad mínima virgen o virgen extra, y una segunda extracción por fluidos supercríticos con C02 para obtener un extracto concentrado en compuestos bioactivos de la oliva. Además al final de los procesos de extracción, también se obtiene una harina con alto contenido en fibra, proteína, y polifenoles antioxidantes. El proceso de secado que se plantea ha sido mejorado con el fin de evitar procesos oxidativos, preservar los compuestos volátiles y la calidad organoléptica del aceite. La deshidratación es solamente parcial (hasta un 20-30% de humedad) y por medio de la aplicación de calor por conducción, y no por corriente de aire caliente, a temperaturas inferiores a 30-40°C bajo presión negativa o vacío. Previamente al deshidratado, la pasta se somete a pulsos eléctricos para reducir los tiempos de secado, mejorar los rendimientos de extracción de aceite y de compuestos bioactivos.
Otras patentes que pudieran estar relacionadas con el objeto de la solicitud son:
- ES2136539 D2 describe un procedimiento almazarero con aprovechamiento selectivo de los componentes de la aceituna, de los destinados a la obtención de varios tipos de aceite de oliva y componentes sólidos independientes utilizables para distintos fines. El procedimiento comprende las siguientes etapas de deshuesado, dislaceración de la aceituna, despellejado o desollejado de la pasta dislacerada, extracción parcial de aceite de la pasta de aceituna deshuesada, dislacerada y desollejada, obteniendo aceite de oliva exento de aceite de semilla y de piel de oliva; batido de la pasta resultante del extractor parcial, centrifugación de la pasta batida, obteniendo aceite de oliva por centrifugación. Esta patente busca obtener cuatro diferentes clases de aceite de oliva: aceite de gran calidad obtenido en frió, aceite o lípidos de la piel, aceite de gran calidad obtenido por centrifugación y aceite de semilla procedente de la almendra.
El procedimiento descrito no busca la posibilidad de obtener extractos e ingredientes multifuncionales además del aceite de oliva. También, los procesos son susceptibles de ser mejorados en cuanto a rendimiento y tiempos empleados. - ES2280029 en esta patente se divulga un procedimiento para producir polvo de aceitunas sometiendo el material de partida de aceitunas incluido el hueso a una etapa de inactivación con polifenol oxidasa y secando la pasta de aceitunas para eliminar el agua y proporcionar un producto intermedio triturando en seco.
Este procedimiento presenta aspectos susceptibles de ser mejorados, por un lado, el hecho de no retirar el hueso hace que la calidad sensorial del aceite obtenido no sea la mejor además de no mejorar su estabilidad oxidativa y no permitir la extracción de compuestos de interés del propio hueso. Por otro lado, los rendimientos de extracción pueden ser mejorados así como los tiempos empleados.
También son varias las estrategias que han sido propuestas para la recuperación de compuestos valiosos de la oliva por métodos muy diferentes. En la patente ES2186467 se describe un procedimiento de obtención de sustancias antioxidantes a partir de soluciones del proceso de elaboración de aceitunas de mesa por medio del uso de disolventes. También la patente WO2001045514 describe un método de obtención de antioxidantes por medio de un disolvente polar acuoso a partir de la oliva, pulpa de oliva, o aceite de oliva. Por medio de un disolvente orgánico, se plantea en la patente ES2185957 la obtención de ácido maslínico y oleanólico a partir de la piel de la oliva, lo que conlleva una operación previa de separación del hueso y la piel de la aceituna del residuo de molturación que contiene el hueso.
La patente ES2220090 se centra en la recuperación de oleuropeina de las aguas de vegetación de la oliva. Para ello se plantea una separación del hueso para obtener pulpa de oliva deshuesada, que es prensada para obtener una fase líquida. De la fase líquida se separa la fase acuosa, de la que se obtiene la oleuropeina. Otra patente de la misma empresa, ES2392706, describe un tratamiento ácido que aplicado a las aguas de vegetación produce la hidrólisis de oleuropeina a hidroxitirosol. La patente ES231 1401 también trata de la recuperación del hidroxitirosol del agua de vegetación de la oliva por medio de una mezcla de disolventes adecuada. También del agua de vegetación o alpechín se plantea la recuperación de todo tipo de compuestos ácidos, fenoles, alcoholes y otros derivados por medio de disolventes y separación liquido-liquido, proceso patentado en ES2051238 equivalente a una cromatografía de alta velocidad en contracorriente.
Todas las anteriores patentes generan una fase líquida con componente acuoso (o agua de vegetación), empleándose disolventes en la extracción de compuestos de interés, que se recuperan de aguas residuales, agua de vegetación, pulpa de oliva o de la aceituna entera de mesa.
La patente WO2007093659 describe un procedimiento de aprovecham iento industrial de tirosol e hidroxitirosol caracterizado por realizar su extracción con disolventes a partir de subproductos sólidos industriales de la molturación de la aceituna y que comprende una fase de eliminación de agua hasta un contenido en agua inferior al 15%.
La patente ES2194199 describe un proceso de extracción de antioxidantes de olivas en el cual se trituran las olivas y se secan bajo la acción de vacío hasta un contenido de agua de 1 -20%. En dicha patente se reivindica la obtención de extractos de antioxidantes mediante el uso de MCT o alquilenglicol en C2-C6 a temperaturas de 1 10-120°C y presiones de 40 bares o superior.
Fernández-Bolaños et al. han propuesto otra estrategia para la recuperación integral y la revalorización de los subproductos de la oliva combinando parte de su trabajo patentado (2001 -2012) [ES2145701 ; ES2315351 ; ES2172429; ES2374675; ES2395032]. Sin embargo, involucra el tratamiento con vapor a altas temperaturas (100-300°C) y extracción con hexano para desengrasar o separar el aceite de la fracción sólida. Las anteriores patentes aplican procesos a altas temperaturas o utilizan solventes que comprometen la obtención de un aceite de oliva de calidad. También presentan aspectos susceptibles de ser mejorados como la mejora de los tiempos y rendimientos de extracción. Otros sistemas innovadores de producción de aceite de oliva han sido previamente patentados, los cuales son revisados a continuación:
La patente EP2238840 describe un método de producción de aceite de oliva que genera aceite con propiedades antioxidantes mejoradas, mayor permeabilidad a la piel y menor olor a aceituna, en el que se aplica fermentación láctica a la oliva y hojas antes de la extracción.
La patente ES2393901 desarrollada por OLEAPURE describe un método innovador basado en la "compresión secuencial direccional" recuperando el proceso de prensado tradicional con el uso de una prensa hidráulica. Este proceso permite la extracción de aceite de oliva y como subproducto líquido, un agua vegetal o de vegetación que puede procesarse posteriormente para obtener un extracto concentrado en componentes activos. Las patentes ES2079322 y ES2076899 describen procesos que permiten la extracción de aceite a partir de orujo del que ha sido separado el hueso. En la patente ES2079332 una vez separada la pasta del hueso, ésta se somete a un proceso de laceración y batido térmico para efectuar la separación entre las fases utilizando un sistema apropiado con recuperación de subproductos para diversos usos. En la patente ES2076899 se describe un método para el tratamiento de la pulpa procedente de la extracción del aceite de oliva, el método consiste en someter la pulpa a una etapa de separación entre los huesos y los finos, donde finos significa una mezcla de pulpa y agua del material vegetal, proceso que se lleva a cabo por medios mecánicos, sometiéndose posteriormente los finos a la acción de un decanter , en el que la separación tiene lugar también por medios mecánicos entre el aceite y los finos residuales libres de aceite que pueden utilizarse como alimento para animales o fertilizante, mientras que los huesos, que en principio pueden impregnarse con pulpa, se someten a la acción de un filtro de aire que separa la pulpa de los huesos, siendo este último utilizado como combustible. Estas dos patentes presentan aspectos susceptibles de ser mejorados, tales como los tiempos empleados y los rendimientos conseguidos. Ambas parten de orujo del que posteriormente ha de ser retirado el hueso, materia prima que no es generada en el procedimiento de esta patente. En todas las anteriores patentes hay una molturación o molienda de la oliva que implica la rotura del hueso. Se puede concluir que ninguna de las patentes anteriores implica el uso de pasta de oliva deshidratada como material de partida para la extracción de aceite de oliva de calidad virgen o virgen extra. También presentan aspectos susceptibles de ser mejorados como la mejora de los tiempos y rendimientos de extracción
Otras patentes describen la obtención de productos sólidos concentrados de la oliva diferentes al aceite. Por ejemplo; la patente ES2280029 describe la utilización de material procedente de la oliva (pasta de orujo o alperujo sin hueso) que es sometido a una etapa de inactivación con polifenol oxidasa, escaldado a temperaturas de 40-250°C, secado hasta una reducción en peso del 10-40%, y posterior extracción del aceite por medio de una prensa o solventes como hexano. El producto resultante se muele para obtener un polvo seco de oliva. La patente WO2006005986, de la misma empresa que la anterior, describe un proceso de obtención de un concentrado de polifenoles de la oliva a partir de un subproducto de la extracción del aceite de oliva (alperujo, orujo, alpechín o material particulado de la oliva), que comprende la extracción por medio de un disolvente polar, separación por membranas, aplicación de enzimas (conversión de oleuropeina a hidroxitirosol o tirasol), inactivación enzimática de la polifenol oxidasa a temperaturas de 75-100°C, una etapa de desengrasado (que puede ser anterior) por medio de hexano, y una etapa final de secado a vacío o por atomización para la obtención de un polvo seco, que es el concentrado.
La patente WO2007042742 describe un método de obtención de un producto sólido en polvo o pasta fresca obtenida a partir de oliva "curada", es decir, tratada por una combinación de agentes alcalinos y fermentación en salmuera. El material empleado es alperujo u orujo que es deshuesado y tratado por dicho procedimiento para eliminar el amargor. La patente extiende la aplicación del proceso a otro tipo de residuos sólidos, como el residuo del orujo tras la extracción de aceite por disolvente, las hojas de oliva, u olivas de mesa. La patente ES2283191 describe un procedimiento para la obtención de una biomasa de pulpa de oliva con alto contenido en antioxidantes fenólicos mediante la adición de vitamina E y ascorbil palmitato e durante el proceso de extracción del aceite de oliva. Sin embargo dicho proceso de obtención sigue el procedimiento convencional de extracción de aceite de oliva, sin deshuesar la oliva previamente ni aplicar operaciones de deshidratación.
Por lo tanto, es objeto de la presente invención, desarrollar un procedimiento para obtener aceite de oliva, que además permite la obtención de extractos concentrados e ingredientes funcionales adicionales que supere los inconvenientes apuntados de generación de residuos, consumo de agua, empleo de solventes de alta toxicidad, pérdida de la calidad sensorial del aceite y estabilidad oxidativa, donde además se consiga una reducción de los tiempos empleados y una mejora de los rendimientos, además de una mejora de la conservación de los productos obtenidos desarrollando un procedimiento como el que a continuación se describe y queda recogido en su esencialidad en la reivindicación primera.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Procedimiento para obtener aceite de oliva, además de al menos un extracto rico en polifenoles para el máximo aprovechamiento del potencial bioactivo de la oliva, además de un ingrediente funcional. El procedimiento permite la obtención de aceite de pasta de pulpa de la oliva deshidratada por acción mecánica sin usar solventes en la extracción para obtener aceite virgen de oliva, y otros productos de la oliva con fines nutricionales y terapéuticos por medio del uso de fluidos supercríticos.
El procedimiento comprende las siguientes etapas:
1. La separación del hueso y piel de la pulpa de la oliva mediante una máquina pasadora provista de un tamiz rotativo de diámetro de poro variable 2-6 mm para dejar pasar la pasta de oliva. Pulsado eléctrico de la pasta de oliva con un voltaje del campo eléctrico 1 -3 kV/cm, frecuencia de 1 14-255 Hz y 2-5 pulsos de 50-90 microsegundos. La ¡dea es dar una descarga eléctrica a las aceitunas antes de exprimirlas. Los impulsos breves de un fuerte campo eléctrico agrandan los poros en las membranas celulares, lo que simplifica la extracción del aceite. El pulsado puede facilitar trabajar con aceitunas completamente verdes y sin nada de calor, con temperatura ambiente Deshidratación de la pasta de oliva pulsada hasta una humedad del 20- 30% en un equipo de secado a vacío en continuo para evitar la degradación de los compuestos antioxidantes y pérdida de compuestos volátiles, que en una realización preferente las condiciones de secado en vacío pueden ser: vacío (< 80 mbar presión absoluta), temperatura (< 41 °C) y tiempo (20-100 kg agua evaporada/h). Para ello se utiliza un equipo de secado específicamente diseñado para la deshidratación del producto en proceso continuo por conducción de calor bajo presiones negativas. Separación del aceite por medio de centrifugación de la pasta de oliva en un decanter con los ajustes necesarios para tratar pulpa deshidratada sin hueso y su obtención de aceite de oliva virgen. Deshidratación de la pulpa desgrasada, una vez separado el aceite, hasta una humedad menor del 10% aplicando en condiciones de vacío, que en una realización preferente, pueden ser: vacío (< 200 mbar presión absoluta), temperatura (< 60°C) y tiempo (20-100 kg agua evaporada/h). Aplicación de fluidos supercríticos (CO2 con o sin modificador) sobre la pasta de oliva deshidratada y desgrasada bajo condiciones de agitación, presión, temperatura y tiempo, que en una realización preferente pueden ser: presión (150-250 bar), temperatura (40°C) y tiempo (60-240 min) específicas para la obtención de un extracto caracterizado por proporciones específicas de compuestos activos de la oliva (escualeno, oleuropeina, hidroxitirosol, verbascosido, tirosol, tocoferol, oleocantal, y otros compuestos minoritarios). El extracto tiene aplicación terapéutica contra afecciones que involucran estrés oxidativo, inflamación, y procesos aterogénicos, como las enfermedades cardiovasculares y otras.
7. El subproducto resultante del proceso, conteniendo la pasta deshidratada y desgrasada, es una harina de oliva de alto contenido en fibra, proteína, y polifenoles antioxidantes, que es aplicada en un 0.1 -5 % a productos de panificación para obtener un producto con alta composición en fibra y de aplicación en alimentación funcional.
Gracias al procedimiento descrito se consiguen efectos como: - Reducción de residuos, de consumo de agua y de aguas residuales, de la industria oleica por medio de la aplicación de procesos novedosos.
- Evitar el uso de solventes de alta toxicidad, como el hexano, en los procesos de extracción del aceite, que es reemplazado por procesos mecánicos de extracción (primera etapa de extracción), y tecnologías sostenibles de extracción con C02 supercrítico en una segunda etapa para obtener extractos.
- Retirada del hueso entero de la oliva (sin rotura) previamente a la separación del aceite para mejorar la calidad sensorial del aceite (compuestos volátiles C5 y C6) y estabilidad oxidativa (enzima lipoxigenasa en el hueso de oliva no es liberada) y obtener pulpa libre de huesos, los cuales pueden ser utilizados para otros fines como cosmética, extracción de compuestos de interés, u otros.
- Aplicación de pulsos eléctricos a la pulpa para reducir los tiempos de deshidratación en al menos un 30%, y mejorar los rendimientos de extracción de aceite en al menos 3%.
- Deshidratación para reducir las aguas residuales, concentrar los compuestos de interés en la pulpa evitando su pérdida, y favorecer la conservación de dicho producto, que se caracteriza por una actividad de agua menor que la de los subproductos convencionales de una almazara (alpechín, alperujo, orujo).
Salvo que se indique lo contrario, todos los elementos técnicos y científicos usados en la presente memoria poseen el significado que habitualmente entiende un experto normal en la técnica a la que pertenece esta invención. En la práctica de la presente invención se pueden usar procedimientos y materiales similares o equivalentes a los descritos en la memoria. A lo largo de la descripción y de las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus vanantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente.
En la figura 1 , podemos observar un diagrama de flujo donde se pueden observar las diferentes etapas y productos obtenidos a lo largo del procedimiento.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las figuras se describe seguidamente un modo de realización preferente de la invención propuesta. En la figura 1 podemos observar el diagrama de flujo del procedimiento de la invención y que partiendo como materia prima de la oliva (1 ) cuenta con las siguientes etapas: - La separación (2) del hueso y piel de la pulpa de la oliva, obteniendo por un lado los huesos enteros (3) y por otro lado una pasta de la oliva.
- Pulsado eléctrico (4) de la pasta de oliva con un voltaje del campo eléctrico 1 - 3 kV/cm, frecuencia de 1 14-255 Hz y pulsos de 50 microsegundos; 3, 1 kJ/kg.
- Deshidratación (5) de la pasta de oliva pulsada hasta una humedad del 20- 30% en un equipo de secado a vacío en continuo para evitar la degradación de los compuestos antioxidantes y pérdida de compuestos volátiles.
- Separación del aceite (6) por medio de centrifugación de la pasta de oliva, obteniendo por un lado el aceite (7) y por otro lado, una pulpa desgrasada.
- Deshidratación (8) de la pulpa desgrasada, una vez separado el aceite, hasta una humedad menor del 10%
- Aplicación de fluidos supercríticos (9) (CO2 con o sin modificador) sobre la pasta de oliva deshidratada y desgrasada bajo condiciones de agitación, presión, temperatura y tiempo, obteniendo por un lado una serie de extractos
(10) (escualeno, oleuropeina, hidroxitirosol, verbascosido, tirosol, tocoferol, oleocantal, y otros compuestos minoritarios) y, por otro lado, harina de oliva
(1 1 ) de alto contenido en fibra, proteína, y polifenoles antioxidantes.
En una realización más preferente y como ejemplo de realización y nunca de manera limitativa:
700 kg de olivas se procesan con una máquina pasadora con tamiz de diámetro de poro de 4 mm de la que se obtienen 480 kg de pasta de oliva deshuesada. Esta pasta se somete a un tratamiento de pulsos eléctricos que consiste en la aplicación de 2 pulsos de 50 microsegundos con una intensidad de campo eléctrico de 3 kV/cm, y una energía específica de 3.1 kJ/kg pasta de oliva. La pasta se deshidrata a vacío (40 mbar presión absoluta) a una temperatura inferior a 30 °C obteniéndose 260 kg de pasta con humedad del 20%. La pasta de oliva deshidratada se somete a un batido a 50 rpm a una temperatura de 24-26°C. Tras 25 min de batido se centrifuga a 3500 rpm y se extraen 60 kg de aceite. El aceite obtenido responde a los parámetros de calidad de aceite de oliva virgen, con un grado de acidez inferior a 0.8 %, un índice de peróxidos menor de 20 meq, un contenido en ésteres etílicos de ácidos grasos inferior a 35 mg/kg y los índices K232 y K270 por debajo de 2.50 y 0.22 respectivamente. El aceite tiene un contenido de 0,02% de polifenoles totales (en equivalentes al acido gálico), con una concentración en compuestos activos de 10 mg/kg hidroxitirosol (3,4-DHPEA), 1 1 mg/kg tirosol (p-HPEA), 20 mg/kg oleuropeina (3,4-DHPEA-EA), junto con 154 mg/kg de otros derivados de hidroxitosol y tirosol cualificados (3,4-DHPEA-EDA, 3,4-DHPEA-AC, p- HPEA-EDA), 250 mg/kg de oleocantal y oleacina, 30 mg/kg del lignano pinoresinol, y otros ácidos fenólicos y flavonas en menor cantidad. Una vez separado el aceite, la pasta desgrasada se somete a un segundo deshidratado en condiciones similares de vacío y temperatura hasta una humedad inferior al 10%. Este material contiene un total de 1 ,2 % de polifenoles totales (en equivalentes al acido gálico), con un contenido en compuestos activos de 3770 mg/kg hidroxitirosol (3,4-DHPEA), 880 mg/kg tirosol (p-HPEA), 1980 mg/kg oleuropeina aglicona (3,4-DHPEA-EA), 940 mg/kg verbascósido (derivado del hidroxitirosol), 190 mg/kg del lignano pinoresinol, 2960 mg/kg del flavonoide rutina, y otros ácidos fenólicos y flavonas en menor cantidad.
130 kg de esta pasta deshidratada y desgrasada es sometida a una extracción con fluidos supercríticos, empleando CO2 con o sin etanol como modificador (5- 1 1 %). Las condiciones de extracción son: 250 bares de presión, 40°C de temperatura, 100 g/min de caudal de CO2, 134 kg/kg en relación C02/materia de entrada. Tras 180 min de tiempo de extracción, se obtienen 45 kg de un extracto oleoso con un contenido de 0,2% de hidroxitirosol y 0,2% de tirosol, y 1 ,5% de escualeno. La concentración en antioxidantes hidroxitirosol y tirosol es del orden de 1000 veces mayor que en el aceite de orujo. La materia sólida residual tras la extracción es una harina de oliva con un contenido en polifenoles totales del 5% (en equivalentes al acido gálico), con una concentración de 0,8% de hidroxitirosol y 0,8% de tirosol, y una composición de: 3% humedad, 12% proteína, 4% grasa (20% saturada, 52% monoinsaturada y 28% poliinsaturada), 40% hidratos de carbono (31 % fibra de la cual 25% es insoluble y 6% soluble), 10% de cenizas. La harina de oliva es utilizada para enriquecer productos cereales horneados como panes, galletas, etc. en concentraciones del 1 -5% para obtener productos con alto contenido en fibra (> 6%) y grasas insaturadas (> 70% del total de ácidos grasos son insaturados).
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, se hace constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba, siempre que no altere, cambie o modifique su principio fundamental.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Procedimiento para obtener aceite de oliva y al menos un extracto concentrado en polifenoles y un ingrediente funcional caracterizado por que comprende las etapas de:
- Separación (2) del hueso y piel de la pulpa de la oliva obteniendo por un lado el hueso entero (3) y por otro lado una pasta de oliva.
- Pulsado eléctrico (4) de la pasta de oliva con un voltaje del campo eléctrico 1 -3 kV/cm, frecuencia de 1 14-255 Hz y 2-10 pulsos de 50-90 microsegundos.
- Deshidratación (5) de la pasta de oliva pulsada hasta una humedad de <30% en un equipo de secado a vacío en continuo en las condiciones de: vacío (< 80 mbar presión absoluta), temperatura (< 41 °C) y tiempo (20-100 kg agua evaporada/h), u otras condiciones que preserven los compuestos termolábiles de interés.
- Separación (6) del aceite por medio de centrifugación de la pasta de oliva en una centrifuga con los ajustes necesarios para tratar pulpa deshidratada sin hueso y su obtención de aceite de oliva virgen (7).
- Deshidratación (8) de la pulpa desgrasada, una vez separado el aceite, hasta una humedad menor del 10% aplicando condiciones de vacío (< 200 mbar presión absoluta), temperatura (< 60°C) y tiempo (20-100 kg agua evaporada/h), u otras condiciones que preserven los compuestos termolábiles de interés.
- Aplicación de fluidos supercríticos (9) (C02 con o sin modificador) sobre la pasta de oliva desgrasada y deshidratada, bajo condiciones de agitación, presión (150-250 Bar), temperatura (40°C) y tiempo (60-240 min).
- Obtención de por un lado una serie de extractos (10) (escualeno, oleuropeina, hidroxitirosol, verbascosido, tirosol, tocoferol, oleocantal, y otros compuestos minoritarios) y, por otro lado, harina de oliva (1 1 ) de alto contenido en fibra, proteína, y polifenoles antioxidantes. 2 - Procedimiento para obtener aceite de oliva y al menos un extracto concentrado en polifenoles y un ingrediente funcional según la reivindicación 1 caracterizado por que la separación del hueso y piel de la pulpa se realiza mediante una máquina pasadora con eje de impulsión rotativo sobre tamiz de diámetro de poro variable 2-6 mm para dejar pasar la pasta de oliva.
PCT/ES2018/070281 2017-03-31 2018-03-29 Procedimiento para obtener aceite de oliva y al menos un extracto concentrado en polifenoles y un ingrediente funcional Ceased WO2018178492A2 (es)

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