Επίδραση των παλμικών ηλεκτρικών πεδίων και της υπερυψηλής πίεσης στην απόδοση ποιότητα και διατηρησιμότητα του ελαιόλαδου

Κουρμπέτη, Ελένη; Kourmpeti, Eleni

dc.contributor.author	Κουρμπέτη, Ελένη	el
dc.contributor.author	Kourmpeti, Eleni	en
dc.date.accessioned	2017-07-24T11:44:57Z
dc.date.available	2017-07-24T11:44:57Z
dc.date.issued	2017-07-24
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45343
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14535
dc.rights	Default License
dc.subject	Ελαιόλαδο	el
dc.subject	Παλμικά ηλεκτρικά πεδία	el
dc.subject	Υπερυψηλή πίεση	el
dc.subject	Olive oil	en
dc.subject	Pulsed electric fields	en
dc.subject	High pressure	en
dc.title	Επίδραση των παλμικών ηλεκτρικών πεδίων και της υπερυψηλής πίεσης στην απόδοση ποιότητα και διατηρησιμότητα του ελαιόλαδου	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μηχανική τροφίμων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-02-24
heal.abstract	Το εξαιρετικά παρθένο ελαιόλαδο αποτελεί ένα από τα πλέον εκτιμώμενα φυτικά ελαία παγκοσμίως για τα διατροφικά και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του. Ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα της βιομηχανίας στην παραγωγή του ελαιόλαδου είναι η αποτελεσματικότητα της διαδικασίας παραλαβής του. Μόνο το 80% περίπου του ελαίου που περιλαμβάνει ο καρπός είναι εύκολο να παραληφθεί. Η ελαιοβιομηχανία για να αντιμετωπίσει το πρόβλημα αυτό, αυξάνει το χρόνο ή/και την θερμοκρασία της μάλαξης. Όμως, η αύξηση τόσο της θερμοκρασίας όσο και της διάρκειας της μάλαξης επηρεάζει αρνητικά τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του ελαιόλαδου που προκύπτει. Πληθώρα ερευνών έχουν γίνει παγκοσμίως για την εύρεση νέων τεχνολογιών που θα ικανοποιούν τις απαιτήσεις για αυξημένη απόδοση σε ελαιόλαδο με παράλληλη διατήρηση της ποιότητας του. Η τεχνολογία των Παλμικών ή Παλλόμενων Ηλεκτρικών Πεδίων (Pulsed Electric Field, PEF) και η τεχνολογία της Υπερυψηλής Πίεσης (High Pressure) αποτελούν δυο από τις πιο υποσχόμενες μη θερμικές τεχνολογίες επεξεργασίας τροφίμων, οι οποίες προκαλούν διάρρηξη των κυτταρικών μεμβρανών του ελαιόκαρπου και οδηγούν σε πιθανή αύξηση της απόδοσης της εκχυλισιμότητας του ελαίου. Ο στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι η εφαρμογή των μη θερμικών τεχνολογιών, των Παλμικών Ηλεκτρικών Πεδίων (ΠΗΠ) και της Υπερυψηλής Πίεσης (ΥΠ) σε ελαιόπαστα για αύξηση της απόδοσης παραγωγής παρθένου ελαιόλαδου με παράλληλη διατήρηση των ποιοτικών του χαρακτηριστικών (ελεύθερη οξύτητα, αριθμός υπεροξειδίων, ολικές φαινολικές ενώσεις, απορρόφηση στο υπεριώδες, χλωροφύλλες, καροτένια και ελεύθερα λιπαρά οξέα) και αύξηση του χρόνου ζωής του. Χρησιμοποιήθηκαν δυο διαφορετικές ποικιλίες ελιάς, η Κορωνέικη και η Τσουνάτη. Αρχικά, στην πρώτη ενότητα πειραμάτων μελετήθηκε η επίδραση των συνθηκών μάλαξης (θερμοκρασία: 15,30,40 oC και χρόνος: 0-60 min) στην απόδοση του ελαιόλαδου και στους ποιοτικούς του δείκτες και επιλέχτηκαν οι βέλτιστες συνθήκες με κριτήριο την μέγιστη απόδοση και την διατήρηση της ποιότητας του ελαίου. Τα αποτελέσματα του πειράματος έδειξαν ότι με αύξηση της θερμοκρασίας και του χρόνου μάλαξης, αυξάνεται η απόδοση του ελαιόλαδου και στις δυο ποικιλίες. Μάλιστα, επιβεβαιώθηκε το πόσο σημαντικό είναι το στάδιο της μάλαξης στην εξαγωγή ελαιόλαδου. Από τους ποιοτικούς δείκτες του ελαιόλαδου επηρεάστηκε σημαντικά η συγκέντρωση των φαινολικών ενώσεων και των χλωροφυλλών, η οποία αυξήθηκε με την αύξηση της θερμοκρασίας και του χρόνου μάλαξης. Ως βέλτιστες συνθήκες μάλαξης στην ανεπεξέργαστη ελαιόπαστα επιλέχτηκαν οι 30 oC και 30 min. Στην συνέχεια, πραγματοποιήθηκε πείραμα για την αξιολόγηση της επίδρασης των προεπεξεργασιών με ΠΗΠ (0,5-1,6 kV/cm, 250 και 2250 παλμοί, 300 Hz, 15μs στους 20oC) και ΥΠ (50-600 MPa, 1 και 5 min στους 20 oC) στην απόδοση του ελαιόλαδου και στους ποιοτικούς δείκτες του. Στα αποτελέσματα της προεπεξεργασίας με ΠΗΠ που προέκυψαν έγινε φανερό ότι σε μικρές εντάσεις ηλεκτρικού πεδίου (0,5-0,7kV/cm) η απόδοση του ελαιόλαδου δεν μεταβάλλεται σημαντικά σε καμία ποικιλία, ενώ στις μεγαλύτερες εντάσεις ηλεκτρικού πεδίου η απόδοση αυξάνεται σημαντικά. Η βέλτιστη συνθήκη για τα ΠΗΠ ήταν 0,9 kV/cm ένταση ηλεκτρικού πεδίου, 250 παλμούς, στα 300 Hz με πλάτος παλμού 15μs, στους 20 oC. Τα αποτελέσματα της επεξεργασίας με ΥΠ έδειξαν ότι η αύξηση της πίεσης και του χρόνου επεξεργασίας δεν επηρεάζουν σημαντικά την απόδοση του ελαιόλαδου, έτσι επιλέχθηκε μια ήπια συνθήκη. Η βέλτιστη συνθήκη της ΥΠ ήταν για 200 MPa και 1 min στους 20 oC. Οι ποιοτικοί δείκτες που επηρεάστηκαν από την προεπεξεργασία της ελαιόπαστας με ΠΗΠ και ΥΠ ήταν οι συγκεντρώσεις των φαινολικών ενώσεων, των χλωροφυλλών και των καροτένιων που αυξήθηκαν ανάλογα της έντασης των συνθηκών. Αυτό ισοδυναμεί με πιθανή αύξηση της οξειδωτικής σταθερότητας του ελαίου που έχει προεπεξεργαστεί με μία από τις δυο τεχνολογίες κατά την αποθήκευση. Ακολούθως, πραγματοποιήθηκε μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας (15,30,40 oC) και του χρόνου (0-60 min) μάλαξης στην απόδοση και στους ποιοτικούς δείκτες του ελαιόλαδου της προεπεξεργασμένης με ΠΗΠ και ΥΠ ελαιόπαστας. Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα των προεπεξεργασμένων δειγμάτων με το ανεπεξέργαστο ελαιόλαδο εξάγεται το συμπέρασμα ότι η προεπεξεργασία με ΠΗΠ και ΥΠ της ελαιόπαστας οδηγεί σε υψηλότερες αποδόσεις σε ελαιόλαδο σε όλες τις συνθήκες μάλαξης. Στις βέλτιστες συνθήκες μάλαξης και επεξεργασίας με ΠΗΠ και ΥΠ, τα καλύτερα αποτελέσματα έδειξε η προεπεξεργασία της ελαιόπαστας με ΠΗΠ για την αύξηση της απόδοσης καθώς και για την αύξηση της συγκέντρωσης των ολικών φαινολών στην Κορωνέικη ποικιλία και την Τσουνάτη. Επίσης, η Τσουνάτη ποικιλία είχε μεγαλύτερες αποδόσεις από την Κορωνέικη ανεξάρτητα από την μέθοδο επεξεργασίας ή μη. Το γεγονός αυτό εξηγείται από το μεγαλύτερο μέγεθος του καρπού της Τσουνάτης ποικιλίας και την προχωρημένη ωρίμανση του. Συμπερασματικά, οι προεπεξεργασμένες με ΠΗΠ ή ΥΠ ελαιόπαστες, αν μαλαχθούν στην ίδια θερμοκρασία και χρόνο με την ανεπεξέργαστη, θα οδηγήσουν σε αυξημένες αποδόσεις σε ελαιόλαδο. Εναλλακτικά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν πιο ήπιες συνθήκες μάλαξης (θερμοκρασία και χρόνος) για την προεπεξεργασμένη με ΠΗΠ ή ΥΠ ελαιόπαστα και να οδηγήσουν σε παρόμοια απόδοση σε ελαιόλαδο με την ανεπεξέργαστη ελαιόπαστα που όμως έχει μαλαχθεί σε πιο έντονες συνθήκες θερμοκρασίας και χρόνου. Αυτό θα μπορούσε να ισοδυναμεί και σε λιγότερες ενεργειακές απαιτήσεις για την εξαγωγή ελαιολάδου αλλά και σε καλύτερη ποιότητα και διάρκεια ζώης του ελαιόλαδου, εφόσον θα έχει επεξεργαστεί σε χαμηλότερη θερμοκρασία και χρόνο μάλαξης. Τέλος, πραγματοποιήθηκε επιταχυνόμενο πείραμα διατηρησιμότητας με σκοπό την μελέτη της διάρκειας ζωής του ελαιόλαδου και την επίδραση της προεπεξεργασίας με ΠΗΠ και ΥΠ σε αυτήν. Το πείραμα δεν ολοκληρώθηκε αφού μετά από 10 μήνες το ελαιόλαδο δεν παρουσίασε σημαντικές διαφορές στην ποιότητα του. Προκαταρκτικά αποτελέσματα έδειξαν ότι το ελαιόλαδο έχει πολύ μεγάλη διάρκεια ζωής και η προεπεξεργασία με ΠΗΠ και ΥΠ πιθανώς αυξάνουν την διάρκεια ζωής του. Επομένως, οι μη θερμικές τεχνολογίες των ΠΗΠ και της ΥΠ θα μπορούσαν να χαρακτηριστούν ως κατάλληλες μέθοδοι για να ενσωματωθούν στην γραμμή παραγωγής της βιομηχανίας εξαγωγής ελαιόλαδου. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα ΠΗΠ και η ΥΠ θα μπορούσαν να εφαρμοστούν ως προεπεξεργασίες για την παραγωγή υψηλής ποιότητας εξαιρετικά παρθένου ελαιόλαδου με αυξημένη απόδοση, βελτιωμένα ποιοτικά χαρακτηριστικά και πιθανά αύξηση της διάρκειας ζωής του.	el
heal.abstract	The extra virgin olive oil is one of the most valued and consumed vegetable oil worldwide for its sensory characteristics. One of the major problems of the oil industry in the production of olive oil is the effectiveness of the extraction process. Only about 80% of the oil contained in the fruit is easy to obtain. To address this problem the modern oil industry increases the time and/or the temperature of the kneading. However, the increase in both temperature and duration of the kneading adversely affect the sensory characteristics of the olive oil obtained. Plenty of research has been done worldwide to find new technologies that can meet the demands for increased oil yield while maintaining the quality. Pulsed Electric Fields and High Pressure are two of the most promising non-thermal food processing technologies, which can cause disruption of cell membranes in olives and lead to a possible increase in the extraction of olive oil. The aim of this thesis is the application of the non-thermal technologies, Pulsed Electric Fields (PEF) and High Pressure (HP) to oil paste to increase the yield of olive oil while maintaining the quality characteristics (acidity, peroxide value, total phenolic compounds, UV absorption, chlorophylls, carotenoids and free fatty acids) and increase its shelf life. Two different varieties of olives, Koroneiki and Tsounati were used. Initially, in the first experiment segment, the effect of kneading conditions (temperature: 15, 30, 40 oC and time: 0-60 min) on the oil yield and the quality characteristics was studied, and the optimum conditions were chosen, in terms of maximum yield and maintaining the quality of the oil. The results of the experiment showed that by increasing the kneading temperature and time, there was an increase in the oil yield in both varieties. It confirmed the importance of the step of kneading in the olive oil extraction. The quality characteristics of olive oil that were significantly affected, were the concentration of phenolic compounds and chlorophylls, which increased with increasing of the kneading temperature and time. The optimal kneading conditions of the untreated oil paste that were selected, is 30 oC and 30 minutes. Then, an experiment was carried out in order to evaluate the effect of the pretreatment with PEF (0,5-1,6 kV/cm, 250 and 2250 pulses, 300 Hz, 15ms at 20 oC) and HP (50-600 MPa, 1 and 5 min at 20 oC) on the oil yield and its quality characteristics. In the results obtained from the pretreatment of oil paste with PEF, it became obvious that in small electric field intensities (0,5-0,7kV/cm) the oil yield did not change significantly in both varieties, while in the larger electric field intensities the oil yield increased significantly. The optimum condition for the PEF pretreatment was 0,9 kV/cm electric field intensity, 250 pulses at 300 Hz with a pulse width of 15ms, at 20oC. The results of pretreatment with HP showed that increasing the pressure and the processing time did not significantly affect the oil yield, thus a mild condition was chosen. The optimum condition of the HP was 200 MPa and 1 minute processing at 20oC. The quality characteristics that were affected by pretreatment of the oil paste with PEF and HP were the concentrations of phenolic compounds, chlorophylls and carotenoids, which increased as the intensity of the pretreatment conditions heighten. This equates to a possible increase of the oxidative stability of the olive oil that has been pretreated with one of the two technologies during the storage. Subsequently, a study of the effect of the kneading temperature (15, 30, 40 oC) and time (0-60 min) in oil yield and the quality characteristics of olive oil pretreated with PEF and HP oil paste was carried out. Comparing the results of the pretreated samples with the control sample, it can be concluded that the pretreatment of oil paste with PEF and HP leads to higher oil yields on all kneading conditions. In optimal conditions of kneading and treatment with PEF and HP, the best results were showed in the pretreatment of the oil paste with PEF to increase the efficiency and the concentration of total phenols in Koroneiki and Tsounati variety. Also, Tsounati variety had higher yields than the Koroneiki regardless of the treatment method. This is explained by the larger size of fruit of the Tsounati variety and the late ripening. In conclusion, the pretreated PEF or HP oil paste will lead to increased oil yields compared with the untreated oil paste, if the kneading happened in the same temperature and time. Alternatively, they could be used milder kneading conditions (temperature and time) for the pretreated with PEF or HP oil paste and lead to the same oil yield with the untreated oil paste when the kneading happened in higher temperature and time conditions. This could be equivalent to less energy requirements for the extraction of olive oil, and also in a better quality and life duration of the olive oil, as it would be treated at a lower kneading temperature and time. Finally, an accelerated experiment was carried out in order to study the shelf life of olive oil and the effect of the pretreatment with PEF and HP in its life duration. The experiment could not be completed, because after 10 months at the tested conditions the olive oil showed no significant differences in its quality. These early results have shown that olive oil has a very long shelf life and the pretreatment with PEF and HP may increase that further. Therefore, the non-thermal technologies PEF and HP could be described as suitable methods to integrate into the production line of the oil extraction in the oil industry. The results show that PEF and HP could be applied as pretreatments for producing high quality extra virgin olive oil with an increased oil yield, improved quality characteristics and increased shelf life.	en
heal.advisorName	Ανδρέου, Βάνα	el
heal.committeeMemberName	Ταούκης, Πέτρος	el
heal.committeeMemberName	Τζιά, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Βουτσάς, Επαμεινώνδας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	164 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true