Αξιοποίηση παραπροϊόντων ελαιουργίας για την ανάκτηση συστατικών υψηλής προστιθέμενης αξίας με εφαρμογή υπερυψηλής πίεσης και παλμικών ηλεκτρικών πεδίων

Ψαριανός, Μάριος; Psarianos, Marios

dc.contributor.author	Ψαριανός, Μάριος	el
dc.contributor.author	Psarianos, Marios	en
dc.date.accessioned	2019-07-01T08:33:00Z
dc.date.available	2019-07-01T08:33:00Z
dc.date.issued	2019-07-01
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48937
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16490
dc.rights	Default License
dc.subject	Ελαιουργία	el
dc.subject	Παραπροϊόντα	el
dc.subject	Υπερυψηλή πίεση	el
dc.subject	Ηλεκτρικά πεδία	el
dc.subject	Αξιοποίηση	el
dc.subject	Olive	en
dc.subject	Pomace	el
dc.subject	High pressure	el
dc.subject	Electric fields	el
dc.subject	Valorization	el
dc.title	Αξιοποίηση παραπροϊόντων ελαιουργίας για την ανάκτηση συστατικών υψηλής προστιθέμενης αξίας με εφαρμογή υπερυψηλής πίεσης και παλμικών ηλεκτρικών πεδίων	el
dc.title	Valorization of olive oil by-products applying high pressure and pulsed electric fields for recovery of high added value ingredients	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Τεχνολογία Τροφίμων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-02-22
heal.abstract	Τα παραπροϊόντα της ελαιουργίας αποτελούν ένα σημαντικό πρόβλημα των Μεσογειακών χωρών, καθώς δημιουργούνται σε μεγάλες ποσότητες και σε μικρά χρονικά διαστήματα. Ένα από τα παραπροϊόντα αυτά που προκύπτει ύστερα από την απομάκρυνση του ελαίου με διφασικό σύστημα είναι το στερεό υπόλειμμα, το οποίο έχει αναγνωριστεί ως πηγή θρεπτικών συστατικών, όπως φαινολικές ενώσεις που έχουν αντιοξειδωτικές ικανότητες, καθώς και ένα μικρό ποσοστό πρωτεϊνών. Για το λόγο αυτό είναι σκόπιμο να αναπτυχθούν βέλτιστες διεργασίες ανάκτησης των συστατικών αυτών. Συνήθως, τα συστατικά αυτά απομονώνονται από το παραπροϊόν με τη μέθοδο της εκχύλισης με υγρό διαλύτη. Η διεργασία αυτή, όμως, παρουσιάζει μειονεκτήματα, καθώς μπορεί να είναι χρονοβόρα και δαπανηρή, ενώ δεν οδηγεί απαραίτητα στην απομόνωση της μέγιστης δυνατής ποσότητας των θρεπτικών συστατικών του παραπροϊόντος. Πρόσφατα έχει προταθεί η χρήση των μη θερμικών τεχνολογιών επεξεργασίας τροφίμων με στόχο την αύξηση της απόδοσης και τον περιορισμό της χρονικής διάρκειας της εκχύλισης, αλλά και της βελτίωσης της ποιότητας του εκχυλίσματος γενικότερα. Η Υπερυψηλή Πίεση (ΥΠ) και τα Παλμικά Ηλεκτρικά Πεδία (ΠΗΠ) αποτελούν δύο μη θερμικές διεργασίες, οι οποίες μπορούν να προκαλέσουν διάρρηξη των κυττάρων του ελαιόκαρπου και να οδηγήσουν σε μείωση του χρόνου εκχύλισης και αύξηση της συγκέντρωσης των ενδοκυτταρικών συστατικών του ελαιόκαρπου στο εκχύλισμα. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής είναι η εφαρμογή της ΥΠ και των ΠΗΠ στο στερεό παραπροϊόν για την επίτευξη της βελτιστοποίησης της εκχύλισης των θρεπτικών συστατικών από τον ελαιοπυρήνα, επιδιώκοντας την ελάττωση της διάρκειάς της και την μεγιστοποίηση της περιεκτικότητας των επιθυμητών συστατικών στα εκχυλίσματα. Τα συστατικά που μετρήθηκαν, ήταν οι φαινολικές ενώσεις, οι πρωτεΐνες, ενώ προσδιορίστηκε και η αντιοξειδωτική ικανότητα των δειγμάτων στερεού παραπροϊόντος. Στην πρώτη πειραματική ενότητα ελέγχθηκε η επίδραση της ΥΠ (200 MPa,20 min και 600 MPa, 5min) και των ΠΗΠ (0.5 και 1.5 kV/cm, 300 pulses) στους αλεσμένους ελαιόκαρπους πριν το στάδιο της μάλαξης. Έχει βρεθεί πως οι δύο αυτές συνθήκες έχουν τη μέγιστη επίδραση στην απόδοση και τα χαρακτηριστικά του ελαιόλαδου. Έτσι, μελετήθηκε η επίδραση των δυο τεχνολογιών ως προεπεξεργασίες στην εκχύλιση ενδοκυτταρικών συστατικών από το στερεό υπόλειμμα. Η συγκέντρωση των φαινολικών ενώσεων ήταν χαμηλότερη από το ανεπεξέργαστο δείγμα, άρα τα εκχυλίσματα είχαν και χαμηλότερη αντιοξειδωτική δραστικότητα, γεγονός που αποδόθηκε στο γεγονός ότι το μεγαλύτερο μέρος των φαινολικών συστατικών παρασύρθηκαν από το έλαιο στο στάδιο της φυγοκέντρησης λόγω της διάρρηξης που υπέστησαν τα κύτταρα από την εφαρμογή των δύο τεχνολογιών πριν το στάδιο της μάλαξης. Αντίθετα, η συγκέντρωση των πρωτεϊνών ήταν μεγαλύτερη από το ανεπεξέργαστο δείγμα. Συγκεκριμένα, τα 200 MPa για 20 min προκάλεσαν αύξηση κατά 70%, ενώ το 1.5 kV/cm σε 300 παλμούς τριπλασίασε τη συγκέντρωση των πρωτεϊνών στο χρόνο έναρξης της εκχύλισης. Το αποτέλεσμα αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι πρωτεΐνες είναι υδατοδιαλυτές και δεν παρασύρθηκαν από το ελαιόλαδο. Έπειτα Χρησιμοποιήθηκαν υδροαλκοολικά διαλύματα περιεκτικότητας σε αιθανόλη από 0 έως 70%, ενώ εξετάστηκε η επίδραση της θέρμανσης και του χρόνου εκχύλισης στη διεργασία. πραγματοποιήθηκαν πειράματα εύρεσης των βέλτιστων συνθηκών εκχύλισης. Αποδείχτηκε πως για όλους τους μετρούμενους δείκτες, τα βέλτιστα αποτελέσματα προκύπτουν για διαλύτη περιεκτικότητας 50% σε θερμοκρασία δωματίου και χρόνο 60 min. Η θέρμανση φάνηκε να υποβαθμίζει τις πρωτεΐνες, ενώ μετά τα 60 min, οι συγκεντρώσεις των δεικτών διατηρούν σταθερή τιμή. Στη συνέχεια μελετήθηκε η επίδραση των δυο τεχνολογιών ΥΠ και ΠΗΠ ως προεπεξεργασίες της εκχύλισης των ενδοκυτταρικών συστατικών από το στερεό υπόλειμμα απευθείας μετά την φυγοκέντρηση (νωπός ελαιοπυρήνας) και ύστερα από ξήρανση της υπό κενό (αφυδατωμένος ελαιοπυρήνας). Πραγματοποιήθηκε επεξεργασία με ΥΠ σε διάφορες τιμές πίεσης (100-600 MPa) και χρόνους επεξεργασίας (0-40 min) και ΠΗΠ σε διάφορες εντάσεις ηλεκτρικού πεδίου (0.7-2 kV/cm) και για διάφορους παλμούς (0-5000) στη νωπό ελαιοπυρήνα (αμέσως μετά την φυγοκέντρηση). Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε πείραμα εξαγωγής του εναπομείναντος ελαίου από τον επεξεργασμένο ελαιοπυρήνα με φυγοκέντρηση σε συνθήκες 8000 rpm για χρόνο 5 min. Όσον αφορά την ΥΠ, αποδείχτηκε πως η αύξηση της τιμής, όσο και ο χρόνος της εφαρμοζόμενης πίεσης ενίσχυσαν την εκχύλιση των φαινολικών ενώσεων και των πρωτεϊνών του παραπροϊόντος. Η αντιοξειδωτική ισχύς ακολούθησε την τάση της συγκέντρωσης των φαινολικών ενώσεων, καθώς καθορίζεται κυρίως από αυτές. Τα επεξεργασμένα με τις εντονότερες συνθήκες ΥΠ δείγματα χαρακτηρίστηκαν από διπλάσια συγκέντρωση φαινολικών ενώσεων, πεναπλάσια συγκέντρωση πρωτεϊνών στο χρόνο t=0 της εκχύλισης, σε σύγκριση με το ανεπεξέργαστο δείγμα, ενώ η επεξεργασία με ΥΠ προκάλεσε σημαντική μείωση του χρόνου εκχύλισης και αύξησε την αντιοξειδωτική ισχύ από 0.9 mM TE (για το ανεπεξέργαστο) στα 1.3 mM TE. Αξίζει να αναφερθεί ότι η αύξηση του χρόνου εφαρμοζόμενης πίεσης ως τα 10 min οδηγεί σε άυξηση των τιμών των συγκεντρώσεων των συστατικών του ελαιοπυρήνα, και κυρίως των φαινολικών ενώσεων, ενώ σε μεγαλύτερους σταθεροποιούνται, οδηγώντας σε σταθερές τιμές στις συγκεντρώσεις των συστατικών στα εκχυλίσματα μετά από 60 min εκχύλισης.Επίσης, η εναπομείναντος ελαίου. Η αύξηση του χρόνου εφαρμοζόμενης πίεσης φάνηκε να οδηγεί σε αύξηση της απόδοσης, ως και 100% ύστερα από επεξεργασία με την εντονότερη συνθήκη. Όμοια και για την επεξεργασία με ΠΗΠ, η αύξηση του αριθμού των παλμών ενίσχυσε την εκχύλιση των θρεπτικών συστατικών του ελαιοπυρήνα, με την αντιοξειδωτική ισχύ να συσχετίζεται με την αυξημένη συγκέντρωση των φαινολών. Οι εντονότερες συνθήκες ΠΗΠ, δηλαδή τα 1.5 kV/cm σε 2000 παλμούς και τα 0.7 kV/cm σε 5000 παλμούς, προκάλεσαν τετραπλασιασμό της συγκέντρωσης των φαινολικών ενώσεων και πενταπλασιασμό της συγκέντρωσης των πρωτεϊνών στο χρόνο t=0 της εκχύλισης σε σχέση με το ανεπεξέργαστο δείγμα, ενώ μείωσαν δραστικά το χρόνο εκχύλισης, επιτυγχάνοντας την απόδοση της μέγιστης συγκέντρωσης των συστατικών του ανεπεξέργαστου δείγματος πριν το χρόνο t=0 εκχύλισης. Επίσης οδήγησαν σε αύξηση της αντιοξειδωτικής ισχύος από από 0.9 mM TE (για το ανεπεξέργαστο) στα 1.1 mM TE. Επιπλέον, η επεξεργασία με ΠΗΠ ενίσχυσε την εξαγωγή εναπομείναντος ελαίου. Συγκεκριμένα τα επεξεργασμένα δείγματα χαρακτηρίστηκαν από υψηλότερη απόδοση σε σχέση με το ανεπεξέργαστο, ενώ η αύξηση του αριθμού των παλμών προκαλεί αύξηση της απόδοσης. Τα επεξεργασμένα με τις πιο έντονες συνθήκες δείγματα χαρακτηρίστηκαν από απόδοση ίση με 8%, δηλαδή διπλάσια σε σχέση με το ανεπεξέργαστο δείγμα. ΥΠ στο νωπό ελαιοπυρήνα επεξεργασία με ενίσχυσε την εξαγωγή του Στην τελευταία ενότητα πειραμάτων πραγματοποιήθηκε επεξεργασία με ΥΠ σε διάφορες τιμές πίεσης (100-600 MPa) και χρόνους επεξεργασίας (0-40 min) και ΠΗΠ σε διάφορες εντάσεις ηλεκτρικού πεδίου (1.0-6.5 kV/cm) και για διάφορους παλμούς (0-6000) στον ξηραμένο ελαιοπυρήνα (ύστερα από ανάμιξη με το διαλύτη). Όσο εντονότερη ήταν η συνθήκη της επεξεργασίας με ΥΠ (πίεση και χρόνος επεξεργασίας), τόσο υψηλότερη συγκέντρωση φαινολικών ενώσεων και πρωτεϊνών απέδιδαν τα επεξεργασμένα δείγματα, ενώ ο χρόνος εκχύλισης μειώθηκε σημαντικά. Όπως αναμένονταν, η αντιοξειδωτική συμπεριφορά των δειγμάτων έχει παρόμοια τάση με τις συγκεντρώσεις των φαινολικών ενώσεων. Παρόλα αυτά η αύξηση της τιμής της πίεσης πάνω από 400 MPa φάνηκε να έχει παρεμποδιστικό χαρακτήρα στην εκχύλιση των πρωτεϊνών, γεγονός που αποδόθηκε στην πιθανή μετουσίωσή τους. Ως βέλτιστες μπορούν να χαρακτηριστούν οι συνθήκες των 200 MPa σε χρόνο επεξεργασίας t=0min και των 400 MPa σε χρόνο10 min, καθώς μείωσαν το συνολικό πειραματικό χρόνο στα 12 min. Ομοίως, όσον αφορά την επεξεργασία με ΠΗΠ, οι εντονότερες συνθήκες (τιμή πεδίου και αριθμός παλμών) είχαν μεγαλύτερη επίδραση στα συστατικά των δειγμάτων. Οι βέλτιστες συνθήκες, που ήταν τα 5 kV/cm σε 2500 παλμούς και τα 6.5 kV/cm σε 1500 παλμούς, οδήγησε σε σημαντική αύξηση της αρχικής συγκέντρωσης των φαινολικών ενώσεων, άρα και της αντιοξειδωτικής ισχύος των δειγμάτων, αλλά και των πρωτεϊνών. Τέλος, προσδιορίστηκε η ποσότητα των ολικών πρωτεϊνών στον ελαιοπυρήνα και ισούται με 9.1g/100g ξ.β., ενώ -όσον αφορά τις φαινολικές ενώσεις- υπολογίστηκε ότι μετά από 60 min εκχύλισης απομονώθηκαν από το ανεπεξέργαστο δείγμα 2.6 g GAE/100g ξ.β. Επιπλέον, τα ΠΗΠ ελαχιστοποίησαν την διάρκεια της εκχύλισης, καθώς τα επεξεργασμένα με τις βέλτιστες συνθήκες δείγματα απέδωσαν την επιθυμητή συγκέντρωση τόσο των φαινολικών ενώσεων όσο και των πρωτεΪνών κατά την ανάμιξη του δείγματος με το διαλύτη χωρίς να χρειαστεί περαιτέρω εκχύλιση.Επομένως, η ΥΠ και τα ΠΗΠ θα μπορούσαν να χαρακτηριστούν ως κατάλληλες τεχνολογίες για βιομηχανική χρήση αποτελέσματα, αποδείχτηκε πως προκάλεσαν σημαντική ενίσχυση της εκχύλισης, αυξάνοντας τη συγκέντρωση των ενδοκυτταρικών συστατικών του ελαιοπυρήνα στα εκχυλίσματα, ενώ μείωσαν σημαντικά το χρόνο της εκχύλισης. Τέλος, η επίδραση τους φάνηκε να ήταν εντονότερη στο νωπό στερεό παραπροϊόν απ’ ότι στο ξηραμένο.Με βάση τα στην αξιοποίηση του στερεού παραπροϊόντος της ελαιουργίας.	el
heal.advisorName	Ταούκης, Πέτρος	el
heal.committeeMemberName	Ταούκης, Πέτρος	el
heal.committeeMemberName	Τζιά, Κωσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Χαριτίδης, Κωσταντίνος	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	228 σ.
heal.fullTextAvailability	true