Παραγωγικές Μονάδες

Η επεξεργασία του ελαιόλαδου περιλαμβάνει την παραλαβή του καρπού, το πλύσιμο των ελιών, την άλεση του ελαιόκαρπου, τη μάλαξη, την παραλαβή και τέλος τον καθαρισμό του παραγόμενου ελαιόλαδου. Αναλυτικότερα:

Παραλαβή του καρπού: Μετά την συγκομιδή οι ελιές παραδίδονται στις μεταποιητικές μονάδες για επεξεργασία. Η μεταφορά τους γίνεται σε πλαστικά τελάρα με οπές αερισμού ή πλαστικούς σάκους. Η επεξεργασία πρέπει να γίνει το γρηγορότερο δυνατόν. Σε διαφορετική περίπτωση ο καρπός θα πρέπει να μείνει σε χώρο με καλό αερισμό για μικρό χρονικό διάστημα.

Αποφύλλωση, απομάκρυνση ξένων υλών και πλύσιμο: Οι ξένες προσμίξεις εάν αλεσθούν μαζί με τον ελαιόκαρπο, επηρεάζουν αρνητικά το άρωμα του ελαιόλαδου και αυξάνουν την οξύτητά του. Γι’αυτό το λόγο οι ελιές τοποθετούνται αρχικά στη χοάνη παραλαβής ελαιόκαρπου και στην συνέχεια στο αποφυλλωτήριο, για την απομάκρυνση των φύλλων και άλλων φερτών υλικών. Στη συνέχεια ακολουθεί πλύσιμο για την απομάκρυνση ξένων υλών (λάσπη, γαιώδη συστατικά, σκόνη, χώμα).

Μεταφορά, αποφύλλωση και πλύσιμο ελαιόκαρπων

 

Άλεση του καρπού: Στις σύγχρονες εγκαταστάσεις η άλεση γίνεται σε μεταλλικούς μύλους, σφυρόμυλους και σπαστήρες με αντίθετα περιστρεφόμενους οδοντωτούς δίσκους ή κυλινδροσπαστήρες, ενώ στα παραδοσιακά ελαιοτριβεία η άλεση του καρπού γίνεται με κυλινδρικές μυλόπετρες.

Άλεση ελαιόκαρπου σε σπαστήρα

 

Μάλαξη της ελαιοζύμης: Μετά την άλεση, η ελαιοζύμη αναμιγνύεται στο μαλακτήρα (ανοξείδωτες δεξαμενές με διπλά τοιχώματα που θερμαίνονται με κυκλοφορία ζεστού νερού του οποίου η θερμοκρασία δεν πρέπει να ξεπερνά τους 25ο C ). Η μάλαξη αποτελεί βασικό στάδιο της επεξεργασίας, διαρκεί συνήθως 30 λεπτά και συντελεί στην συνένωση των μικρών ελαιοσταγονιδίων σε μεγαλύτερες σταγόνες λαδιού.

 

Δεξαμενές για τη μάλαξη της ελαιοζύμης

Αραίωση της ελαιοζύμης: Στο μαλακτήρα προστίθεται νερό μέχρι και 100% της ποσότητας της ελαιοζύμης (ανάλογα την ωριμότητα του ελαιόκαρπου), πριν την εξαγωγή του ελαιόλαδου σε διφασικούς ή τριφασικούς φυγοκεντρικούς διαχωριστές. Η θερμοκρασία του νερού δεν πρέπει να ξεπερνά τους 30ο C.

Εξαγωγή ελαιόλαδου: Η παραλαβή του ελαιόλαδου γίνεται με τρεις μεθόδους επεξεργασίας. Την παραδοσιακή μέθοδο, τη 2-φασική και την 3-φασική διαδικασία. Στην εικόνα που ακολουθεί παρουσιάζεται ένας τυπικός φυγοκεντρικός διαχωριστής ελαιοτριβείου.

                

                                           Φυγοκεντρικός διαχωριστής (Decanter)

Καθαρισμός ελαιόλαδου: Το τελευταίο στάδιο της παραγωγής ελαιόλαδου περιλαμβάνει τον καθαρισμό του από στερεά σωματίδια (τεμάχια σάρκας, φλοιού, θρύμματα πυρηνόξυλου, κλπ) που βρίσκονται διαλυμένα στην υγρή φάση. Το βάρος των σωματιδίων αυτών υπολογίζεται σε ποσοστό 0.5 – 1 % του συνολικού βάρους της υγρής φάσεως και απομακρύνονται με την χρήση παλινδρομικά κινούμενων κόσκινων (κόσκινα απολάσπωσης). Τέλος, ακολουθεί ο τελικός διαχωρισμός του ελαιόλαδου από τα φυτικά υγρά με την χρήση φυγοκεντρικών διαχωριστών.

 

Τελικός διαχωρισμός ελαιολάδου

Συστήματα παραγωγής ελαιόλαδου

Στις σύγχρονες μονάδες επεξεργασίας ελαιόκαρπου η παραγωγή ελαιόλαδου βασίζεται  στις εξής βασικές αρχές:

  • Πίεσης (παραδοσιακά ή κλασσικά συστήματα)
  • Φυγοκέντρισης (συνεχή συστήματα) που με την σειρά τους χωρίζονται σε

            - Τριών φάσεων
            - Δύο φάσεων

  • Επιλεκτικού φιλτραρίσματος
  • Χημικού διαχωρισμού
  • Διαδικασία απομάκρυνσης λίθων

Οι ποιο ευρέως διαδεδομένες μέθοδοι είναι αυτές της φυγοκέντρισης και η κλασσική παραδοσιακή μέθοδος της πίεσης. Στα συστήματα πίεσης και στα 3-φασικά φυγοκεντρικά συστήματα, τα απόβλητα είναι και υγρά και στερεά (κατσίγαρος και ελαιοπυρήνας) ενώ στα 2-φασικά συστήματα το απόβλητο που προκύπτει είναι υγρή ελαιοπυρήνα.

Παραδοσιακά συστήματα πίεσης

Η παλαιότερη μέθοδος επεξεργασίας ελαιόλαδου είναι μια ασυνεχής (Batch) διαδικασία κατά την οποία παράγονται ελαιόλαδο, υγρά απόβλητα (κατσίγαρος) και στερεά απόβλητα (ελαιοπυρήνας). Ο ελαιόκαρπος υπόκειται σε υδραυλική πίεση που σταδιακά φτάνει τα 300 – 500 kg/cm2 ανάλογα με τα χαρακτηριστικά που καρπού, όπως η ωριμότητά του και το είδος του. Κατά την διάρκεια της συμπίεσης του ελαιόκαρπου, το μίγμα ελαιόλαδο – νερό κυλάει και συλλέγεται στο κέντρο των μύλων. Έτσι με αυτόν τον τρόπο, τα στερεά υπολείμματα διαχωρίζονται από το μίγμα ελαιόλαδου–νερού. Το μίγμα αυτό επεξεργάζεται περαιτέρω με την μέθοδο της καθίζησης και αργότερα με φυγοκέντριση.

Μια πιο σύγχρονη παραλλαγή της μεθόδου υδραυλικής πίεσης, επιτυγχάνεται με τη χρήση διαδοχικών πιεστηρίων με διαφορετική πίεση. Η αποδοτικότητα των ελαιοτριβείων εξαρτάται άμεσα από τον αριθμό των πιεστηρίων που διαθέτει η κάθε μονάδα.

Στην Ελλάδα, τα κλασσικού τύπου ελαιοτριβεία αποτελούν το 20% περίπου του συνολικού αριθμού ελαιοτριβείων. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της μεθόδου που αναφέρθηκε, είναι ότι δεν απαιτείται μεγάλη προσθήκη νερού στην ελαιοζύμη. Εάν οι ελαιόκαρποι είναι δύσκολο να επεξεργαστούν (πολύ ώριμοι καρποί) και η ελαιώδης φάση είναι δύσκολο να διαχωριστεί από τις άλλες φάσεις τότε κρίνεται σκόπιμη η προσθήκη μικρών ποσοτήτων νερού ( 3-5 l/100 kg καρπών) κατά τη διαδικασία της σύνθλιψης, ζύμωσης και πλύσης των μύλων μετά την πίεση των ελαιοκάρπων.

Σε γενικές γραμμές, η διαδικασία της πίεσης για την εξαγωγή του ελαιόλαδου, παράγει τα πιο επιβαρυμένα υγρά απόβλητα, με τιμές COD της τάξης των 100–200 g /l. Από 1.000 kg ελιών, παράγονται περίπου 350 kg στερεού κλάσματος (περιεκτικότητα νερού περίπου 25%) και περίπου 450 kg υγρών αποβλήτων. Όμως αυτή η διαδικασία συνδέεται επίσης και με την παραγωγή ελαιόλαδου υψηλής ποιότητας, εξαιτίας της χαμηλής θερμοκρασίας που απαιτείται για τη εξαγωγή του, υπό την προϋπόθεση ότι διατηρείται ο χώρος πάντα όσο πιο καθαρός γίνεται. Εάν οι συνθήκες υγιεινής στις εγκαταστάσεις δεν είναι ικανοποιητικές και τα πιεστήρια δεν καθαρίζονται συχνά, παράγεται ελαιόλαδο λιγότερο καλής ποιότητας  καθώς το προϊόν έρχεται σε επαφή με τα ήδη οξειδωμένα παλαιά σωματίδια. Η συμβατική μέθοδος εξαγωγής του ελαιόλαδου παραμένει η οικονομικότερη από πλευράς εξοπλισμού αλλά όχι και από πλευράς εργατικών χεριών και συντήρησης. Τέλος θα πρέπει να τονιστεί το γεγονός ότι η παραδοσιακή μέθοδος είναι μια ασυνεχής διαδικασία και συνεπώς δεν αποτελεί πλεονέκτημα για τη σύγχρονη βιομηχανία.

                                

                            Μυλόμετρα-σπαστήρας παραδοσιακού ελαιουργείου στο Μαρόκο

Διάγραμμα της διαδικασίας που ακολουθείται για την εξαγωγή του ελαιόλαδου με την χρήση συμβατικών πιεστηρίων.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Φυγοκεντρικά συστήματα τριών φάσεων

Η 3-φασική διαδικασία, η οποία αντικαθιστά την παραδοσιακή μέθοδο, χρησιμοποιείται ευρέως σήμερα για την εξαγωγή του ελαιόλαδου και χρονολογείται από τη δεκαετία του 1960. Η μέθοδος αυτή ουσιαστικά εκμεταλλεύεται τη διαφορά ειδικού βάρους του νερού και του ελαιολάδου. Η παραγωγική ικανότητα των ελαιοτριβείων φυγοκεντρικού τύπου εξαρτάται άμεσα από την απόδοση των οριζόντιων φυγοκεντρικών διαχωριστήρων.

Όλοι οι φυγοκεντρικοί διαχωριστές ελαιοζύμης χαρακτηρίζονται από ένα οριζόντιο άξονα και οριζόντιο τύμπανο και έναν εξωθητικό κοχλία, που περιστρέφεται με ελαφρά λιγότερες στροφές, αλλά κατά την ίδια φορά με το τύμπανο, έτσι ώστε να μετατοπίζει συνεχώς τις στερεές ύλες προς το άκρο του τυμπάνου. Ο φυγοκεντρικός αυτός διαχωριστής χωρίζει την ελαιοζύμη σε τρεις φάσεις, την ελαιοπυρήνα, το ελαιόλαδο και τα φυτικά υγρά και νερά. Είναι συνεχούς λειτουργίας (continuous flow), με τη λάσπη (ελαιοπυρήνα), να ωθείται συνεχώς έξω από τον ελαιοδιαχωρηστή, με τη βοήθεια κοχλία μεταφοράς.

Τα μηχανήματα είναι συνδεδεμένα υπό μορφή συνεχούς γραμμής, πλήρως αυτοματοποιημένης σε ότι αφορά τη λειτουργία με αποτέλεσμα να επιτυγχάνεται συνεχής ροή του υλικού από το στάδιο του καρπού ως τα τελικά προϊόντα, το ελαιόλαδο και την ελαιοπυρήνα. Η ελαιοπυρήνα περιέχει 12% περίπου ελαιόλαδο, γεγονός που την καθιστά αξιοποιήσιμη και για αυτό το λόγο οδηγείται στα πυρηνελαιουργεία για εξαγωγή πυρηνελαίου με εκχύλιση. Το κατάλοιπο της διαδικασίας αυτής είναι το πυρηνόξυλο, υλικό με εμπορική αξία αφού χρησιμοποιείται για θέρμανση.

Από τις πρώτες κιόλας εφαρμογές, που πραγματοποιήθηκαν, δεν υπήρξαν βασικές διαφορές όσον αφορά στην ποσότητα του παραγόμενου ελαιόλαδου. Το κύριο μειονέκτημα όμως αυτής της μεθόδου είναι η μεγάλη ποσότητα ζεστού νερού που απαιτείται και συνεπώς η μεγάλη παραγωγή υγρών αποβλήτων.

Διάγραμμα της διαδικασίας που ακολουθείται για την εξαγωγή του ελαιόλαδου με την χρήση 3-φασικού συστήματος.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Φυγοκεντρικά συστήματα δύο φάσεων

Τα τελευταία χρόνια, εμφανίστηκε στην αγορά 2-φασικό σύστημα παραγωγής ελαιολάδου (αποκαλούμενο επίσης και "οικολογικό σύστημα") από την εταιρία Westfalia Separator A.G. Βασική διαφορά των 2-φασικών συστημάτων από τα 3-φασικά είναι ότι ο φυγοκεντριτής δεν χρειάζεται αραίωση της ελαιοζύμης με νερό και τη διαχωρίζει τελικά σε δύο μέρη σε αντίθεση με τα 2-φασικά στα οποία για την παραλαβή του ελαιολάδου από τον ελαιόκαρπο απαιτείται αραίωση της ελαιοζύμης με μεγάλη ποσότητα νερού. Με τη νέα αυτή μέθοδο τα τελικά προϊόντα είναι το ελαιόλαδο και ο ελαιοπυρήνας στον οποίο ενσωματώνονται τα απόνερα (2POMW). 

Διάγραμμα της διαδικασίας που ακολουθείται για την εξαγωγή του ελαιόλαδου με την χρήση 2-φασικού συστήματος.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Το σημαντικότερο πλεονέκτημα του συστήματος είναι η μειωμένη κατανάλωση νερού και η έλλειψη υγρών αποβλήτων, το πρόβλημα όμως της διαχείρισης των αποβλήτων μετατοπίζεται από τα υγρά στα στερεά απόβλητα.

Υπολογίζεται ότι για κάθε κιλό επεξεργασμένου ελαιόκαρπου παράγονται 800 κιλά υγρής ελαιοπυρήνας. Σοβαρό όμως μειονέκτημα της μεθόδου είναι ότι η ελαιοπυρήνα που προκύπτει (alperujo) έχει αυξημένη υγρασία και είναι δύσκολη στο χειρισμό, στη μεταφορά και την επεξεργασία. Επιπλέον, ξηραίνεται με αργό ρυθμό και έχει υψηλό ρυπαντικό φορτίο.

Συγκριτικά, η 2-φασική επεξεργασία παρουσιάζει τα εξής πλεονεκτήματα σε σχέση με τα 3-φασικά συστήματα:

  • έχει διαπιστωθεί ότι το ελαιόλαδο που παράγεται από τα 2-φασικά ελαιοτριβεία είναι καλύτερης ποιότητας, έχει υψηλότερη οξειδωτική σταθερότητα και καλύτερα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά.
  • δεν απαιτείται η προσθήκη επιπλέον ποσοτήτων νερού για την παραγωγή της ελαιόπαστας ελαττώνοντας έτσι το λειτουργικό κόστος της εγκατάστασης. Η απαίτηση των 2-φασικών συστημάτων σε ενέργεια είναι μικρότερη, λόγω της μικρότερης ποσότητας ελαιόπαστας που πρέπει να επεξεργαστεί
  • δεν απαιτείται επιπλέον φυγοκεντρωτής για την επεξεργασία των φυτικών υγρών που παράγονται, καθώς αυτά ανακυκλώνονται
  • στα 3-φασικά συστήματα πριν τη δεύτερη φυγοκέντριση απαιτείται η ανάμιξη των φυτικών υγρών και του ελαιόλαδου. Πτητικά συστατικά είναι πιθανόν να δημιουργήσουν κολλώδες ίζημα στον φυγοκεντριτή.
  • η κατασκευή του 2-φασικού φυγοκεντριτή είναι λιγότερο περίπλοκη, κάνοντάς τον πιο αξιόπιστο λειτουργικά και περισσότερο οικονομικό από τον 3- φασικό.

Παρόλα αυτά υπάρχουν και μερικά μειονεκτήματα του 2-φασικού συστήματος έναντι των 3-φασικών. Τα κυριότερα είναι τα εξής:

  • η 2-φασική τεχνολογία επεξεργασίας ελαιόλαδου, ουσιαστικά μετατοπίζει το πρόβλημα των αποβλήτων που παράγονται από τα ελαιοτριβεία, στις ραφιναρίες. Η ελαιόπαστα που παράγεται πρέπει να υποστεί επεξεργασία για την εξαγωγή του ελαίου που περιέχει, με συχνά αρκετά δαπανηρές σε ενέργεια και κόστος διαδικασίες.
  • τα απόβλητα των 2-φασικών ελαιοτριβείων (2POMW) είναι μια σχετικά νέα μορφή αποβλήτων η οποία δεν έχει πλήρως χαρακτηρισθεί και μελετηθεί. Γενικά πάντως έχει διαπιστωθεί ότι πρόκειται για απόβλητα με υψηλό COD, υψηλό δείκτη θολότητας, είναι πλούσια σε λίπη, ξηρό περιεχόμενο, και φαινόλες.
  • τα 2POMW περιέχουν 55-70% υγρασία, ενώ το στερεό υπόλειμμα των παραδοσιακών πιεστηρίων περιέχουν μόλις 20-25% και των 3-φασικών 40-45%. Αυτό το χαρακτηριστικό των αποβλήτων τα καθιστά ασταθή στο χειρισμό, τη μεταφορά και την αποθήκευσή τους.

Σύγκριση μεθόδων εξαγωγής ελαιόλαδου

Όπως προαναφέρθηκε, στην ευρύτερη περιοχή της Μεσογείου, εφαρμόζονται κυρίως τρεις διαφορετικές επεξεργασίες για την παραλαβή του ελαιόλαδου. Η παραδοσιακή μέθοδος με την χρήση υδραυλικών κυρίως πιεστηρίων, η 2-φασική και η 3-φασική διαδικασία με χρήση πολλών φυγοκεντρικών διαχωριστήρων στη σειρά. Ένα κοινό χαρακτηριστικό όλων των παραπάνω συστημάτων επεξεργασίας είναι ότι δεν υπάρχουν ουσιαστικά μεγάλες διαφορές σε ότι αφορά στην ποσότητα του παραγόμενου ελαιόλαδου. Υπάρχουν όμως σημαντικές διαφορές ως προς την ποσότητα, το είδος και συνεπώς τα χαρακτηριστικά των αποβλήτων που παράγονται. Επιγραμματικά αναφέρονται τα κύρια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των μεθόδων.

Παραδοσιακό σύστημα

Πλεονεκτήματα

  • Σημαντικά μικρότερο κόστος αγοράς
  • Μικρότερο ποσοστό υγρασίας στον ελαιοπυρήνα
  • Κόστος αντικατάστασης ελαιοσφυρίδων
  • Κατασκευασμένα από σίδηρο

Μειονεκτήματα

  • Μεγάλο κόστος εργατικών
  • Μικρή απόδοση σε ελαιόλαδο

 Φυγοκεντρικό σύστημα 3-φάσεων

Πλεονεκτήματα

  • Μικρότερη απαίτηση σε εργατικά χέρια
  • Αυτοματοποιημένη λειτουργία
  • Μεγαλύτερη απόδοση σε ελαιόλαδο
  • Εξασφαλίζει συνθήκες για τήρηση της καθαριότητας σε όλη την παραγωγική γραμμή

Μειονεκτήματα

  • Μεγαλύτερο κόστος αγοράς, εγκατάστασης και συντήρησης του απαιτούμενου εξοπλισμού
  • Απαιτείται εξειδικευμένο προσωπικό
  • Μεγαλύτερη απαίτηση σε ηλεκτρική ενεργεία και νερό
  • Παρουσιάζει αραίωση των φυσικών αντιοξειδωτικών και συνεπώς μείωση του ποσοστού τους το οποίο παραμένει στο ελαιόλαδο

 Φυγοκεντρικό σύστημα 2-φάσεων

Πλεονεκτήματα

  • Παράγεται πολύ μικρότερη ποσότητα υγρών αποβλήτων
  • Η ποιότητα του παρθένου ελαιόλαδου είναι ανώτερη από εκείνη των τριών φάσεων κυρίως σε ότι αφορά την περιεκτικότητα σε πολυφαινόλες και αντιοξειδωτικά.

Μειονεκτήματα

  • Ο ελαιοπυρήνας που παράγεται έχει μεγάλη περιεκτικότητα σε υγρασία (55 – 65%)
  • Η επεξεργασία του αποβλήτου για την εξαγωγή ελαίου είναι δύσκολη. Προκειμένου η ελαιοπυρήνα να επεξεργαστεί σε πυρηνελαιουργείο, πρέπει η υγρασία της να ελαττωθεί από 50-65% σε μόλις 11%. Η δαπάνη για την εγκατάσταση κατάλληλων ξηραντηρίων και τα καύσιμα που απαιτούνται για τη μείωση της υγρασίας είναι δυσβάστακτη και για το λόγο αυτό η ελαιοπυρήνα μένει πολλές φορές ανεπεξέργαστη και διατίθεται στο περιβάλλον ως έχει.
  • Λόγω αυτής της αδυναμίας μετατροπής των υφιστάμενων πυρηνελαιουργείων σε μονάδες ικανές να επεξεργάζονται την ελαιοπυρήνα του decanter των δύο φάσεων, η αφυδάτωση της επιτυγχάνεται με δεύτερη και πολλές φορές τρίτη φυγοκέντριση για την παραγωγή αποξηραμένης ελαιοπυρήνας (Exhausted foot cake –EFC),

Ο πίνακας που ακολουθεί παρουσιάζει τις βασικότερες διαφορές μεταξύ των τριών διαδικασιών σε ότι αφορά την ποσότητα των παραγόμενων αποβλήτων.

ΠΙΝΑΚΑΣ. Βασικές διαφορές μεταξύ των συστημάτων εξαγωγής ελαιολάδου

Αυτό που παρατηρείται με βάση τον παραπάνω πίνακα, είναι ότι τι 2-φασικό σύστημα παράγει μεγαλύτερες ποσότητες στερεού υπολείμματος, παράγοντας ταυτόχρονα και μικρότερες ποσότητες υγρών αποβλήτων με χαμηλότερο ρυπαντικό φορτίο. Είναι επίσης αξιοσημείωτη η διαφορά στην περιεκτικότητα των πολυφαινολών, η συγκέντρωση των οποίων είναι σαφώς μικρότερη στο ελαιόλαδο που προέρχεται από την 3-φασική τεχνολογία. Αυτό οφείλεται στις μεγάλες ποσότητες νερού που απαιτείται να προστεθεί σε αυτή την επεξεργασία.


Κείμενα και εικόνες από τη Μεταπτυχιακή διατριβή "Μέθοδοι επεξεργασίας υγρών και στερεών αποβλήτων ελαιοτριβείων", Χρυσή Βολικάκη. Πολυτεχνείο Κρήτης, Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος