Influenza del contenuto di umidità, della temperatura e del tempo sugli acidi grassi liberi nell'olio di palma grezzo immagazzinato

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 9846 (2022) Citare questo articolo

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Conseguentemente all’importanza dell’olio di palma grezzo (CPO) per le industrie di trasformazione alimentare globali e alla necessità di garantire la qualità del CPO. È stato sviluppato un modello cinetico che descrive i cambiamenti degli acidi grassi liberi (FFA) nel CPO immagazzinato industrialmente. Il CPO FFA è un noto indicatore del deterioramento del CPO. In questo lavoro è stato studiato l'effetto del contenuto di umidità iniziale, della temperatura di conservazione e del tempo sugli FFA CPO. Nello specifico, sono stati sviluppati modelli statistici multi-regressione per le variazioni degli FFA e del contenuto di umidità (MC) con valore P <0,05 o intervallo di confidenza del 95%. Si è scoperto che il CPO FFA aumenta con un aumento del contenuto di umidità, della temperatura e del tempo nel loro termine lineare e rispetto alle diminuzioni nel loro termine quadratico e all'interazione tra contenuto di umidità e temperatura. È stato inoltre riscontrato che il CPO MC diminuisce con l'aumento della temperatura e del tempo e aumenta nel termine quadratico della temperatura. Tuttavia, mentre il modello per CPO FFA, basato sul test F di Fisher: \({\mathrm{F}}_{\mathrm{model}}(6.80)<{\mathrm{F}}_{95\mathrm{\ %}}(19.30)\), non ha mostrato alcuna mancanza di adattamento; quello del CPO MC ha mostrato una mancanza di adattamento, \({\mathrm{F}}_{\mathrm{model}}(13.67)\nmeno {\mathrm{F}}_{95\mathrm{\%}} (4.39)\). Inoltre, sulla base dell'inferenza del modello statistico, sono stati sviluppati anche i relativi modelli cinetici. Mentre il CPO FFA cinetico, risultato essere un modello cinetico di semiordine, e gli altri suoi modelli ausiliari hanno mostrato un ottimo adattamento (R2 {0,9933–0,8614} e RMSE {0,0020–3,6716}); quello di CPO MC era un modello cinetico del primo ordine scarsamente adattato (R2 {0,9885–0,3935} e RMSE {0,0605–17,8501}).

L'olio di palma, l'olio vegetale più prodotto al mondo1, è comunemente utilizzato nella sua forma grezza o raffinata nell'industria di trasformazione alimentare. Contribuisce in modo significativo al prodotto interno lordo (PIL) di Indonesia, Malesia, Guatemala, Nigeria e Brasile2. Commercialmente, l'olio di palma grezzo (CPO) viene normalmente prodotto in grandi quantità mediante estrazione a umido (cioè arricchita con acqua) dai suoi frutti, privati ​​dei grappoli di frutta fresca (FFB)3. A titolo illustrativo, l'azienda di palma da olio di Okomu lavora 60 tonnellate di FFB/ora (ovvero circa 13,2 tonnellate di CPO all'ora, per un'estrazione efficiente del 22%4 tramite questo metodo5. Questa produzione su larga scala è essenziale per soddisfare la domanda di CPO. Inoltre, per affrontare anche la variazione stagionale del raccolto di FFB, il CPO prodotto viene immagazzinato in serbatoi a tetto fisso6 con estrattore di umidità installato, a una temperatura moderata per mantenere la viscosità ragionevolmente bassa7.Normalmente il CPO viene alimentato dalla linea di produzione a circa 90 ℃ allo stoccaggio serbatoio, viene raffreddato naturalmente e mantenuto entro 35–55 ℃ da uno scambiatore di calore. Le condizioni del processo di estrazione a umido (ovvero ~ 90–140 ℃ e contenuto di umidità (MC) >> 3%8) e la temperatura di stoccaggio facilitano un aumento del Acido grasso libero CPO (FFA), dovuto all'idrolisi di varie molecole di trigliceridi, digliceridi e monogliceridi. Queste molecole sono costituite da gliceroli attaccati a circa il 50% di acidi grassi saturi (principalmente ~ 44% palmitico e 5% acido stearico), 40% acidi grassi monoinsaturi (principalmente acido oleico) e 10% di acidi grassi polinsaturi (acidi linoleici)9. L'idrolisi di queste molecole di trigliceridi contribuisce in diverse parti all'aumento degli FFA10. Tuttavia, un basso valore FFA (2–5%), tra gli altri standard (come contenuto di umidità e impurità (0,15–0,30%), indice di candeggiabilità (2,1–2,8), colore (arancione–rosso), ecc.8,11, 12,13,14) è un importante standard di garanzia della qualità per le vendite globali di CPO. Di solito il contenuto di FFA, umidità e impurità sono un indicatore degli altri standard15. Pertanto, per prevenire il deterioramento del CPO oltre il valore FFA standard, il CPO immagazzinato viene continuamente essiccato con l'aspiratore e venduto rapidamente.

È stato riportato che la formazione di FFA è influenzata dal MC e dalla temperatura dell'olio vegetale e dei lipidi conservati16. Zhang et al.10 hanno riferito che all'aumentare della temperatura, la degradazione percentuale dei costituenti dei trigliceridi CPO in FFA è tale che i trigliceridi con acido linoleico > stearico > oleico > palmitico. Tuttavia va notato che ci sono più trigliceridi con catene palmitiche rispetto ad altri costituenti dei trigliceridi e come tale l'acido palmitico influenza in modo significativo gli FFA CPO. Anche Almeida et al.17 e Taluri et al.18 hanno riferito che la temperatura di conservazione ha influenzato rispettivamente gli FFA del CPO e dell'olio d'oliva. Inoltre, Lin et al.19 hanno riportato un modello cinetico per la formazione di FFA nei lipidi estratti dalle mandorle conservate, tenendo conto dell'influenza dell'umidità relativa e della temperatura. Sebbene sia stato evidenziato dalla letteratura che il MC e la temperatura dell'olio vegetale immagazzinato aumentano il valore degli FFA, non esistono tuttavia rapporti su un modello cinetico per prevedere le variazioni del CPO FFA sulla base di questi due fattori di stoccaggio evidenziati. Questo modello, una volta sviluppato, faciliterebbe la simulazione, il monitoraggio e il controllo degli FFA nel CPO immagazzinato a livello industriale. La dinamica degli FFA nell'olio vegetale può essere studiata attraverso i reagenti (cioè la reazione del gliceride e delle molecole d'acqua), l'Eq. (1)20,21,22,23,24. Tuttavia, le misurazioni con questo approccio richiedono l'analisi simultanea di gliceridi, acqua e FFA, utilizzando apparecchiature costose e complesse come la gascromatografia, la cromatografia liquida e l'HPLC25,26,27. Pertanto un approccio semplificato basato sul prodotto (cioè variazione di CPO FFA, \(\mathrm{\%}\Delta \mathrm{FFA}\) tramite il metodo di titolazione), l'Eq. (2) è considerato in questo lavoro. Inoltre, l’approccio di sviluppo del modello per l’Eq. (1) suggerisce che sia più complesso dell’Eq. (2), in quanto può costituire molteplici sottoequazioni del processo di idrolisi20, e come tale più variabili. Dove, \({\mathrm{r}}_{\mathrm{FFA}}\) è la reazione cinetica, \({\mathrm{y}}_{\mathrm{FFA}}=\mathrm{\%} \Delta \mathrm{FFA}\), \(\mathrm{k}\) è la costante di reazione, \(\mathrm{n}\) è l'ordine di reazione, \(\mathrm{i}\) è lo specifico la molecola di gliceride considerata, \({\mathrm{x}}_{\mathrm{gly},\mathrm{i}}\) e \({\mathrm{x}}_{\mathrm{water}}\) sono le composizioni di gliceridi e acqua nel CPO.