Tecnologia di Produzione Oli Essenziali Agrumari

L'emulsione proveniente dalle raffinatrici, non contiene più frammenti solidi grossolani e rende semplice l'operazione di centrifugazione, mediante la quale non solo si separa l'acqua dall'olio ma si eliminano anche, contemporaneamente, le impurità ancora in sospensione, dette comunemente "fanghi".

Il tipo di centrifuga più diffuso è quello a dischi tronco-conici; l'emulsione acqua-essenza viene convogliata al separatore centrifugo dove si separa nelle diverse fasi che si dispongono concentricamente entro il tamburo, secondo la differenza di peso specifico. I sedimenti solidi si depositano alla periferia del tamburo, che dev'essere periodicamente pulito, mentre l'acqua e l'essenza pervengono a due differenti punti di scarico.
Per evitare l'arresto della centrifuga, necessario per consentire l'eliminazione dei fanghi sono utilizzate centrifughe che permettono lo scarico automatico dei fanghi, quando questi hanno raggiunto una certa quantità.
Queste centrifughe sono provviste di un dispositivo idrodinamico che consente il momentaneo spostamento del fondo del tamburo con conseguente scoprimento di un certo numero di fori o finestre sulla periferia, predisposti per l'espulsione dei solidi accumulatisi. Quando i fanghi sono stati espulsi, le finestre si chiudono e il trattamento riprende. L'espulsione è quasi istantanea, e in questa fase la macchina continua a ruotare a piena velocità.
E' buona norma installare coppie di separatori disposti in serie, così da effettuare l'eliminazione della maggior parte dei fanghi e la separazione dell'acqua nel primo apparecchio (autopulitore) e completare poi la brillantatura dell'essenza, cioè la quasi totale eliminazione di ogni traccia di acqua e di fanghi, nel secondo apparecchio, che può essere del tipo a dischi, con pulizia manuale del tamburo, o meglio ancora una supercentrifuga del cosidetto tipo a "candele".
Generalmente il separatore del secondo stadio ha una velocità di rotazione del tamburo superiore a quella del primo. Poiché l'acqua separata dall'emulsione discioglie una piccola parte dei componenti ossigenati dell'essenza e contiene sempre un piccolo quantitativo di olio essenziale sotto forma di emulsione, essa viene riciclata negli estrattori e rinnovata solo alcune volte al giorno; in tal modo, visto che una volta che si è saturata di componenti ossigenati l'acqua non ne discioglie più, si elimina una causa di decadimento qualitativo dell'olio, e si può recuperare per distillazione, alla fine del ciclo di lavoro, l'essenza rimasta emulsionata nell'acqua.
Di contro, il riciclo può comportare inconvenienti quali :
possibilità di sviluppo di flora batterica con conseguenze negative per la qualità dell'essenza
possibilità d'intasamento degli ugelli degli estrattori, per residui solidi in sospensione o per formazione di flocculi colloidali con conseguente diminuzione della resa di recupero dell'essenza
Il riciclo delle acque provenienti dai separatori centrifughi viene realizzato avviando l'acqua stessa in un sistema costituito da 3 o più vasche di decantazione collegate tra di loro secondo il principio dei vasi fiorentini.

Nella prima vasca restano le maggiori quantità di sostanze solide e mucillaginose non separate per centrifugazione, mentre agli estrattori è avviata, mediante pompa, l'acqua dell'ultima vasca. Periodicamente, ed, in ogni caso, almeno alla fine di ogni turno di lavoro, l'acqua di tutte le vasche o per lo meno quella della prima vasca, è sottoposta a distillazione in corrente di vapore per il recupero dell'olio essenziale. Ovviamente quest'ultima operazione viene fatta se c'è un tornaconto economico: pertanto è un'operazione costante nelle aziende che trasformano limoni o mandarini, mentre non viene praticamente eseguita nel caso di lavorazione delle arance.
Gli oli essenziali sono facilmente soggetti ad alterazioni in conseguenza di reazioni chimiche provocate o catalizzate dall'ossigeno atmosferico, dalla luce, dal calore, da tracce d'umidità e dall'azione di alcuni metalli, in particolare rame e ferro. E' pertanto necessario che essi siano immagazzinati nelle condizioni più idonee ad assicurare una prolungata conservazione dei caratteri organolettici ed analitici che ne determinano il valore commerciale.
Tali condizioni sono:

• assenza pressoché assoluta di acqua nell'olio essenziale;
• impiego di contenitori d'acciaio inossidabile;
• completo riempimento dei contenitori per evitare il contatto dell'essenza con l'aria;
• immagazzinamento a temperatura vicina a zero gradi.

L'eliminazione quasi completa dell'acqua si consegue con una accurata centrifugazione; la disidratazione si raggiunge per trattamento con solfato di sodio anidro.
Per ovviare al contatto dell'essenza con l'aria, i recipienti dovrebbero essere mantenuti sempre pieni. Se ciò non fosse possibile, è consigliabile introdurre in essi un gas inerte (azoto o meglio anidride carbonica). L'anidride carbonica può esser immessa nei recipienti sotto forma di gas o, in maniera più semplice, sotto forma di ghiaccio secco.
Durante l'immagazzinamento le essenze hanno tendenza a separare e depositare al fondo prodotti insolubili, di natura cerosa, che possono esser eliminati per centrifugazione. La precipitazione è, agevolata dalle basse temperature. Un semplice sistema per allontanare il materiale ceroso consiste nell'impiegare serbatoi sviluppati più in altezza che in larghezza, a fondo conico e muniti di tre o più rubinetti posti ad altezze diverse. Dopo la separazione spontanea delle cere, l'essenza viene prelevata dal rubinetto più alto e successivamente dagli altri fino ad arrivare allo strato ceroso che viene raccolto a parte e separato per centrifugazione. Il rubinetto di fondo, oltre che a vuotare completamente il serbatoio, può servire per eliminare le piccole frazioni di acqua che durante l'immagazzinamento possono essersi separate dall'essenza.

Essenze distillate

L'apparecchio attualmente più utilizzato è costruito in acciaio inossidabile e consiste di tre parti fondamentali: la caldaia, il condensatore e i separatori di raccolta.
Nella caldaia, che ha fondo emisferico e duomo cilindrico, si trova un anello circolare bucherellato, raccordato alla linea di distribuzione del vapore. Il condensatore è un refrigerante a serpentina o a fascio tubiero, raffreddato ad acqua, mentre il separatore è formato da due grandi cilindri di vetro muniti di rubinetti al fondo e di valvole di sfiato nella parte superiore.
Il vuoto, che viene ottenuto mediante una pompa ad anello liquido, è regolato in modo da far avvenire la distillazione ad una temperatura non superiore ai 45-55°C.
La caldaia viene caricata del liquido da distillare per gravità o sfruttando il vuoto precedentemente formato nell'apparecchio: la quantità di liquido introdotto ogni volta non deve superare il 50 % del volume totale della caldaia. Ultimato il carico, si chiude la valvola di entrata del prodotto, si fa il vuoto e infine si apre la valvola d'entrata del vapore. La quantità di vapore immessa dev'essere modesta, e la pompa del vuoto deve restare in moto per tutto il tempo della distillazione.
Nei separatori si raccoglie il distillato, costituito da acqua ed essenza che si separano per gravità in due diversi strati. Eliminato il vuoto dal primo separatore, si scarica l'acqua mediante il rubinetto di fondo e quindi si raccoglie l'essenza. Durante questa operazione la distillazione continua, e il distillato si raccoglie nel secondo separatore.
La distillazione di ogni carico dura in media 60-90 minuti, secondo la quantità di essenza presente. Generalmente i distillatori hanno una capacità di 600 o 1.000 l.
In seguito, sono stati realizzati apparecchi continui per il ricupero dell'olio essenziale per distillazione.

I vantaggi di questi apparecchi, rispetto a quelli discontinui, precedentemente descritti, sono molteplici:

L'apparecchio è costituito da 4 parti principali ed il suo funzionamento è basato sul seguente principio: una pompa di alimentazione introduce il liquido da sottoporre a distillazione in uno scambiatore di calore a fascio tubiero nel quale il prodotto in entrata viene riscaldato in controcorrente dal liquido esausto residuo della distillazione; dallo scambiatore di calore il prodotto, passa alla colonna di distillazione e cadendo dall'alto verso il basso viene a contatto, in controcorrente, con il vapore che entra dal fondo della colonna stessa; il vapore trascina l'olio essenziale e la miscela viene raffreddata nel condensatore a serpentina, mentre il prodotto esausto ritorna nello scambiatore di calore.
Nei separatori si raccoglie il distillato costituito da acqua ed essenza, che si separano per gravità in due strati. Eliminando alternativamente il vuoto dai due separatori si procede alla eliminazione dell'acqua e al ricupero dell'olio essenziale. Tutta l'operazione avviene sotto vuoto, ottenuto mediante una pompa ad anello liquido.
L'essenza distillata è incolore, ha peso specifico più basso rispetto all'essenza estratta a macchina, potere rotatorio più elevato, più basso contenuto in aldeidi e non ha praticamente residuo fisso. Anche i caratteri organolettici sono nettamente differenti e inferiori rispetto all'essenza estratta a freddo. Tuttavia, se la distillazione è stata condotta con razionalità (bassa temperatura, prodotto di partenza non alterato, ecc.) si può ottenere un olio distillato di buona qualità.

Sono ottenuti per distillazione frazionata sotto vuoto spinto degli oli essenziali estratti a freddo.
In rapporto alla durata della distillazione e al modo in cui questa viene eseguita si possono ottenere essenze più o meno prive dei costituenti terpenici. Si ottengono così gli oli concentrati 3-4-5 volte, fino ad arrivare agli oli deterpenati. Dall'olio deterpenato, per ulteriore distillazione effettuata in condizioni alquanto diverse rispetto a quelle utilizzate per la semplice deterpenazione, si ottengono gli oli desesquiterpenati, cioè privati sia dei componenti terpenici sia dei componenti sesquiterpenici. 
La deterpenazione si fa avvenire in apposito distillatore costituito da:

La distillazione deve avvenire sotto vuoto spinto (inferiore a 15 mm) e continuare fino a che non si ha più distillato. Ciò significa che nella bolla sono rimasti soltanto i costituenti che non riescono ad attraversare la colonna di rettifica. Si tratta dei composti ossigenati, dei sesquiterpeni, delle sostanze cerose e colorate e di piccole tracce di terpeni; essi sono raccolti e travasati in altro distillatore simile al primo, ma più piccolo e praticamente privo di colonna di rettificazione.
Anche in questo apparecchio la distillazione avviene sotto vuoto spinto. Quando la distillazione procede con difficoltà, viene immesso nella bolla vapore vivo per completare la separazione dei costituenti volatili, mentre restano nella bolla i costituenti cerosi non volatili. Distillano così essenza ed acqua, che sono separate nel collettore. La distillazione viene continuata fino a quando passa solo acqua. Questa seconda distillazione può essere effettuata nello stesso apparecchio utilizzato per la prima, se convenientemente predisposto (possibilità d'intercettazione della colonna di rettificazione e seconda uscita dei vapori prossima alla base della colonna stessa).
Una terza fase del processo porta alla concentrazione finale voluta. Pertanto il distillato della seconda operazione, dopo essere stato accuratamente separato dall'acqua, viene ancora sottoposto a distillazione sotto vuoto spinto avendo cura di controllare continuamente l'operazione fino ad ottenere il prodotto desiderato. Il controllo si fa sottoponendo il distillato a vari saggi chimici e principalmente alla prova di solubilità in alcol a vari gradi di concentrazione.
Un modo più semplice di operare consiste nel raccogliere separatamente parti eguali di distillato e su di essi effettuare tutti i controlli analitici necessari.
In relazione ai risultati delle analisi vengono riunite le frazioni che hanno caratteri affini e rispondono ai requisiti richiesti.
Quello descritto è uno dei metodi impiegati per la produzione di essenze concentrate. Ma è da dire che quasi ogni produttore ha un proprio sistema, dettato dalla propria personale esperienza e da accorgimenti adottati per conciliare il duplice scopo di semplificare le operazioni ed ottenere i prodotti voluti.
Da quanto sommariamente descritto risulta che la tecnica di concentrazione degli oli essenziali presenta notevoli difficoltà, richiede una grande esperienza ed una profonda conoscenza della composizione delle essenze, dei punti di ebollizione dei diversi costituenti e del campo di distillazione dei differenti gruppi di componenti, per es. composti terpenici, composti ossigenati, cere.
Altri sistemi di preparazione di essenze concentrate deterpenate e sesquideterpenate sfruttano le proprietà che hanno alcuni solventi di solubilizzare i costituenti ossigenati, cerosi, pigmentati, ecc. e lasciare insolubilizzati i costituenti idrocarburici.