Φορητό σύστημα που λειτουργεί με μπαταρίες για τον προσδιορισμό της ελεύθερης οξύτητας στο παρθένο ελαιόλαδο

Η ποιότητα του παρθένου ελαιόλαδου επηρεάζεται από διαφορετικούς παράγοντες, όπως η τεχνική παραλαβής και το στάδιο ωρίμανσης του καρπού, καθώς επίσης από τις συνθήκες αποθήκευσης (φως και θερμοκρασία). Για τον προσδιορισμό της ποιότητας του ελαιόλαδού εκτιμάται ένας αριθμός παραμέτρων (λ.χ. η ελεύθερη οξύτητα και η τιμή του αριθμού υπεροξειδίων), καθώς και τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά. Η ελεύθερη οξύτητα είναι η πρώτη και σημαντικότερη παράμετρος για την ποιότητα του παρθένου ελαιόλαδού και η επίσημη μέθοδος για τον προσδιορισμό της είναι χημική (περιλαμβάνει τιτλοδότηση) και πρέπει να πραγματοποιείται σε εργαστήριο από εξειδικευμένο προσωπικό.
 

Το έργο αυτό έχει ως στόχο την ανάπτυξη μίας νέας τεχνικής για τον προσδιορισμό της ελεύθερης οξύτητας του παρθένου ελαιόλαδού, η οποία μπορεί να εφαρμοστεί εύκολα ως ένα φορητό ηλεκτρονικό σύστημα για επιτόπου γρήγορες και ακριβείς μετρήσεις από χειριστές χωρίς εξειδικευμένη εκπαίδευση. Αυτό επιτρέπει ακόμα και στις μικρότερες μονάδες παραγωγής και τυποποίησης (ελαιοτριβεία και συσκευαστικά κέντρα), τα οποία δεν δύνανται οικονομικά να έχουν ένα εσωτερικό εργαστήριο για αναλύσεις, να πραγματοποιήσουν επιτόπου μετρήσεις ελεύθερης οξύτητας, χωρίς το κόστος και τις χρονικές καθυστερήσεις που προκύπτουν από την αποστολή των δειγμάτων σε εξωτερικά εργαστήρια.
 

H τεχνική βασίζεται στη Φασματοσκοπία Ηλεκτροχημικής Εμπέδησης (EIS), τεχνική κατά την οποία εφαρμόζεται ημιτονοειδής τάση στο υπό δοκιμή δείγμα και εξετάζεται η εμπέδηση (σύνθετη αντίσταση) σε ένα εύρος συχνοτήτων. Στην περίπτωση αυτή, το υπό δοκιμή δείγμα είναι το εναιώρημα μεταξύ ενός υδρο-αλκοολούχου διαλύματος (60% αιθανόλη, 40% αποταγμένο νερό) και του δείγματος παρθένου ελαιόλαδού. Πραγματοποιήθηκαν προκαταρτικές δοκιμές με τη χρήση εμπορικής συσκευής μέτρησης της εμπέδησης (Agilent E4980A) σε εύρος συχνοτήτων 20 Hz – 2 MHz. Τα αποτελέσματα έχουν δείξει πως υπάρχει συσχέτιση μεταξύ της ελεύθερης οξύτητας του ελαιόλαδου και της ηλεκτρικής αγωγιμότητας που μετράται σε χαμηλές συχνότητες (< 10 kHz).
 

Έχει σχεδιαστεί και κατασκευαστεί ένα φορητό σύστημα για επιτόπου μετρήσεις της ελεύθερης οξύτητας του παρθένου ελαιόλαδου. Το σύστημα έχει διαστάσεις 11 x 15 x 5 εκ. και τροφοδοτείται με ρεύμα μέσω θύρας USB ή μπαταριών (3 αλκαλικές μπαταρίες AAA 1.5 V). Ο ηλεκτρονικός πίνακας, ο οποίος βασίζεται στον μικροελεγκτή STM32L152RCT6A της ST Microelectronics, έχει μία ενσωματωμένη οθόνη LCD για την προβολή των αποτελεσμάτων της μέτρησης, τέσσερα κουμπιά με τα οποία μπορεί να αλληλοεπιδράσει ο χρήστης και όλα τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα για τις ηλεκτρονικές μετρήσεις (ηλεκτρονικές μετρήσεις της εμπέδησης στα 200 Hz). Η εμπέδηση του δείγματος (15 mL υδρο-αλκοολούχου διαλύματος και 1 mL ελαιολάδου) γίνεται σε ένα φιαλίδιο Falcon των 50 mL, το οποίο έχει τροποποιηθεί για να φέρει και δύο ηλεκτρόδια από ανοξείδωτο χάλυβα (6 χιλ. διάμετρος, με απόσταση 12 χιλιοστών) για τις ηλεκτρικές μετρήσεις. Το σύστημα έχει βαθμονομηθεί και η καμπύλη βαθμονόμησης αποθηκεύεται στη μνήμη του μικροελεγκτή. Το σύστημα μπορεί να πραγματοποιήσει μετρήσεις ελεύθερης οξύτητας σε περίπου 30 δευτερόλεπτα.
 

Μετά την βαθμονόμηση, η μεθοδολογία επικυρώθηκε ενδοεργαστηριακά μέσω της πραγματοποίησης μετρήσεων σε ένα σετ 30 δειγμάτων παρθένου ελαιολάδου διαφορετικής προέλευσης, με τιμές ελεύθερης οξύτητας μεταξύ 0.18 και 4.5 (Grossi, M.; Palagano, R.; Bendini, A.; Riccò, B.; Servili, M.; García-González, D. L.; Toschi, T. G.; Design and in-house validation of a portable system for the determination of free acidity in virgin olive oil. Food Control, 2019, 104, 208-216). Η ακρίβεια του συστήματος αξιολογήθηκε μέσω της σύγκρισης των αποτελεσμάτων από την εφαρμογή του με τα αποτελέσματα της επίσημης μεθόδου για τα ίδια δείγματα. Βρέθηκε μία θετική συσχέτιση με την επίσημη μέθοδο (R_adj = 0.97) και ελήφθησαν ικανοποιητικά αποτελέσματα όσον αφορά το όριο ανίχνευσης (LOD), το όριο ποσοτικού προσδιορισμού (LOQ), την πιστότητα και την ακρίβεια.