Zucchero
Proprietà e produzione dello zucchero
Come zucchero per antonomasia s'intende il saccarosio, disaccaride formato dalla condensazione di una molecola di fruttosio con una molecola di glucosio.
Lo zucchero è un prodotto bianco, cristallino, stabile all'aria, le cui soluzioni ruotano a destra il piano della luce polarizzata. Molto solubile in acqua fredda (200%) e in acqua calda (500%), lo zucchero è assai poco nell'etanolo (0,7%), in piridina e glicerina. Non riduce il liquido di Fehling e per idrolisi con acqua a opera di specifici enzimi o di acidi dà una miscela equimolecolare di glucosio e fruttosio.
Da dove si ricava lo zucchero?
Lo zucchero si ricava correntemente dalla canna da zucchero (Saccharum officinarum), che ne contiene dal 15 al 20%, o dalla bietola (Beta vulgaris) che ne contiene intorno al 14-17% nella radice fittonante.
Altre possono essere tuttavia le fonti di estrazione del saccarosio e tra queste si possono citare:
- la pianta da datteri (Phoenix dactylifera), che cresce in Africa e in India;
- Arenga saccharifera, albero originario delle Indie orientali;
- Borassus flabellifer, che cresce nell'India orientale;
- il sorgo zuccherino (Sorghum saccharatum), graminacea originaria dell'Africa tropicale;
- l'acero del Canada (Acer saccharinum), un tempo largamente sfruttato per ottenere zucchero.
Produzione dello zucchero di bietola
Si sono sviluppati molti e svariati processi di estrazione dello zucchero dalla bietola sempre basati sulla diffusione dello zucchero nell'acqua per effetto osmotico.
In questo modo, infatti, si lascia passare lo zucchero attraverso la membrana delle cellule della bietola, mentre le sostanze ad alto peso molecolare, che non possono diffondere, rimangono nella bietola e non inquinano gravemente il liquido zuccherino ottenuto.
La tendenza attuale è quella di realizzare processi continui tali da ridurre al minimo la necessità di manodopera: la prima operazione consiste nel ricevimento delle bietole; essa è ormai concepita in modo tale da consentire di scaricare in brevissimo tempo, mediante potenti elevatori, enormi quantità di radici in apposite vasche di cemento (sili).
Da questi le bietole vengono trasportate con acqua alle lavatrici che, mediante energico strofinio con spazzole a cilindro, asportano in corrente d'acqua le impurità e i corpi estranei. Prima di essere inviate alle tagliatrici le bietole vengono pesate con bilance automatiche.
Il perfetto funzionamento delle tagliatrici ha grande importanza, perché da esso dipende la regolarità di spessore delle fettucce: quanto più è ridotto il loro spessore tanto più rapida è la diffusione del succo cellulare, ma d'altra parte maggiore sarà il numero delle cellule lacerate e quindi maggiore il non-zucchero che passerà nel sugo. La tagliatrice è costituita da un complesso di apposite lame taglienti (coltelli) che riducono le bietole in fettucce di sezione triangolare.
Le operazioni finora descritte si possono definire preparatorie, in quanto il vero processo di estrazione dello zucchero ha inizio con la diffusione. Le membrane delle cellule sono praticamente impermeabili al succo cellulare, ma se si riscaldano le fettucce a 60 °C la membrana di natura cellulosica si contrae e diventa permeabile al succo cellulare che così può diffondere. Questo processo di diffusione può essere condotto in modo periodico o discontinuo e in modo continuo.
Il primo metodo è il più antiquato ma ancora piuttosto in uso: esso utilizza dei grossi serbatoi cilindrici. Durante la lavorazione, che viene condotta a rotazione, un diffusore è in fase di caricamento, un secondo è in fase di scarico, mentre gli altri sono in fase di iniziale o avanzata diffusione.
I diffusori sono collegati tra loro in modo che l'acqua di diffusione entri dall'ultimo diffusore per uscire dal primo, ossia abbandoni le fettucce più esaurite (code) per passare via via nelle fettucce più fresche (testa), secondo il principio delle estrazioni (con arricchimento progressivo) in controcorrente.
Metodo più moderno è quello della diffusione continua. Esso si basa essenzialmente sull'utilizzo di un particolare apparecchio che agisce praticamente in modo automatico e realizza un flusso in controcorrente tra acqua estraente e fettucce di bietola. Esistono diversi tipi di diffusori continui: orizzontali, verticali, che realizzano il trasporto delle fettucce con coclee, nastri trasportatori, ecc.
Avvenuta la diffusione si ottengono il sugo greggio da una parte e le fettucce esaurite, o polpe, dall'altra. Queste ultime vengono pressate e il succo fuoriuscito rientra nel ciclo di diffusione. Le polpe pressate vengono essiccate e poi utilizzate nell'alimentazione del bestiame.
Il sugo greggio viene filtrato meccanicamente con un filtro o depolpatore a tamburo e poi riscaldato a 80-85 °C per insolubilizzare le sostanze azotate in esso presenti (coagulazione termica), dopo di che il sugo viene sottoposto alla defecazione che si effettua in vasche apposite per addizione dell'1,5-2% di latte di calce.
In tal modo si crea un ambiente alcalino che provoca la precipitazione degli acidi per salificazione, delle pectine e degli albuminoidi per insolubilizzazione. Dalla defecazione si ottiene un corpo di fondo molto efficace come emendante e concime dei terreni agrari.
Il sugo defecato è ricco di calce; se venisse filtrato, inoltre, si perderebbe molto zucchero come saccarato di calcio insolubile. Per eliminare il calcio si invia il sugo nei saturatori, una sorta di serbatoi muniti di tubi di adduzione di anidride carbonica con la quale si precipita il calcio.
Dopo la filtrazione il liquido (sugo leggero) ha una concentrazione di 10-15° Brix e deve essere concentrato a sugo denso (65-68° Brix). Per gradi Brix (o Balling) si intende la quantità di zucchero di 100 g di soluzione acquosa.
Sempre più spesso prima della concentrazione lo si sottopone a una deionizzazione con resine scambiatrici di ioni che lo purificano ulteriormente riducendo la formazione finale di un prodotto di scarto (melasso).
La concentrazione viene poi condotta mediante evaporatori a fascio tubiero a multiplo effetto ed esattamente controllata nella temperatura per evitare la caramellizzazione.
Il sugo denso viene infine "cotto" in batterie di bolle, recipienti a doppio fondo di forma cilindrica a fondo conico. Dalle prime bolle, dopo opportuna concentrazione a 80-85° Brix (prima cotta), si ottiene, previa cristallizzazione in appositi recipienti detti cristallizzatori (maturazione), Io zucchero di primo getto separato per centrifugazione (turbinaggio) da un liquido denso chiamato scolo bianco. Lo scolo bianco serve per una seconda cotta previa addizione di sugo denso.
Dalla concentrazione di questa miscela si ottiene con lo stesso metodo zucchero greggio di secondo getto e scolo verde e infine riconcentrando il filtrato si ottiene zucchero greggio di terzo getto e melasso. Quest'ultimo è un liquido denso dal quale non è possibile cristallizzare zucchero.
Lo zucchero greggio di secondo e terzo getto si presenta in cristalli di colore giallastro mentre quello di primo getto, se si è operato opportunamente, può essere commerciato tal quale, e la resa in greggio può arrivare all'80-90% del saccarosio originariamente contenuto nelle bietole.
Prima di essere inviato al magazzino lo zucchero delle centrifughe va raffreddato, setacciato e mescolato e quindi insaccato o conservato alla rinfusa in appositi magazzini.
Raffinazione dello zucchero
La depurazione dello zucchero greggio di secondo e terzo getto dal non-zucchero che aderisce a esso viene effettuata nelle raffinerie.
Lo zucchero cristallino greggio viene ridisciolto in acqua in modo da ottenere uno sciroppo di concentrazione 60-65° Brix e versato in vasche munite di agitatore e mantenute a 80-90 °C dove viene addizionato di carbone vegetale attivo che assorbe le sostanze coloranti. Lo sciroppo zuccherino viene così filtrato e si decolora.
Quindi lo sciroppo decolorato entra nelle bolle di cottura; le ulteriori operazioni sono simili a quelle proprie dello zuccherificio e lo zucchero, dopo il turbinaggio, può subire essiccazione in tamburo e grossolana frantumazione (zucchero pilé) oppure può essere finemente macinato e setacciato (zucchero semolato).
Il ciclo di lavorazione sopra descritto a tre getti con raffinazione del prodotto di secondo e terzo getto è puramente indicativo e può subire profonde varianti.
Produzione dello zucchero di canna
Il 90% dello zucchero di bietola è prodotto in Europa. Nei paesi tropicali invece è largamente diffusa la coltivazione e la lavorazione della canna da zucchero per la quale l'estrazione del sugo greggio mediante diffusione non risulta conveniente.
La canna è perciò immessa negli sfioratori (mulini a cilindri orizzontali) che la riducono in bagassa, cioè in una massa finemente spezzettata; questa viene quindi spremuta in mulini a cilindri per estrarne il sugo. Il resto del processo è pressoché simile a quello di produzione dalla bietola.
Saccaroderivati
La produzione mondiale di zucchero è molto aumentata negli ultimi anni ed è superiore al fabbisogno: è per tale motivo che si cerca ovunque di assorbire lo zucchero in eccesso anche producendo saccaroderivati con vari usi (detersivi biodegradabili, plastificanti, ecc.). Tra i maggiori paesi esportatori sono da ricordare Cuba e l'America Latina.
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