Industria saccarifera

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1 Industria saccarifera

2 Lo ZUCCHERO rappresenta uno dei prodotti di base dell alimentazione umana ed è una materia prima fondamentale come: confectionery, ingrediente per la produzione dolciaria alimentare più in generale (domestica, artigianale e industriale) dolcificante per bevande di ogni tipo.

3 CARAMEL (chewy, toffee, fudge) CARAMELLE DURE LIQUIRIZIE PRODOTTI DI CONFETTERIA (con o senza zucchero) CHEWING GUM PRODOTTI AERATI GOMMOSE & GELATINE PRODOTTI BASSINATI (CONFETTI O DRAGEES) 2.4 Prodotti di panetteria, pasticceria, confetteria o biscotteria

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5 Lo zucchero comune (saccarosio) si produce industrialmente:

6 Lo zucchero si produce industrialmente da: canna da zucchero (Saccharum officinarum), una pianta perenne e gigante coltivata nelle regioni tropicali (che lo contiene immagazzinato nel fusto) barbabietola da zucchero (Beta vulgaris L. var. saccharifera L.), coltivata nelle zone temperate o fredde in aree popolate e ben sviluppate (nella quale si trova immagazzinato nella radice)

7 La canna da zucchero, sebbene abbia un contenuto zuccherino inferiore (14%) a quello della barbabietola (20%), rappresenta attualmente oltre il 60% della produzione mondiale di zucchero.

8 La Barbabietola da zucchero (Beta vulgaris L. var. saccharifera L.) ha due centri di origine: uno rappresentato dal bacino del Mediterraneo o dalle regioni steppiche dell'asia sud-occidentale ed il secondo ubicato nelle isole Canarie o del Capo Verde. La sua coltivazione (come pianta da orto) è antica ed era praticata da Greci e Romani. La sua importanza come pianta saccarifera risale al Settecento.

9 In Italia, per estrarre e per produrre industrialmente zucchero si utilizza esclusivamente la barbabietola, che viene coltivata soprattutto in Emilia Romagna, Abruzzo e Veneto, con una produzione totale che si aggira intorno a t annue.

10 Il saccarosio ricavato dalla barbabietola è identico a quello ottenuto dalla canna e la differenza che si riscontra tra i due è data unicamente dal genere delle loro impurità: il saccarosio di canna impuro è aromatico, mentre quello di barbabietola ha un fondo amaro. Differiscono inoltre fra loro i processi di estrazione e produzione industriale, essendo diverse le parti della pianta in cui il saccarosio è contenuto e dunque anche le impurità che lo accompagnano e dalle quali deve essere liberato.

11 La barbabietola contiene generalmente: 14-20% di zucchero, 80% di acqua, 0,4-1% di cellulosa, sostanze azotate, pectine, ac. organici e sali minerali. Dopo la raccolta, le barbabietole da zucchero vengono portate negli zuccherifici: l'immagazzinamento delle radici zuccherine è impossibile a causa della rapida fermentazione, che degraderebbe il prodotto e, di riflesso, comporterebbe danno sulla produzione finale.

12 Diagramma di flusso dello zucchero da Barbabietola BIETE 1 4 al 20% di zucchero Acqua Acqua Reagenti Vapore LAVAGGIO TAGLIO ESTRAZIONE (diffusione) PURIFICAZIONE EVAPORAZIONE COTTURA sugo greggio (1 4%) PRESSATURA (essiccamento) sugo leggero (1 5%) Sciroppo (massa cotta) Fettucce (0,5%z) n CENTRIFUGAZIONE RAFFINAZIONE zucchero melasso

13 LAVAGGIO Dopo il conferimento negli zuccherifici, le barbabietole da zucchero sono incanalate su nastri trasportatori e successivamente LAVATE con getti d'acqua; dopodiché, si provvede all'eliminazione di eventuali erbe e pietre inevitabilmente raccolte insieme alle bietole. TAGLIO Le radici vengono affettate (trinciatura) prima di passare allo stadio successivo.

14 ESTRAZIONE (diffusione) Si tratta di un processo in cui le fettucce di barbabietola da zucchero e l'acqua (T=75 C x rendere permeabile la membrana cellulare) scorrono in controcorrente, cosicché lo zucchero (sugo greggio) viene estratto dalle fettine per diffusione. PRESSATURA: La matrice esausta è sottoposta all'essiccazione. All uscita si ottiene il SUGO GREZZO, con contenuto zuccherino di circa il 14%.

15 PURIFICAZIONE PURIFICAZIONE (o depurazione) ha lo scopo di eliminare dal sugo grezzo il non-zucchero, costituito da sostanze azotate proteiche, Sali, acidi organici (citrico tartarico ossalico malico...), inorganici (H 3 PO 4...), zuccheri invertiti, coloranti, che lo rendono non commestibile.

16 PURIFICAZIONE Il sugo zuccherino ricavato (concentrazione di zucchero 13-15%) viene: 1. Defecazione con calce -Ca(OH) 2 a C, ph=11- per eliminare tutte le impurezze che ostacolerebbero il processo di cristallizzazione dello zucchero. 2. Depurato a ph 7,5, per eliminare Sali di calcio e Potassio con l aggiunta di anidride solforosa (solfitazione) 3. Filtrato con resine scambiatrici il liquido per ottenere una decolorazione dello sciroppo. Si ottiene il SUGO LEGGERO, con contenuto zuccherino di circa il 15%.

17 EVAPORAZIONE Dopo la purificazione, segue la concentrazione (con evaporazione di una parte di acqua) del sugo zuccherino (sugo leggero). La concentrazione serve per concentrare il sugo leggero dal 15% circa di zucchero a sugo denso al 65% (sciroppo). Viene effettuata in evaporatori di tipo a tubi verticali corti con tubo centrale di ritorno. Si usa il sistema a multiplo effetto in equicorrente, per la natura termolabile del prodotto. Il numero di evaporatori è compreso tra 4 e 6.

18 COTTURA fino a soprassaturazione e successiva cristallizzazione e separazione; In bolle di cottura: il sugo denso a 65% viene sottoposto a concentrare spinta per evaporazione in discontinuo in evaporatori sotto vuoto (0,6 bar 60 C) a circolazione forzata (a fascio tubiero riscaldato con vapore); per ottenere cristalli grossi, facilmente lavabili e separabili dalla acque madri, si raggiunge condizioni di soprassaturazione e si insemina la soluzione per aggiunta di una sospensione di piccoli cristalli; Dopo aver concentrato il sugo, si ottiene una soluzione satura con cristalli zuccherini, il cui ingrossamento sarà terminato in particolari mescolatori raffreddanti (cristallizzatori).

19 La sospensione di cristalli di saccarosio che si ottiene a fine cottura è detta sciroppo o massacotta. Lo zucchero ottenuto dalla cristallizzazione è di un colore giallo più o meno carico; dato che l'industria alimentare e il consumatore richiedono uno zucchero bianco, occorre un processo di raffinazione.

20 CENTRIFUGAZIONE I cristalli di saccarosio (zucchero greggio di I o brown sugar) vengono separati dal liquido scuro (melasso) per centrifugazione. La centrifugazione permette la separazione tra l'acqua contenuta nello sciroppo denso (sciroppo madre) ed i cristalli di zucchero formati.

21 RAFFINAZIONE melasso zucchero La raffinazione è l'ultimo passaggio in cui lo zucchero greggio (al 70%) viene purificato nuovamente dopo essere stato sciolto, decolorato su carboni attivi, filtrato e, ancora una volta, cotto e centrifugato. Il residuo della fabbricazione e raffinazione dello zucchero è la melassa, che serve per la produzione di alcol, di lievito, oppure per l'alimentazione del bestiame.

22 La canna da zucchero (Saccharum officinarum) appartiene alla famiglia delle graminacee e si coltiva nelle zone tropicali e subtropicali (35-37 latitudine Nord e Sud). Lo zucchero si ricava dal fusto alto 3-4 m, diametro 3-5 cm, che contiene il 12-16% di saccarosio e l'1% di zucchero invertito. Lo zucchero estratto dalla canna prende il nome di zucchero coloniale, come sottoprodotto di ottiene il melasso di canna, da cui si fabbrica il rhum.

23 Diagramma di flusso da Canna da zucchero CANNA % di saccarosio macinazione alcalizzazione fino a ph=7,5-8 chiarificazione bagassa Latte di calce concentrazione cristallizzazione sciroppo massa cotta centrifugazione (raffinazione) 60-65% di saccarosio zucchero

24 Processi di estrazione del saccarosio dalla canna MACINAZIONE: Il fusto viene macinato e il succo/sugo (vesou), dotato di un contenuto in saccarosio di circa il 15%, viene spremuto fuori per mezzo di rulli/cilindri. I mulini sono formati da tre cilindri scanalati: uno superiore e due inferiori. La bagassa (massa legnosa esausta), che esce dai mulini, trova impiego come combustibile x la produzione del vapore necessario al processo produttivo. ALCALINIZZAZIONE: Il sugo zuccherino viene poi lievemente alcalinizzato con latte di calce (idrossido di calcio -Ca(OH) 2 ), allo scopo di prevenire l idrolisi del saccarosio in glucosio e fruttosio.

25 Processi di estrazione del saccarosio dalla canna CHIARIFICAZIONE: In seguito viene purificato attraverso l aggiunta di acido fosforico o di fosfato e talvolta di anidride solforosa (per renderlo più chiaro). CONCENTRAZIONE DEL SUGO: Dopo la chiarificazione, il sugo che contiene un massimo di 15% di saccarosio viene concentrato sotto vuoto (60-65% or 68-70%). Quest'operazione avviene con un sistema di concentrazione in multiplo effetto e sottovuoto.

26 Processi di estrazione del saccarosio dalla canna CRISTALLIZZAZIONE DELLO ZUCCHERO: La cristallizzazione avviene in apparecchiature discontinue chiamate bolle di cottura, che sono grossi reattori. All'apparecchio giunge lo sciroppo che viene concentrato ulteriormente fino a sovrasaturazione e quindi viene aggiunto zucchero macinato per fornire i germi di cristallizzazione. Per nutrire i cristalli si aggiunge altro sciroppo mantenendo il riscaldamento. Quando si raggiunge la saturazione il reattore si riempie e si interrompe il processo. Tutto il processo si conduce a una temperatura inferiore a 80 C (T<80 C) e sottovuoto. Dalla bolla di cottura si ottiene un miscuglio di cristalli e acque madri al 50% in cristalli chiamato massa cotta.

27 LA CRISTALLIZZAZIONE La cristallizzazione è un fenomeno assai complesso, dato l'elevato numero di variabili coinvolte. Il fenomeno di cristallizzazione può essere diviso in due parti distinte: NUCLEAZIONE e ACCRESCIMENTO. Affinché si possano verificare i meccanismi di nucleazione ed accrescimento, è necessario che la soluzione sia sovrassatura. In particolare, per avere la formazione spontanea di una fase solida è necessario che la sovrassaturazione superi un valore critico. In tali condizioni si crea infatti una forza motrice che porta alla formazione di una fase cristallina.

28 Processi di estrazione del saccarosio dalla canna Nella pratica industriale si opera in condizioni di metastabilità, per evitare di ottenere come prodotto una moltitudine incontrollata di grani estremamente fini, preferendo cristalli più grossi e di dimensioni controllate

29 PROCESSO DI RAFFINAZIONE: Lo zucchero ottenuto dalla cristallizzazione è di un colore giallo più o meno scuro. Esistono due tipi principali di zucchero di canna: 1.lo zucchero grezzo 2.lo zucchero integrale. Le differenze principali tra i due tipi di zucchero si ritrovano nelle modalità di asciugatura dell estratto vegetale e di raffinazione della miscela.

30 PROCESSO DI RAFFINAZIONE: Di gran lunga maggiormente diffuso e noto ai più è lo zucchero grezzo, caratterizzato da un aspetto granuloso con cristalli di forma regolare e dal colore beige tendente al dorato. Commercializzato prevalentemente in zollette o in forma granulare: il colore dorato è dovuto alla presenza residua di melassa in seguito al processo di raffinazione. Esistono diverse tipologie di zucchero di canna cristallino: demerara (più grossolano), golden caster (cristalli molto fini) raw cane Le cui differenze principali sono ascrivibili alle dimensioni dei granuli.

31 Lo zucchero bianco raffinato viene immagazzinato in silos e presenta un grado di purezza maggiore. Gli z. scuri sono costituiti da miscele di z. grezzo con quantità diverse di melassa (una soluzione acquosa di saccarosio) colorata in marrone dalla quale non può più cristallizzare il saccarosio impiegato nell industria alimentare.

32 Lo zucchero: Materia prima Importanza in confetteria: Maschera l amaro nel cioccolato Carrier e conservante per gli aromi Stabilizzante Dà corpo (bulking agent) Dà struttura Influenza le proprietà dei prodotti di confetteria

33 Classificazione commerciale dello zucchero Classificazione in base alla granulometria: Grossolano: 1-1,6 mm (impiega più tempo a dissolversi, adatto per cioccolato, influenza la viscosità e non dà problemi di polvere) Medio (semolato): 0,5-1,25 mm Fine: 0,2-0,75 mm Extrafine: 0,1-0,35 mm Zucchero a velo: < 0,1 mm (critico per igroscopicità) impiegato prevalentemente per decorazioni;

34 Classificazione industriale dello zucchero Caratteristiche di qualità: Z. di fabbrica Z. bianco (zucchero) z. Raffinato o raffinato semolato Z raffinato per uso industriale (extrafino) Polarizzazione (%) 99,5 99,7 99,7 99,8 Contenuto di z invertito (%) Perdita all essiccazione (%) Ceneri Contenuto di anidride solforosa (mg/kg)

35 Classificazione industriale dello zucchero NZ= non zuccheri (quantità di quelle sostanze che non sono saccarosio e acqua)

36 Classificazione industriale dello zucchero Caratteristiche di qualità: Z. di fabbrica Z. bianco (zucchero) z. Raffinato o raffinato semolato Z raffinato per uso industriale (extrafino) Punteggio orientativo Tipo di colore (colore del cristallo) Colore della soluzione (dello z. disciolto) Contenuto in ceneri Punteggio totale massimo

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