Tecnologia saccarifera e industria dello zucchero: processo produttivo

TECNOLOGIA SACCARIFERA

Industria dello
zucchero

ZUCCHERO

Semolato RaffinataLo zucchero
. Per zucchero si intende il saccarosio, disaccaride
formato da una molecola di glucosio e una di fruttosio.
Per le sue proprietà dolcificanti lo zucchero trova
impiego nell'industria alimentare.
Lo zucchero si ricava dalla canna da zucchero (pianta
coltivata in America centrale e meridionale) e dalla
bietola (pianta coltivata in Europa).

BARBABIETOLA DA ZUCCHERO

È una varietà di Beta vulgaris, pianta erbacea di colore
bianco o rosa, fusto alto circa 60 cm con foglie semplici
alterne.
Le migliori barbabietole da zucchero sono quelle a forma di
fuso, di lunghezza media e rugose.
La radice fusiforme ha corteccia grigiastra con rugosità
trasversali e con polpa generalmente bianca.
In essa si distinguono tre zone:
testa nella quale si inseriscono le foglie e gli steli, utilizzata
come foraggio;
colletto nel quale si inseriscono le foglie;
radice o corpo radicale che si trova sotto terra e che
costituisce la materia prima dell'industria saccarifera.

Composizione media della bietola da zucchero

La composizione % media della bietola da zucchero
è all'incirca la seguente:
saccarosio 15-20,
acqua 73-78,
non-zucchero 1,5-2,5,
polpa 4-6 (sugo 94-96).
Il Brix è una misura delle sostanze allo stato STATO SOLIDO disciolte
in un LIQUIDO.
Un grado Brix (simbolo °Bx) corrisponde a 1 parte di sostanza solida
(peso secco) in 99 parti di soluzione.
Per esempio una soluzione a 25°Bx contiene 25 grammi di sostanze
solide in 100 grammi di liquido totale. Questo può significare, per
esempio, 25 grammi di zucchero e 75 grammi di acqua.

Componenti del non-zucchero

Il non-zucchero è formato da sostanze minerali e
glucidiche, acidi vegetali, amminoacidi, protidi,
fitosterolo, sostanze coloranti.
Componenti minerali : si riscontrano
ordinariamente nelle ceneri della polpa:
K (ossido), Na (7% come ossido), Ca (7-8% come
ossido), Mg (9% come ossido), Fe , S, K, (12-15%
come P2 O5 ), Si.
Altre sostanze
Sostanze glucidiche: glucosio, levulosio, ranosio,
gomme di fermentazione;
Acidi vegetali
Amminoacidi
Sostanze coloranti.

Industria saccarifera

La produzione dello zucchero si attua nell'industria
saccarifera, tipica industria su base agricola.
Tuttavia l'industria saccarifera si preoccupa della
qualità delle bietole destinate alla trasformazione e
spesso provvede alla produzione e alla distribuzione
del seme ai bieticoltori.

Produzione dello zucchero

• diffusione
• epurazione
• concentrazione
• cottura
• raffinazione
• utilizzazione dei
  sottoprodotti

L'attività dell'industria saccarifera è
concentrata in un periodo di durata fino
a 3 mesi (campagna saccarifera).
L'industria saccarifera comprende i
processi di produzione descritti a lato.

SCHEMA DELL'IMPIANTO

industria dello
INDUSTRIA DELLO ZUCCHERO - SCHEMA DELL'IMPIANTO
BARBABIETOLE
zucchero
lavaggio
tagliatura in
fettuc
I
diffusio
SUGO DI DIFFUSIONE
FETTUCCE ESAURITE
defecazione
carbonatazio
I
decantazione e
I
ne
fi
SUGO LEGGERO
one
MELME
I
concentrazione, decolorazione,
MASSA COTTA
SCOLO
cristallizzazion
e +
ZUCCHERO GREGGIO DI 1ª
centrifugazione
ZUCCHERO GREGGIO DI 2ª
MELASSO
raffinazio
ZUCCHERO RAFFINATO
cristallizzazione,
centrifugazione-------

Schema di lavorazione di uno zuccherificio

8
18
74
1
i
Schema di lavorazione di uno zuccherificio.
1, silos bietole: 2, ruota elevatrice; 3, lavatrice; 4, elevatore; 5. bilancia
automatica; 6; tagliatrice; 7. diffusore; 8, cassa misura sugo greggio, 9,
riscaldatori; 10, defecatore; 11, casse di saturazione; 12, filtri; 13, bollitore; 14,
evaporatori; 15, apparecchi di cottura; 16, mescolatori misuratori; 17,
idroestrattori centrifughi; 18, pompe; 19, zucchero greggio; 20, deposito
melasse.

SCHEMA DI IMPIANTO A BLOCCHI

BIETOLE
+
PESATURA
SCARICO
MECCANICO
TERRA CON VEGETALI
ACQUA DI LAVAGGIO
PRELAVAGGIO
CAMPIONAMENTO
STOCCAGGIO
BIETOLE
LAB. ANALISI
BIETOLE
CONDIZIONAMENTO
SCARTI VEGETALI
ACQUA
TAGLIO IN
FETTUCCE
IMPIANTO
RECUPERO
VEGETALI
+
ESSICCAZIONE
POLPE
POLPE
SECCHE
ACQUA
DIFFUSIONE
PRESSATURA
POLPA
POLPE
PRESSATE
ACQUA DI
PRESSATURA

Diffusione - 1

• diffusione
• epurazione
• concentrazione
• cottura
• raffinazione
• utilizzazione dei
  sottoprodotti

. L'operazione inizia con il lavaggio delle
bietole, che le separa dalle impurità e
dai corpi estranei.
Le bietole sono quindi tagliate in
fettucce, con apposite tagliatrici e
coltelli, e avviate all'impianto di diffu-
sione.

Lavaggio preliminare delle bietole

Agli zuccherifici le bietole arrivano già scollettate. Le bietole
subiscono un lavaggio preliminare in canali dove scorre acqua
e successivamente scaricate nella lavatrice.
Lavatrice :
E costituita da una grande vasca in ferro o cemento con un
asse girevole munito di bracci a pale che sbatte le bietole
lavandole e spostandole
in controcorrente all' H2O. Si
separano in questa fase il pietrisco e il fango che precipitano
sul fondo, mentre le bietole, trattenute da una griglia,
passano in un elevatore verticale che le trasporta nella parte
più alta della fabbrica, per scaricarle in una bilancia
automatica, che le pesa, le registra e le scarica nelle
trinciatrici.

Lavatrice per bietole

industria dello
zucchero
C
6
B
A
Lavatrice per bietole

PREPARAZIONE DEL SUGO

Viene utilizzato il metodo della diffusione che prevede
il
taglio dei tuberi in fettucce sottili (4-5 mm) in
modo da rompere il meno possibile le cellule. La
quantità
di
zucchero che
passa
in soluzione è
direttamente proporzionale alla superficie di diffusione
ed inversamente allo spessore.
Conviene
quindi
produrre
fettucce
sottili
con
conseguente aumento delle superfici di diffusione.
Nella pratica industriale la temperatura di diffusione
non supera gli 80 ºC, in quanto a valori più elevati si
ha una diffusione troppo forte delle proteine ed idrolisi
e passaggio in soluzione delle pectine.

Diffusione - 2

• diffusione
• epurazione
• concentrazione
• cottura
• raffinazione
• utilizzazione dei
  sottoprodotti

. La fase di diffusione consiste nell'operazione di
estrazione dello zucchero dalla bietola.
Tale operazione si realizza trattando la bietola
con acqua calda in modo da consentire il
passaggio dello zucchero dall'interno ella
bietola (soluto a maggiore concentrazione)
verso l'esterno (soluto a minore concentra-
zione).
Il trattamento con l'acqua calda determina la
denaturazione della membrana cellulare che
diventa permeabile consentendo
così
la
diffusione dello zucchero.

Controllo dell'acidità

Se sono presenti enzimi del gruppo dell'invertasi si
forma zucchero invertito e gli esosi vengono
trasformati
in acidi
organici,
che aumentano
l'acidità del sugo. Durante la lavorazione è quindi
necessario il controllo dell'acidità.
Entrata acqua
Fettucce fresche
DIFFUSORE
Fettucce esauste
Uscita sugo

IL DIFFUSORE

Il diffusore è un cilindro verticale tronco-conico, della
capacità fino a 120 hl, munito di una bocca superiore
chiudibile per l'introduzione delle fettucce e di un'altra
apertura disposta al fondo, per estrarre le polpe esaurite.
C
8
A
D
E-
C
B
U
A
F
D
E
Sezione schematica di un diffusore.
Nella figura è rappresentato un diffusore: A indica il corpo
cilindrico
del diffusore, B la
bocca di
carico munita di coperchio
e
del
meccanismo C per la chiusura, D il dispositivo per lo scarico delle
fettucce esaurite, E un tubo per lo scarico dell'acqua, F il calorizzatore
del montasugo. Al
diffusore
sono
unite valvole
per regolare la
circolazione
del sugo, dell'acqua, del vapore, ecc.

Diffusione - 3

• diffusione
• epurazione
• concentrazione
• cottura
• raffinazione
• utilizzazione dei
  sottoprodotti

L'impianto di diffusione consiste
in una serie di serbatoi cilindrici,
muniti di dispositivo di carico
per le fettucce fresche e di
scarico per le fettucce esaurite
(polpe).
Entrata fettucce
Acqua
Flal Piemonte
Zucchero
Uscita sugo
8

Diffusione - 4

• diffusione
• epurazione
• concentrazione
• cottura
• raffinazione
• utilizzazione dei
  sottoprodotti

Flal Piemonte
Zucchero
Uscita sugo
9
. Il processo di diffusione si realizza
mediante trattamento delle bietole
con acqua calda a 60-80°C.
Entrata fettucce
Acqua
. In
questo
modo
si
verifica
l'estrazione dello zucchero sotto
forma di sugo grezzo.
Il sugo grezzo è quindi sottoposto
alla successiva operazione di
epurazione.

BATTERIA DI DIFFUSIONE

I diffusori sono disposti generalmente in due file parallele
simmetriche collegate fra di loro mediante tubi per i quali
passa il sugo. Tali tubi sono detti montasughi e partono dal
fondo di un diffusore per collegarsi nell'alto del diffusore
seguente. Al montasugo è unito uno scambiatore di calore,
nei tubi interni circola vapore, mentre nel mantello scorre il
sugo e ciò per impedire che questo si raffreddi, la
temperatura si mantiene intorno a 70-75 ℃.
Nel funzionamento di una batteria di diffusione, ogni
elemento assume a turno la funzione di testa e di coda.
Quando il diffusore Iº è completamente esaurito, viene
escluso dalla batteria e, aprendo la chiusura del fondo,
svuotato delle polpe esauste.

Circolazione del liquido

1
3
1
2
3
2
e
Aprendo la valvola 1 del diffusore A, l'acqua può iniziare
la circolazione normale. La circolazione del liquido
avviene uscendo dal basso del diffusore ed entrando in
alto nel successivo, dopo aver attraversato il relativo
scambiatore.

Quoziente di purezza del sugo

Dal quoziente di purezza si può trarre un giudizio sulla condotta della
batteria di diffusione, oltre che sul rendimento di zucchero.
Il quoziente di purezza di un sugo indica la quantità di zucchero
contenuta in 100 parti di sostanze estratte ed è il rapporto tra la
quantità di zucchero ed il non-zucchero presente nel sugo.
Il sugo greggio ottenuto dalle batterie di diffusione è un liquido
viscoso, torbido, di colore giallognolo, che all'aria imbrunisce fino
diventare nero. Contiene dall'11 al 13 % di zucchero e titola 13-15°
Brix.
La sua composizione, riferita a 100 parti di zucchero, è la seguente:
non -zucchero 8.6 %
zucchero invertito 1 %
ceneri 2.16 % azoto totale 0.5 % acido ossalico 0,4- 0,8 %

DEPURAZIONE DEL SUGO

CALCARE
FORNO A
CALCE
DEPURAZIONE
DEL SUGO
Metro di defecazione
COKE O
METANO
IDRATAZIONE
1
CENTRALE
ELETTRICA
CALDAIA
EVAPORAZIONE
ACQUA DI
CONDENSA
+
staccaggio e
torta
melano-
STOCCAGGIO
SUGO DENSO
DEPURATORI
REFLUI
Rotui daparati
ฟู้ด 00000
CRISTALLIZZAZIONE
CENTRIFUGAZIONE
STOCCAGGIO
MELASSO
MELASSO
CONDIZIONAMENTO
ZUCCHERO
STOCCAGGIO
ZUCCHERO
BIANCO
Calci di dofocazione
da fitro .presso
aTulizzo
ZUCCHERO