Domande e risposte d'esame di processi della tecnologia alimentare (1º parziale)

INDUSTRIA SACCARIFERA

7) Industria saccarifera: la fase di solfitazione e il trattamento con resine del sugo grezzo

La fase di solfitazione ha il solo scopo di decolorare il sugo leggero derivante dai processi

precedenti e evitare in un successivo momento che esso si possa imbrunire.

Il sugo leggero, derivante dal processo di epurazione, è limpido ma ha un colore scuro dovuto alla

percentuale di zucchero invertito degradato contenuto al suo interno. Viene effettuato un

trattamento con SO che ha come scopo la decolorazione del sugo leggero e la prevenzione di un

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suo successivo imbrunimento durante le fasi di concentrazione e cristallizzazione.

Questo processo viene realizzato insufflando SO gassosa, allo scopo vengono utilizzati dei

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saturatori. L’anidride solforosa reagendo con l’acqua acidifica la soluzione e inoltre è necessario

che alla fine del processo vi sia una piccola percentuale di zolfo residuo.

Il trattamento con resine viene effettuato poiché il processo di epurazione elimina la maggior

parte dei composti melassigeni all’interno del sugo leggero, ma comunque residuano degli ioni

metallici come il potassio, ed alcuni amminoacidi liberi che sono composti estremamente

melassigeni. Per eliminare del tutto questi composti vengono addizionate resine cationiche ed

anioniche; per questa operazione però sono richieste particolari attenzioni:

- il trattamento deve essere effettuato a bassa T° poiché la prima resina (cationica) abbassa

il pH e questo se avviene a T° elevate causa inversione dello zucchero;

- è importante eseguire correttamente il lavaggio e la rigenerazione delle resine altrimenti si

rischia una diluizione del sugo

- il passaggio con resina anionica scambia gli anioni della soluzione con ioni ossidrile

innalzando la purezza a più del 99%, con il rischio di causare inconvenienti, è quindi

necessario trattare in modo più blando in sugo leggero, trattandone solo una parte e poi

riunendola alla parte non trattata.

Questa operazione viene effettuata in maniera discontinua, anche se in pratica è di tipo

semicontinuo.

8) Industria saccarifera: cristallizzazione dello zucchero

Il processo di cristallizzazione dello zucchero non è una operazione vera e propria del processo ma

rientra nella fase della cottura, questo processo consiste nell’evaporazione sottovuoto a circa 85°

di parte dell’acqua contenuta nel sugo denso, facendone derivare una soluzione satura al 90-93%

chiamata massacotta che viene poi fatta cristallizzare in particolari apparecchiature chiamate bolle

di cottura, ovvero grossi recipienti con sistema di riscaldamento a fascio tubiero. Durante questo

processo vengono messi in feed alcuni cristalli di zucchero macinato per fornire i germi di

cristallizzazione e in modo da avere il controllo sulla granulometria che si andrà a formare. Lo

zucchero cristallizzato verrà poi separato per centrifugazione e lavato nella centrifuga con poca

acqua o vapore.

9) Descrizione degli impianti di filtrazione illustrati nel processo di produzione dello zucchero

I primi filtri, nel processo di estrazione dello zucchero, si trovano nella fase di depolpatura, quando

devo eliminare i piccoli frammenti di fettuccine rimasti in sospensione nel sugo grezzo. Questi filtri

si trovano nel depolpatore, costituito da reti metalliche variamente assemblate attraverso i quali

viene fatto passare il sugo di estrazione. Quando opero in continuo le reti vengono sottoposte a

spazzolature in modo da raccogliere la polpa prima che faccia ostruzione. Anche nella fase di

epurazione, quella successiva, si trova un processo di filtrazione. Questa volta la filtrazione ha lo

scopo, inizialmente, di separare la torbida di prima carbonatazione dal sugo zuccherino e, poi, in

una seconda filtrazione di separare la torbida di seconda carbonatazione dal sugo leggero. Per

svolgere ciò uso dei filtri a tamburo ruotante funzionanti in depressione e dei filtri pressa. Il filtro

pressa è composto da una serie di piastre o piatti alternate a tele che aderendo una all’altra formano

delle camere, nel quale si forma il pannello di torbida disidratata. Quindi la torbida viene pompata

ad alte pressioni dentro il filtro; la fase solida viene trattenuta nelle intercapedini tra piatti e i telai

e dalla filtropressa esce la fase liquida (il sugo leggero). La fase solida è recuperata successivamente

con l’apertura del macchinario quando la torbida ha colmato l’intercapedine. Anche nella fase di

purificazione, la quale viene effettuata solo se devo eliminare eventuali colorazioni del sugo denso

e separare le sostanze insolubilizzate, si fa uso della filtratura per eliminare tutte le sostanze rimaste

in sospensione nel sugo.

10) Fase preliminare all’estrazione

Le prime fasi del processo di produzione dello zucchero sono la raccolta e il trasporto, quando le

barbabietole giungono in azienda vengono ricevute, insilate e lavate, questo tipo di operazioni però

avvengono in maniera separata rispetto all’impianto principale per ragioni igieniche e per far in

modo che lo sporco e i batteri non possano in nessun modo giungere nelle fasi principali di

estrazione dello zucchero, oltre alle ragioni igieniche questo viene effettuato per far si di separare

il traffico di automezzi che arrivano in azienda. Le barbabietole vengono mantenute per alcuni giorni

in grossi cumuli oppure in grossi silos, dopodiché vengono trasportate all’interno dello zuccherificio

attraverso dei nastri trasportatori o mediante canali d’acqua dove il materiale subisce un lavaggio

preliminare. Per prima cosa si opera un lavaggio a secco realizzata attraverso il passaggio del

prodotto su una superficie costituita da rulli separati dove il materiale transita e si staccano i corpi

estranei e cadono per gravità verso il basso. Poi viene operato un lavaggio ad umido in macchine

lavatrici dove le barbabietole vengono fatte avanzare attraverso delle pale in controcorrente con

acqua per fare in modo che terriccio e sassi si stacchino dalla barbabietola. Viene operato inoltre un

lavaggio per aspersione che sfrutta l’azione abrasiva dell’acqua, essa viene spruzzata ad alta

pressione sulla superficie del vegetale. Finiti i processi di lavaggio si passa alla fase di taglio dove le

barbabietole passano attraverso macchine tagliatrici aventi lame a forma di V rovesciata, questo

perché in tal modo si ottengono delle fettucce lunghe e con un’ampia superficie e con uno spessore

di 1-2 mm (ideale per estrazione per diffusione). Le tagliatrici possono essere di tipo verticale o

orizzontale, in quelle verticali i coltelli sono montati sulle pareti laterali di un cilindro all’interno del

quale ruota un albero a palette che spinge le barbabietole verso i coltelli, nelle tagliatrici orizzontali

invece i coltelli sono montati su un disco ruotante al di sopra del quale viene inviato il materiale da

tagliare. Una volta tagliate in fettucce il materiale viene inviato all’estrazione.

11) Fase di estrazione dello zucchero della barbabietola

Questa operazione comincia con un importante step, ovvero quello della miscelazione delle fettucce

con acqua che funge da solvente. L’estrazione dello zucchero avviene per diffusione, si considera un

tessuto vegetale nel quale sono state denaturate le proteine delle pareti cellulari; il fenomeno della

diffusione avviene tra la soluzione più concentrata interna al tessuto e la soluzione meno ricca di

soluto esterna ad esso. La relazione che meglio esprime il fenomeno della diffusione è la legge di

Fick: dm = -D x A x (dC/dX) x dt [ con dm si intende la quantità di soluto in moli che diffonde nel

s s

tempo dt, con D si intende il coefficiente di diffusione, con A l’area attraversata e con dC/dX il

gradiente di concentrazione] utilizzando il segno negativo indichiamo che il trasporto di soluto

avviene dalle zone di maggiore concentrazione verso quelle di minore concentrazione

determinando una diminuzione del gradiente di concentrazione. E’ importante considerare che la

quantità di soluto dm è funzione del coefficiente di diffusione D = KT / n, questo parametro è

s

importante poiché l’influenza della T° è notevole su questo coefficiente perché determina il valore

della viscosità. Aumentando la T° si determina quindi un aumento più che lineare del coefficiente di

diffusione. In ambito industriale l’estrazione per diffusione avviene a caldo per due motivi: il primo

è ovviamente aumentare il coefficiente di diffusione e il secondo perché è necessario denaturare le

membrane cellulari del tessuto vegetale in modo da permettere la fuoriuscita dello zucchero.

Vengono utilizzati degli estrattori continui che mantengono costantemente in movimento sia gli

estratti sia le fettucce e sono di tipo “ad immersione”. Le fettucce vengono mantenute immerse nel

succo di estrazione, gli estrattori realizzano un processo in controcorrente dove l’acqua viene

alimentata dall’estremità opposta a quella di ingresso delle fettucce, inoltre l’acqua viene

alimentata in un punto leggermente più avanti delle fettucce esaurite in modo tale che si sia anche

un’azione di sgrondo altrimenti le fettucce esaurite sarebbero troppo imbibite di soluzione

zuccherina. Possiamo identificare tre tipi di estrattore, tutti di grande portata e dimensione:

- il diffusore Bergè

- il diffusore a torre BMA

- l’estrattore DDS

Il diffusore Bergè è costituito da un grande cilindro orizzontale mantenuto in rotazione lungo l’asse

maggiore da un motore, all’interno del cilindro è saldata una vite senza fine che ruotando trasporta

il liquido da un’estremità all’altra. Delle griglie sagomate e forate poste al centro del cilindro

raccolgono le fettucce facendole procedere in controcorrente rispetto al senso del liquido. Le

fettucce sono alimentate da una tramoggia e opportunamente dosate con parte del sugo estratto

(precedentemente riscaldato in uno scambiatore di calore a parte per far si di ottenere la

denaturazione proteica desiderata)

Il diffusore a torre BMA è di tipo più recente, ha uno sviluppo verticale ed è costituito da un involucro

cilindrico all’interno dove ruota una vite senza fine che porta le fettucce dal basso verso l’alto, le

fettucce sono alimentate dall’alto dell’estrattore e trasportate verso il basso da una seconda vite

situata all’interno dell’albero della prima vite. L’acqua è alimentata dalla cima, leggermente più in

basso rispetto all’uscita delle fettucce esauste, scendendo verso il basso. Il suo riscaldamento

avviene all’esterno dell’estrattore.

L’estrattore DDS è invece costituito da un involucro cilindrico inclinato all’interno del quale ruotano

due viti senza fine parallele. Le fettucce vengono alimentata dal basso, punto nel quale si recupera<