DESCRIZIONE DI UNO ZUCCHERIFICIO
Tipo Italiano

Generalità sull’industria saccarifera e descrizione del processo di estrazione

L’Industria saccarifera italiana produce zucchero dalla barbabietola, che viene posta in lavorazione al momento della sua maturazione in piena estate, a causa dell’impossibilità di conservazione della materia prima per più di alcuni giorni.
L’unica zona di coltivazione italiana dove le bietole maturano a fine estate è l’altopiano del Fucino, in provincia dell’Aquila, posto ad oltre 600 metri di altitudine. Le bietole qui prodotte possono essere conservate per tempi sensibilmente superiori poiché la temperatura ambiente si abbassa notevolmente.
La maturazione coincide con la maggior concentrazione di saccarosio nella radice che, in base al suo ciclo evolutivo, deve essere estirpata prima che il saccarosio accumulato nella radice venga utilizzato dalla pianta per la successiva produzione del seme che avverrebbe nel secondo anno di vita, dopo aver trascorso un inverno a dimora nel terreno.
Se si escludono le barbabietole del Fucino, non è possibile conservare, a lunga scadenza, le bietole estirpate, trattandosi di materia deperibile in modo assai rapido, come del resto tutti i prodotti agricoli ad elevata concentrazione di acqua, ad una temperatura ambiente che spesso raggiunge e supera i 40° centigradi.
La necessità di lavorare "prodotto fresco" in tempi relativamente brevi conferisce all’Industria Saccarifera il carattere di "industria stagionale", che esplica la sua attività in un determinato periodo dell’anno, definito dalle condizioni agronomico-ambientali in cui si sviluppa il ciclo vegetativo della bietola.
In Italia tale periodo cade nei mesi estivi e si protrae per 70-80 giorni dall’inizio della raccolta delle bietole sino alla totale estirpazione di queste da tutti i terreni coltivati.
L’ettarato totale è in relazione ad una produzione bieticola corrispondente alla produzione di zucchero stabilita dalla normativa della Comunità Economica Europea, che assegna ad ogni Stato un determinato contingente di zucchero da produrre: per l’Italia, da diversi anni, tale contingente è di 1.568.250 tonnellate annue (quota A+B).
Il numero e le potenzialità degli stabilimenti saccariferi sono in relazione alle esigenze di cui sopra, vale a dire per una lavorazione della durata di 70÷80 giorni e per il contingente assegnato dallo Stato italiano alle diverse Società saccarifere italiane, in base alla assegnazione CEE complessiva.
La potenzialità degli stabilimenti italiani è tale che, se potessero fruire dei climi freschi della fine-estate/autunno del Nord Europa, potrebbero facilmente lavorare più di un milione di tonnellate di bietole, mentre in Italia solo poche fabbriche superano settecentomila tonnellate di bietole lavorate in una campagna.
Il ciclo produttivo degli stabilimenti si articola sulla totale trasformazione delle bietole in prodotti finiti commerciabili ( lo zucchero, il melasso e le polpe esauste ), fatta eccezione per limitate aliquote di semilavorati (sugo denso, scoli), che vengono stoccati in serbatoi metallici per la definitiva estrazione dello zucchero, a lavorazione bietole ultimata.
L’ulteriore lavorazione dei sughi viene effettuata in alcuni stabilimenti, che proseguono l’attività, utilizzando soltanto una parte degli impianti, per un limitato periodo di tempo, normalmente non superiore a 30÷50 giorni, ai quali vengono fatti confluire i semilavorati anche da altri stabilimenti.

Attività produttiva

Insilamento e ripresa bietole

L’attività del Settore si esplica, per quanto detto al punto precedente, in un periodo di tempo limitato a 2-3 mesi all’anno, fra i mesi di giugno e di novembre, a seconda dell’ubicazione dello zuccherificio: per quelli dell’Italia centro-settentrionale, il periodo di lavorazione bietole va da fine luglio a metà ottobre, periodo caratteristico di maturazione delle bietole coltivate nelle varie zone.
Per ragioni logistiche la maggior parte degli stabilimenti è situata in prossimità dei luoghi di produzione della materia prima, all’interno dei comprensori bieticoli di appartenenza; questa regola non è sempre rispettata, anche per la relativa facilità dei trasporti per lo più su strada.
Le metodologie di lavorazione, tenuto presente che il settore ha avuto una fase di ristrutturazione per adeguarsi alle esigenze dell’ordinamento comunitario che è andato in vigore nel 1992, sono ormai allineate con le più aggiornate tecnologie di processo e nulla hanno da invidiare a quelle applicate nel Nord Europa, anche perché la materia prima italiana è generalmente più "difficile"da trattare di quella europea.

Descrizione del processo

  1. Stoccaggio bietole: dopo la pesatura e lo scarico degli autocarri, (a mezzo di scaricatori meccanici a piattaforme ribaltabili) ed il campionamento, le bietole vengono inviate al silo di stoccaggio mediante trasportatori a nastro, dopo essere state sottoposte a sterratura e diserbatura ed eventuale lavaggio preliminare.

  2. Trasporto interno e condizionamento bietole: dal silo le bietole vengono spinte idraulicamente, mediante getti d’acqua di lance di spruzzamento, in una canaletta collettrice, che le convoglia in fabbrica, dal momento che il peso specifico della bietole è inferiore a quello dell’acqua e quindi tendono a galleggiare.
    Lungo il percorso viene operata una "diserbatura", mentre una trappola a gravità ("spietratore") elimina i corpi estranei di maggior peso specifico, sfuggiti al prelavaggio. Di solito più macchine diserbatrici e spietratrici sono installate in serie per far fronte alla notevole quantità di corpi estranei (erba, zolle di terra, sassi, ecc.) che accompagnano le bietole conferite. Le bietole, unitamente all’acqua di trasporto, vengono sollevate all’altezza di lavoro in fabbrica a mezzo pompe, entrano nelle lavatrici, dove vengono ripulite, separate dall’acqua e dalla terra rimasta ancora aderente, recuperando con apposito impianto, i frammenti di bietole prodotti con i trattamenti meccanici delle stesse, consistenti in una separazione per classificazione, dai frammenti vegetali. All’uscita dalle lavatrici vengono inviate in un capiente deposito ("bunker") sopra le "tagliatrici", in attesa di essere tagliate in fettucce.

  3. Decantazione acque di trasporto e condizionamento bietole - Terra alle vasche di decantazione: le acque di trasporto e di lavaggio bietole vengono rimesse in ciclo, dopo decantazione in apposito "decantatore".
    La terra addensata estratta dal fondo del decantatore viene inviata in vasche di stoccaggio, per la sedimentazione.
    Il circuito di lavaggio viene reintegrato dell’acqua eliminata assieme al fango sedimentato, in genere con un getto di acqua pulita sulla zona terminale delle lavatrici bietole.

  4. Diffusione: dal bunker, le bietole scendono nelle tagliatrici per essere tagliate in "fettucce" ed avviate, attraverso nastri muniti di pesatrici continue, ai "diffusori continui" per l’estrazione "a caldo" dello zucchero con acqua in controcorrente.
    Le fettucce esauste ("polpe esaurite"), che escono dalla "coda del diffusore", vengono inviate alla "pressatura", per eliminare una parte dell’acqua (acqua di pressatura), che viene filtrata, riscaldata e riciclata nuovamente alla diffusione per recuperare il saccarosio ancora contenuto e soprattutto per motivi ecologici, dal momento che, se non recuperata, l’acqua di pressatura finirebbe nei bacini di stoccaggio insieme alle altre acque reflue, contribuendo ad aumentare il tasso di inquinamento di tali acque.
    La soluzione zuccherina estratta dalla "testa del diffusore", viene chiamata "sugo greggio" e viene inviata alla depurazione calcocarbonica.


  5. Essiccazione polpe esauste: le polpe esaurite dal saccarosio ed uscenti dal diffusore, come detto, vengono pressate ad un valore di circa il 25% di sostanza secca e sono assegnate ai bieticoltori allevatori che ne fanno richiesta o commercializzate direttamente; la restante parte è inviata agli impianti di essiccazione.
    Le polpe essiccate ad un valore di circa il 90% di sostanza secca vengono solitamente estruse in "pellets" o vendute tal quali.
    Il "tamburo essiccatore" viene riscaldato con una miscela di aria calda e gas di combustione prodotti in un attiguo forno, dove viene bruciato un combustibile, che può essere metano o nafta.

  6. Depurazione del sugo di diffusione: la depurazione del sugo greggio ha lo scopo di eliminare il più possibile le sostanze diverse dallo zucchero che sono passate, durante la diffusione, nel sugo insieme al saccarosio, in genere indicate come "non-zuccheri".
    La depurazione viene effettuata mediante trattamento con latte di calce ("predefecazione" e "defecazione") ed anidride carbonica ("saturazioni" o "carbonatazioni"), che determinano la precipitazione di parte dei "non-zuccheri" sotto forma di colloidi e sali insolubili di calcio.
    Si ha altresì la formazione di carbonato di calcio che favorisce la successiva filtrazione, operazione alla quale viene sottoposto il sugo in appositi filtri ispessitori, filtri esaustori "a piastre", oppure "filtri sotto vuoto".
    Il carbonato di calcio con il non-zucchero eliminato viene separato per filtrazione dalla soluzione zuccherina ed inviato in piccola parte alle vasche di stoccaggio, ed in gran parte stoccato a piazzale per essere ceduto ai cementifici, o sparso sui terreni come ammendante: è ormai un giudizio consolidato che queste "calci di defeco-saturazione" costituiscono un elemento grandemente migliorativo della struttura fisica del terreno, rendendolo più sciolto e restituendo al terreno, assieme a limitate quantità di azoto, anche quegli oligoelementi indispensabili al ripristino della fertilità.
    La calce e l’anidride carbonica vengono prodotte in "forni da calce", in cui la dissociazione del calcare ad alta temperatura è ottenuta per combustione di carbone o metano.
    Alla base del forno si raccoglie la calce (CaO), che viene spenta in appositi "idratatori", per l’utilizzo come "latte di calce".
    Dalla parte superiore del forno viene prelevato il gas carbonico (35% di CO2); la maggior parte di questo viene inviato alla saturazione.
    Nel processo di "saturazione" che viene effettuato in due fasi (Ia e IIa saturazione) viene utilizzato gran parte della CO2 che si forma nel forno a calce per disgregazione del calcare.
    Il sugo uscente dalla IIa saturazione viene filtrato ulteriormente ("sugo leggero") ed inviato alla concentrazione.
    La depurazione del "sugo greggio", nel suo complesso, fino all’ottenimento del "sugo leggero" viene chiamata depurazione calcocarbonica, in quanto gli ingredienti usati nel processo sono calce e anidride carbonica, che comunque vengono totalmente eliminati dal sugo leggero che va alla concentrazione.

  7. Concentrazione del sugo depurato: Il "sugo leggero", ottenuto dalla depurazione, viene concentrato in apparecchi "evaporatori", in cui lo scambio termico avviene attraverso fasci tubieri, all’interno dei quali circola il sugo ed all’esterno il vapore che provoca l’evaporazione dell’acqua contenuta nella soluzione zuccherina, condensandosi, mentre il sugo si concentra.
    La batteria di evaporazione è a "multiplo effetto". Il vapore di riscaldamento del I° effetto proviene dalla centrale termoelettrica, quello di riscaldamento degli altri effetti è vapore prodotto dal sugo in ebollizione nell’effetto precedente. Il vapore dell’ultimo effetto viene condensato in impianti a miscela con acqua raffreddata in circuito chiuso in "torri evaporative" e/o in vasche a spruzzamento diretto. Il sugo uscente dalla batteria, concentrato oltre il 65% di sostanza secca, costituisce il "sugo denso", che viene inviato alla cristallizzazione sotto vuoto ("cottura").

  8. Cristallizzazione - Condizionamento massa cristallizzata - Centrifugazione: si tratta di operazioni che avvengono e si ripetono in fasi successive ("getti" o prodotti ) ed hanno il compito di separare lo zucchero cristallizzato dall’acqua madre o scolo per successiva concentrazione in apparecchi sottovuoto ("bolle di cottura") a fascio tubiero, riscaldati con vapore. La qualità dello zucchero del I° prodotto viene migliorata per lavaggio ("affinazione") in "centrifuga" con acqua e vapore. Negli zuccherifici dotati di raffineria, lo zucchero affinato di I° getto viene sciolto con acqua di condensa e di nuovo cristallizzato nelle bolle di raffineria, da cui si ricava zucchero al massimo grado di purezza, cioè lo zucchero raffinato, detto anche semolato. Lo scolo della massacotta di raffineria viene nuovamente cristallizzato nelle bolle di I° prodotto; lo scolo della massacotta di I° prodotto viene cristallizzato nelle bolle di 2° prodotto, detto anche "basso prodotto". L’acqua madre dell’ultima cristallizzazione (basso prodotto) contiene tutto il non- zucchero, che la depurazione calco-carbonica non ha separato e quella quota di saccarosio che non è più separabile per cristallizzazione, essendo solubilizzata dallo stesso non- zucchero presente. Essa costituisce il melasso che viene stoccato come indicato nello schema a blocchi e commercializzato alle distillerie e/o ai mangimifici. Ad ogni getto i cristalli formatisi nella cottura sono separati dallo scolo a mezzo centrifugazione, dopo aver fatto sostare la massa ("massa cotta") in "mescolatori" a raffreddamento, per ottenere un ulteriore accrescimento dei cristalli ed un impoverimento in zucchero dell’acqua madre. Il vapore proveniente dalla cristallizzazione in bolla perviene alla condensazione per aspirazione nei condensatori barometrici, assieme al vapore dell’ultimo effetto della batteria di evaporazione. Poiché in alcuni impianti la stazione di cristallizzazione può essere sottodimensionata per la cristallazzazione dell’intera frazione di saccarosio che compete alle barbabietole introdotte giornalmente in lavorazione, può essere accantonata una parte di sugo denso, che poi verrà sottoposto a cristallizzazione in epoca successiva alla lavorazione delle bietole.

  9. Essiccamento, classificazione ed immagazzinamento zucchero: lo zucchero bianco umido in uscita dalle centrifughe, viene essiccato e raffreddato in appositi apparecchi e sottoposto a vagliatura con depolverizzazione in separatori ad umido. La polvere di zucchero viene recuperata, sciolta e di nuovo sottoposta a cristallizzazione in bolla. Dopo trattamento, lo zucchero viene inviato agli impianti di confezionamento sacchi ed immagazzinato, oppure stoccato alla rinfusa in silo apposito, con atmosfera controllata, dal momento che lo zucchero ha forte tendenza ad assorbire umidità: sia nei magazzini che nei silos l’igiene è garantita.

  10. Melasso allo stoccaggio: il melasso è costituito dallo scolo della centrifugazione della massacotta di basso prodotto. In esso sono confluiti tutti i non-zuccheri rimasti nel sugo dopo la depurazione calcocarbonica e vi è rimasto disciolto più del 10% dello zucchero totale introdotto in lavorazione, la cui cristallizzazione è stata impedita dai non-zuccheri stessi.

  11. Produzione del vapore e dell’energia elettrica: per la produzione del vapore e dell’energia elettrica occorrente alla lavorazione, lo zuccherificio è dotato di una centrale termica costituita da generatori di vapore surriscaldato, alimentati con acqua di condensa proveniente dalla batteria di evaporazione. La maggior parte del vapore prodotto aziona gruppi turbo-alternatori per la produzione della forza elettromotrice, necessaria alle varie stazioni e reparti di fabbrica. A volte una certa quantità di energia elettrica può essere acquistata dalla rete ENEL. Il vapore di scarico delle turbine viene inviato al I° effetto della batteria di concentrazione con integrazione di vapore proveniente direttamente dalle caldaie, dopo opportuna riduzione di pressione e desurriscaldamento: il desurriscaldamento è un trattamento che rende "saturo" il vapore e consente l’utilizzazione del calore del vapore medesimo. Nei generatori di vapore si impiega per lo più combustibile metano.

  12. Condensazione del vapore a basso contenuto energetico: viene effettuata in condensatori barometrici a miscela, cui sono collegate le tubazioni collettrici provenienti da tutti gli apparecchi che lavorano sotto vuoto e/o inviano vapore alla condensazione (bolle di cottura, ultimi effetti delle batterie di evaporazione, filtri sotto vuoto). Come detto in precedenza il vapore, la cui utilizzazione non è più energeticamente conveniente, viene condensato con acqua fredda nei sopracitati apparecchi e la miscela viene raffreddata in torri evaporative e/o mediante spruzzamento in aria in apposita vasca a spruzzi.

  13. Stoccaggio ingredienti di lavorazione: lo stabilimento è dotato di una serie di serbatoi per lo stoccaggio degli ingredienti liquidi di lavorazione. Si tratta per lo più di antischiumanti per il controllo delle schiume che si formano lungo il processo, disinfettanti per impedire il proliferare di microrganismi parassiti che si nutrono di saccarosio, soluzioni acide per il lavaggio dei filtri dai sali alcalini separati dalle soluzioni zuccherine. Tutte queste sostanze sono usate in dosi minime controllate e non restano neppure in minima traccia nel prodotto finito.

  14. Impianti di depurazione acque e solidi: lo zuccherificio è quasi sempre dotato di un impianto di trattamento intensivo biologico in aerobiosi che funziona per gran parte dell’anno; vi pervengono le acque reflue prodotte durante la lavorazione stagionale, stoccate e chiarificate negli appositi bacini. Le acque depurate nei termini delle vigenti norme, vengono scaricate in acque pubbliche. Le calci di defecazione vengono separate allo stato secco in appositi filtri a piastre e/o "sottovuoto", sedimentate in apposite vasche ed estratte periodicamente al 60% di sostanza secca. La necessità di acqua per la lavorazione è fortemente diminuita nel tempo con l’adozione di sistemi di recupero sempre più spinti, da quando si impiegavano, senza alcun riciclo, anche 15 metri cubi d’acqua per ogni tonnellata di bietole lavorate. In teoria, sarebbe sufficiente l’acqua contenuta nelle bietole se venissero adottati sofisticati e costosi impianti di recupero; in pratica tutti gli zuccherifici attualmente hanno necessità di meno di un metro cubo d’acqua fresca per ogni tonnellata di bietole lavorate . Tale acqua sarà restituita, dopo depurazione, ai corsi d’acqua superficiali, mentre quella contenuta nelle bietole viene sostanzialmente evaporata durante il processo di estrazione. La lavorazione si svolge a ciclo continuo senza interruzione sulle 24 ore per tutto l’arco della campagna, che dura normalmente 80 giorni per la lavorazione delle barbabietole e di alcuni giorni per la trasformazione in zucchero del sugo denso eventualmente accantonato durante la lavorazione bietole.

Conclusioni. Lo zuccherificio appartiene alla categoria delle industrie agro-alimentari ed è perfettamente integrata con l’attività bieticola. Un vecchio, ma sempre valido detto afferma che il più bel zuccherificio non è niente senza le bietole: si può aggiungere che lo zuccherificio vale poco senza una sufficiente quantità di bietole da lavorare di buona qualità e senza una gestione attenta e professionalmente qualificata a tutti i livelli.

Difficoltà fortissime si incontrano nella lavorazione quando vengono conferite bietole mal coltivate, attaccate dai parassiti, o estirpate da molti giorni. Anche se le bietole sono fresche, ma sporche per troppa terra, troppa erba, poco o niente scollettate, con pietre o frammenti di legno, costituiscono un serio impedimento alla normale lavorazione, poiché gli impianti pulitori, pur potenti, hanno comunque dei limiti e il taglio in fettucce e la successiva depurazione del sugo estratto per diffusione risultano compromessi.

I risultati migliori vengono ottenuti quando si verifica una stretta e genuina collaborazione fra il Bieticoltore e l’Apparato agronomico di stabilimento, tale che siano rispettati gli interessi di ciascuna delle parti: il sacrificio degli interessi anche di una sola parte comporta l’interruzione della filiera "bietola-zucchero", con la cessazione dell’attività della parte sacrificata e con l’annullamento delle prospettive di sviluppo per l’altra parte.

Si allega uno schema tipico di processo per uno zuccherificio.