LA BARBABIETOLA DA ZUCCHERO

Ciò che ne determina il valore tecnologico

E’ noto che la natura ha offerto all’uomo una meravigliosa pianta, che in quasi due secoli di sperimentazione agraria è stata sviluppata con successivi miglioramenti varietali dall’originaria "beta vulgaris", a ciclo biennale; nel primo anno si ha principalmente la crescita degli apparati fogliare e radicale finalizzata all’accumulo di varie sostanze chimiche nella radice principale o fittone e nel secondo anno, l’utilizzo delle sostanze accumulate per il completamento del ciclo vegetativo, con la produzione dei fiori prima e del seme finale. Quello che interessa l’industria saccarifera è il fittone che si ottiene dopo 4-5 mesi di vita della pianta, dal momento della semina.

Poiché in questo primo periodo di vita, fra le varie sostanze accumulate nella radice c’è anche il saccarosio disciolto nei succhi vegetali contenuti negli alveoli cellulari, è alla fine di questo periodo che la bietola viene tolta dal campo e portata in lavorazione, per l’estrazione e cristallizzazione del saccarosio contenuto nel fittone.

Tutte quelle sostanze che si sono accumulate nella radice e che nel processo di "diffusione" vengono estratte assieme al saccarosio, più o meno ne contrastano la cristallizzazione e maggiore è la loro quantità nel sugo di diffusione e più difficile e meno remunerativa diventa la lavorazione; a volte la qualità e quantità di quelle sostanze che non sono saccarosio (e quindi chiamate "non-zuccheri") sconsigliano lo sfruttamento industriale delle bietole da cui provengono, perché risulta troppo bassa la resa in saccarosio cristallizzato, ottenibile con una normale lavorazione industriale.

Pertanto risulta subito evidente che il valore tecnologico della barbabietola non è dato soltanto dalla quantità percentuale di saccarosio (polarizzazione), ma anche e soprattutto dalla quantità e qualità dei non-zuccheri che si estraggono insieme alla zucchero, ovviamente in soluzione acquosa, con l’impianto di diffusione. Ecco quindi la necessità di giudicare le bietole in base alla purezza (PSD) del sugo ottenibile, dove per purezza (o quoziente di purezza) si intende un rapporto di sostanze secche, in cui a numeratore c’è lo zucchero e a denominatore c’è lo zucchero più i non-zuccheri, il tutto moltiplicato per 100, poiché la purezza è un’entità riferita a 100 parti in peso di sostanza secca:

  Polarizzazione   Z  
Quoziente di purezza =
x 100 =
x 100
  Polarizz. + Non-Zuccheri   Z + NZ  

Da queste considerazioni preliminari discende che le barbabietole dovrebbero essere pagate non solo in base al loro contenuto zuccherino, ma anche e soprattutto in ragione inversa al loro contenuto di non-zuccheri: infatti bietole con un’alta polarizzazione, ma con un’elevata quantità di non-zuccheri sotto l’aspetto tecnologico valgono relativamente poco, poiché non è praticamente possibile cristallizzare con rese economicamente valide il saccarosio che viene pagato e che finisce (deprezzato) in quantità elevata nel melasso, nonostante la miglior depurazione che può essere fatta in fabbrica al sugo greggio che si estrae dalle bietole tagliate in fettucce, per "diffusione".

Di 100 chilogrammi di zucchero pagato in bietole friulane a polarizzazione = 15, circa 90 chilogrammi possono diventare zucchero cristallizzato vendibile; al contrario, di 100 chilogrammi di zucchero pagato in bietole del Sud Italia, ancorchè a polarizzazione = 15, sottoponendole al medesimo trattamento calco-carbonico, difficilmente possono essere cristallizzati più di 75 chilogrammi di zucchero vendibile, con l’aggravante che il saccarosio polarimetrico al Sud viene pagato di più di quello al Nord.

Le cause di questo grosso dislivello qualitativo sono esclusivamente la quantità e qualità dei non-zuccheri che accompagnano l’una e l’altra bietola: ecco perché l’imperativo categorico dell’Agronomo è il miglioramento della qualità della bietola, cioè la massima diminuzione dei non-zuccheri, pena l’antieconomicità della lavorazione della bietola di qualità troppo scadente.

Ricordiamo che la purezza di un sugo greggio di "diffusione" da bietole di media qualità per il nostro Paese può essere la seguente:

  Z   15    
Qz purezza (greggio) =
x 100
x 100 = 85,71
  Z+NZ   15 + 2,5    

Vediamo che 100 grammi di quel sugo greggio sono così composti:
Zucchero = Z = g 15,0
Non-zuccheri = NZ = g 2,5
Acqua =   = g 82.5
     
      g 100,0

In questo sugo greggio a Qz = 85,71, con una corretta depurazione calcocarbonica , si può eliminare circa il 35% dei Non- Zuccheri , cioè è possibile ridurre quei 2,5 grammi di Non-Zuccheri a:

2,5 – (35% x 2,5) = 2,5 - 0,87 = 1,63 grammi di Non-Zuccheri residui e quindi il Qz del sugo greggio depurato (sugo leggero) diventa:
 

15

   
Qz (depurato) =
x 100 = 90,198
  15 + 1,63    

Dopo la fase di concentrazione si ottiene quindi un sugo denso che ha una purezza pratica pari a 90,2 con possibilità di avere una resa in cristallizzazione ancora economicamente valida di almeno l’82% al netto delle perdite, cioè su kg 100 di saccarosio pagato, kg 82 diventano zucchero cristallizzato vendibile.

Supponiamo ora di avere bietole che abbiano la stessa polarizzazione di quelle che hanno dato il sugo greggio sopra esaminato, ma che abbiano più non-zuccheri, tali che in 100 grammi di sugo vi sia appena 1 grammo di non-zuccheri più di prima; il nuovo sugo greggio sarà così composto:
Zucchero = Z = g 15,0
Non-Zuccheri = NZ = g 3,5
Acqua   = g 81.5
     
    g 100,0

e la sua purezza sarà la seguente:
    Z   15    
Purezza = Qz (greggio) =
x 100 =
x 100= 81,081
   

Z + NZ

  15 + 3,5    

ossia una purezza decisamente più scadente, che rende le bietole che hanno prodotto questo sugo assai poco appetibili, anche se hanno lo stesso titolo zuccherino; infatti con la solita depurazione calco-carbonica che al massimo eliminerà il 35% dei non –zuccheri, si avrà una riduzione di non-zuccheri pari a :

3,5- (35% 3,5) = 3,5 –1,22 = 2,28 grammi di non-zuccheri residui, per cui la purezza del sugo greggio depurato diventa:
  15    
Qz (depurato) =
x 100 = 86,805
  15 + 2,28    

Tale purezza (che coincide con la P.S.D. effettiva una volta concentrato il sugo) comporterà una resa in cristallizzazione di appena il 75%, a meno di non spingere la depurazione oltre, ad esempio sottoponendo il sugo leggero depurato ad un trattamento su resine a scambio ionico: si potrà eliminare altro non-zucchero e quindi migliorare la resa, ma a prezzo di una notevole complicazione impiantistica, di maggiori perdite di lavorazione, di una maggior diluizione del sugo per cui aumenteranno le spese di combustibile e con un incremento di spesa per la depurazione dei reflui derivanti dalla rigenerazione delle resine deionizzanti.

Ammettendo che con un simile trattamento depurativo supplementare si possa avere una resa in cristallizzazione anche del 90% del saccarosio introdotto, il risultato economico dell’operazione non potrà mai essere quello ottenibile lavorando bietole naturalmente buone, con una depurazione semplice, proprio per le contropartite sopra accennate.

Per questo motivo si impone una seria e costante ricerca agronomica sul campo, con la certezza che i risultati che ne potranno derivare saranno di gran lunga superiori a quelli ottenibili con la più sofisticata tecnologia di lavorazione e con la migliore impiantistica in fabbrica. Appare dunque di tutta evidenza la necessità di conoscere la natura dei principali non-zuccheri, in modo che sia possibile ottenere bietole con la minor quantità di queste sostanze. Dovrà essere anche attentamente considerata la coltivazione nell’ambiente specifico in cui avviene, poiché la sintesi delle sostanze diverse dal saccarosio nella pianta dipende grandemente dalla composizione del terreno di coltivazione, dalla concimazione, dalla quantità e frequenza delle precipitazioni atmosferiche, dalle ore di luce solare ai fini della fotosintesi clorofilliana. I non-zuccheri che maggiormente squalificano le bietole per la difficoltà di eliminazione con la normale depurazione calcocarbonica del sugo greggio di diffusione e per il loro alto potere melassigeno (cioè la forte tendenza ad impedire la cristallizzazione del saccarosio, per cui una buona parte di questo finisce per rimanere sciolto nel melasso con il nome "saccaromelasso"), sono essenzialmente:
AZOTO (N) - SODIO (Na) - POTASSIO (K)

Sono tre elementi chimici presenti nei terreni (variamente combinati con altri elementi) dove vengono coltivate le bietole e concorrono tutti alla vita e allo sviluppo della pianta, per cui sarebbe impossibile farne a meno completamente. E’ la loro bilanciata presenza e la necessaria misurata integrazione per non sacrificare la vita vegetativa della pianta il vero nocciolo del problema (di non facile soluzione) assegnato all’Agricoltore ed all’Agronomo che lo assiste.

L’azoto è l’elemento fondamentale della crescita della pianta e viene assorbito dal terreno generalmente in forma nitrica (jone – NO3) , ma anche in forma ammoniacale (NH4OH) ed ureica (NH2-CO-NH2).

Nel terreno spesso allo jone nitrico si accompagnano lo jone potassio e lo jone sodio, per cui si hanno tutti i principali non-zuccheri. Se l’azoto è presente nel terreno in quantità abbondante o se avviene una concimazione eccessivamente azotata, si ha un eccessivo sviluppo fogliare nella pianta e una fissazione anormale di azoto nella radice, con forte riduzione della resa industriale della bietola. Si impone quindi la preventiva conoscenza della struttura del terreno mediante analisi chimica e un conseguente dosaggio ponderato dell’azoto in presemina e in fase di coltivazione.

Fino a poco tempo fa le concimazioni di 200 unità di azoto per ettaro erano all’ordine del giorno; attualmente sono pressochè dimezzate e somministrate per i 2/3 in presemina e per 1/3 in fase di coltivazione, quando la temperatura ambiente si fa più mite. Sodio e potassio sono di solito disponibili in abbondanza nei terreni e specialmente il potassio viene impiegato in notevole quantità dalla bietola che però lo fissa soprattutto nelle foglie ed anche nella parte superiore del fittone, denominato colletto. Da questa circostanza deriva l’enorme danno tecnologico che si ha con l’introduzione in lavorazione di bietole poco o niente scollettate con ciuffi di foglie ancora attaccate alla radice: si avrà molto potassio nel sugo greggio e una bassa resa in saccarosio cristallizzato, perché si produrrà molto melasso da quel sugo troppo ricco in potassio .

Pertanto, anche se ora le foglie delle bietole col loro colletto non sono più usate come foraggio, è molto importante che le bietole siano ugualmente scollettate e che foglie e colletti siano interrati con l’aratura del terreno dopo la raccolta, in modo da ristabilire l’equilibrio dell’elemento potassio.

La medesima bietola, tagliata in fettucce, debitamente scollettata, oppure con colletto e residui fogliari, può dare un sugo greggio con Qz diverso di oltre un punto (ad esempio Qz=86 la bietola scollettata e Qz=84,5 la stessa bietola non scollettata). Questa è una delle ragioni per cui, quando vengono fatti campioni-prova su bietolai, prima dell’inizio della campagna, analizzando le bietole campionate ed accuratamente scollettate, si ha una P.S.D. notevolmente migliore di quella che si ottiene dalle stesse bietole conferite durante la campagna, evidentemente con parte o con tutto il colletto e magari con parte delle foglie.

E noto che la barbabietola è una pianta caratterizzata da elevate esigenze idriche durante l’intero ciclo di coltivazione; tuttavia la bietola utilizza appena il 2% dell’acqua assorbita dal terreno, rimandando in atmosfera per il fenomeno della traspirazione il restante 98% dell’acqua assorbita.

Questa grande necessità d’acqua (dai 3.000 a 6.000 m3 per ettaro durante il primo ciclo vegetativo) e questa imponente "evapo-traspirazione" fanno sì che la bietola mal sopporti periodi di siccità anche brevi o piogge eccessive: soprattutto durante questi squilibrii idrici, tutto il chimismo degli elementi che debbono essere assorbiti dal terreno nella giusta proporzione viene alterato e in definitiva specialmente durante la siccità, si fissa nella radice un eccesso di quegli elementi melassigeni che diminuiscono la quota di zucchero cristallizzabile e fanno aumentare grandemente le difficoltà di lavorazione industriale. Per questo la coltivazione delle bietole nelle zone aride o a scarsa piovosità è più difficile e produce una radice di qualità notevolmente più scadente; qui si impone l’irrigazione artificiale, che tuttavia va effettuata in dosi calibrate e con intervalli tali da non consentire mai stress idrico alla coltura. Esistono metodi sperimentali basati sul criterio dell’evapo-traspirazione (utilizzazione della vasca evaporimetrica) per determinare gli intervalli fra un’irrigazione e l’altra e la quantità d’acqua da fornire.

Possiamo dire che con una buona conoscenza delle caratteristiche chimiche del terreno, con una concimazione misurata e bilanciata in funzione delle caratteristiche del terreno e delle colture effettuate in precedenza, con un mantenimento sotto controllo delle infestanti del terreno ed infine, supplendo ad una scarsa piovosità con un’irrigazione programmata e correttamente effettuata con acqua a bassa salinità, possiamo avere il meglio possibile dalla coltivazione della bietola. Ovviamente non potremo mai sovvertire le leggi della natura: non sarà possibile modificare le ore di luce solare sulle coltivazioni, ma certamente potremo fare molto per l’economicità della lavorazione industriale della bietola, producendo una radice sana e ben sviluppata con la minor quantità possibile di non-zuccheri.

Tuttavia, se per quanto riguarda il sodio e il potassio sarà importante (oltre ad un sufficiente scollettamento sul campo) soprattutto un’ampia rotazione colturale, lotta alla rizomania, ai nematodi e ai vari insetti, alle malattie dell’apparato fogliare, per quanto riguarda l’azoto sarà importante l’entità della concimazione e dello spandimento di liquami provenienti da deiezioni animali o altro.

Infatti noi troveremo nella bietola una diversa quantità di azoto (sotto forma di aminoacidi) a seconda delle concimazioni o degli spandimenti che sono avvenuti sul terreno di coltivazione. Gli aminoacidi (insieme all’ammoniaca) sono i prodotti della scissione per idrolisi delle proteine vegetali, che sono un gruppo di sostanze organiche azotate complesse, costituenti una parte importante dei tessuti vegetali.

In particolare sono presenti gli alfa-aminoacidi, così chiamati perché nella loro molecola hanno il gruppo amminico (-NH2) contiguo al gruppo carbossilico (-COOH). Vi sono tre gruppi fondamentali di alfa-amminoacidi a seconda dei loro gruppi amminici e dei loro gruppi carbossilici:

  1. Acidi monoammino-dicarbossilici (prevalentemente acidi). Ad esempio:
    COOH   COOH   COOH
    ô   ô   ô
    CH2   CH2   CH2
    ô   ô   ô
    CH-NH2   CH2   CHOH
    ô   ô   ô
    COOH   CH-NH2   CH-NH2
        ô   ô
        COOH   COOH
             
    ac. aspartico   ac. glutamminico   ac. idrossiglutamminico

  2. Acidi diammino – monocarbossili (prevalentemente basici). Ad esempio:
        NH                        
      //                          
    C
    NH2CH2
    NH2   CH
    N     \\ CO
    NH2
    ô       ô       ôô     / CH   ô
    NH       CH2       C
    NH       CH2
    ô       ô       ô           ô
    CH2       CH2       CH2           CH2
    ô       ô       ô           ô
    CH2       CH2       CH-NH2           CH-NH2
    ô       ô       ô           ô
    CH2       CH-NH2       COOH           COOH
    ô       ô                    
    CH-NH2       COOH                    
    ô                            
    COOH                            
                                 
    arginina       lisina       istidina           glutammina

  3. Acidi mono-ammino-mono-carbossilici (essenzialmente neutri). Ad esempio:
    CH2
    NH2   CH2OH       CH3           CH3    
    ô       ô       ô           ô    
    COOH       CH
    NH2   CH
    NH2   H3C
    CH
    NH2
            ô       ô           ô    
            COOH       COOH           COOH    
                                     
    glicina       serina       alanina           valina    



    CH3       CH3       CH3          
    ô       ô       ô          
    CH
    CH3   CH2       CH2          
    ô       ô       ô          
    CH2       CH2       CH
    CH3   ô    
    ô       ô       ô       CH2    
    CH
    NH2   CH2       CH
    NH2   ô    
    ô       ô       ô       CH
    NH2
    COOH       CH
    NH2   COOH       ô    
            ô               COOH    
            COOH                    
                                 
    leucina       norleucina       isoleucina       fenil-alanina    

Gli organismi vegetali (e quindi anche la barbabietola) cresciuti in condizioni in cui l’ammoniaca sia la fonte preponderante di azoto, accumulano quantità relativamente elevate di glutammina, per azione dell’ammoniaca sull’acido glutammico:
COOH               CO
NH2
ô               ô    
CH2               CH2    
ô               ô    
CH2       +NH3   ¾¾®   CH2   +H2O
ô               ô    
CH
NH2   ammoniaca       CH
NH2acqua
ô               ô    
COOH               COOH    
                     
ac. glutamminico               glutammina    

Qui avviene che un acido monoammino - bicarbossilico, prevalentemente acido come l’acido glutammico, in presenza di ammoniaca, si trasforma in un acido diammino – monocarbossilico, prevalentemente basico come la glutammina, la quale, avendo due gruppi amminici, è più azotata dell’acido glutammico. Probabilmente è anche questo uno dei motivi per cui si ottengono di solito bietole di pessima qualità da quei terreni in cui siano state sparse forti quantità di deiezioni animali, notoriamente fortemente azotate per la gran quantità di ammoniaca presente nelle urine degli animali. Certo è, come è stato evidenziato anche in uno studio di Vallini e Pezzi dell’ Eridania Z.N., che la presenza di glutammina nella bietola è un sicuro indice di cattiva qualità della stessa o anche di cattiva conservazione, di tempi eccessivamente lunghi fra l’estirpo e la lavorazione, di eccessivi maltrattamenti meccanici (escoriazioni, fratture) subiti dalla radice prima del taglio in fettucce.

Un altro parametro importante per la qualità della bietola è la rotazione colturale.

E’ noto che tutte le piante hanno i loro parassiti, sia dell’apparato radicale che di quello fogliare. Quando le piante (patate, carciofi, pomodori, cipolle, bietole, ecc.) vengono estirpate dal terreno di coltura, lasciano nel terreno gran parte del loro apparato radicale secondario con relativi parassiti, i quali sono in grado di modificarsi in qualche modo e di attendere così uno o più anni il ritorno della stessa pianta che li ha ospitati, per riprodursi più numerosi e più aggressivi della prima volta.

Questa loro facoltà si attenua grandemente col passare del tempo e per questo è necessario che nel medesimo campo non sia coltivata la medesima pianta prima di 4-5 anni, pena il proliferare in modo massiccio e incontrollabile del parassita tipico di quella pianta.

Quando questa sospensione colturale non viene applicata, degli ottimi terreni possono diventare inadatti a produrre buone bietole, anche con andamento climatico non sfavorevole, proprio perché le radici secondarie che si dipartono dal fittone, assalite e colonizzate dai parassiti, non possono fornire un adeguato nutrimento al fittone stesso, con risultati quantitativi e qualitativi molto scarsi.

Da quanto sopra esposto, è possibile formulare le seguenti deduzioni, se si vuole semplici, ma incontrovertibili:

  1. la fabbrica non può vivere disgiunta da un’attenta e sapiente agronomia: laddove la qualità della barbabietola è più scarsa, le possibilità del mantenimento e dello sviluppo della coltivazione e quindi della trasformazione sono strettamente legate al miglioramento della qualità del prodotto agricolo nel volgere di pochi anni, pena la cessazione di ogni attività, sia bieticola che industriale;
  2. nessun miglioramento nella tecnica estrattiva potrà mai compensare una scadente qualità della materia prima, poiché sarà sempre più remunerativo applicare le nuove tecnologie (peraltro ancora da mettere a punto e comunque costose) ad un prodotto di qualità migliore;
  3. l’Industria di trasformazione ha da qualche anno istituito un incentivo a quei Coltivatori che producono bietole di buona qualità: per l’antieconomicità della lavorazione delle bietole di bassa qualità, la loro coltivazione dovrebbe essere scoraggiata, quando la migliore tecnica agronomica risulti insufficiente.

Abbiamo inteso dedicare queste nostre semplici annotazioni agli Agronomi ed ai Bieticoltori, chiedendo loro scusa per avere invaso il loro campo di conoscenze pur non avendone la necessaria competenza.

Tuttavia, consapevoli dei nostri limiti tecnologici, auspichiamo che i colleghi Agronomi ed i Bieticoltori, con un perseverante affinamento della loro scienza agronomica, riescano a produrre una barbabietola di qualità sempre migliore, mentre noi tecnici di fabbrica cercheremo di ottimizzare i processi estrattivi per diminuire consumi e perdite e per esaltare le qualità della materia prima conferita allo Zuccherificio.

Soltanto questo sforzo congiunto e continuativo può riuscire vittorioso nel confronto con i tecnici e i coltivatori del Nord Europa, certamente competenti e preparati, ma sicuramente più fortunati di noi, dal punto di vista geografico e pedologico.

Pontelagoscuro, Settembre 1999
(Franco Patria)