Produrre zucchero e altri dolcificanti

Tra gli zuccheri il più importante a livello mondiale è il saccarosio: esso viene estratto in grandi impianti industriali dalla canna da zucchero (principale commodity mondiale), coltivata nei paesi tropicali, e dalla barbabietola da zucchero, coltivata nei paesi temperato-freddi. Oltre al saccarosio si sono altri zuccheri di ampio consumo estratti dall’amido di mais e di impiego tradizionale, come il miele. Da qualche tempo sono stati messi a punto altri zuccheri di origine naturale o sintetica, caratterizzati da un minor contenuto di energia o da un potere dolcificante più elevato del saccarosio: i cosiddetti edulcoranti. L’impiego di alcuni di essi è controverso e sono in corso ricerche per scongiurare possibili effetti negativi sulla salute umana. A partire dal 2006 il settore bieticolo-saccarifero dell’UE è stato sottoposto ad una profonda revisione con l’imposizione di una drastica riduzione delle produzioni e degli impianti di raffinazione, al fine di rafforzare il settore in vista della completa liberalizzazione del mercato prevista nel 2017.

Un dolcificante (o edulcorante) è una sostanza usata per addolcire alimenti o altri prodotti destinati all'uso orale (collutori, farmaci): alcuni sono di origine naturale, altri vengono prodotti in laboratorio (edulcoranti di sintesi).

Gli “zuccheri” (dall'arabo sukkar) nel linguaggio scientifico sono l’insieme dei glucidi semplici (monosaccaridi, disaccaridi e oligosaccaridi): si tratta di composti solubili in acqua, generalmente dolci. Nell’uso comune con “zucchero” s’intende il saccarosio.

Il potere dolcificante (o edulcorante) di una sostanza è un valore numerico esprime che la capacità addolcente definito come “il rapporto tra la concentrazione di una soluzione di saccarosio e quello di un dolcificante che ha la stessa intensità di sapore”; per convenzione al saccarosio viene attribuito potere dolcificante 1 (ad es. il potere dell’aspartame è 200: 1g di una soluzione 1/200 di aspartame ha un sapore dolce di intensità pari a 1g di saccarosio).

Alcuni zuccheri, accanto al potere dolcificante, hanno un elevato contenuto energetico (“zuccheri calorici”), altri ridotto o nullo (“zuccheri non calorici”) (Tabella 1).

Classificazione

Origine

Sostanza

Potere edulcorante

Calorici

Semplici

Monosaccaridi

naturale

glucosio

0.6

fruttosio

1.3 - 1.5

galattosio

0.6

Disaccaridi

naturale

saccarosio

1

lattosio

0.15-0.2

maltosio

0.4-0.5

Oligosaccaridi

naturale

raffinosio, stachiosio, frutto-oligosaccaridi (FOS), galatto-oligosaccaridi (GOS)

-

Non calorici

Semplici

Di massa (polioli e polialcoli)

naturale

sorbitolo (E420)

0.6

mannitolo (E421)

0.6

sintesi (a partire da sostanze naturali)

isomalto (E953)

0.45

maltitolo (E965)

0.9

lattitolo (E966)

0.35

naturale e sintesi (a partire da sostanze naturali)

xilitolo (E967)

1

Altro

Intensivi

naturale

taumatina (E957)

300 (1500)

sintesi

aspartame (E951)

160-200

acesulfame K (E950)

200

saccarina (E954)

300-500

ciclamati (E952)

30 - 140

sintesi (a partire da sostanze naturali)

sucralosio (E955)

400-800

neoesperidina diidrocalcone (E959)

400-600

Il saccarosio

Il dolcificante più diffuso nel mondo occidentale è il saccarosio, o zucchero da tavola, esso si estrae principalmente dalla canna da zucchero (Saccharum officinarum, fam. Graminaceae, pianta perenne di grande taglia coltivata nelle regioni tropicali che immagazzino lo zucchero nel fusto) e dalla barbabietola da zucchero (Beta vulgaris, fam. Chenopidiaceae, coltivata nelle zone temperate o fredde e che immagazzina lo zucchero nella radice).

Altre potenziali fonti di saccarosio, quali sorgo, mais dolce, carrubo, labiate, ombrellifere e acero, hanno scarso interesse industriale a causa del loro modesto contenuto zuccherino.

La coltura della canna da zucchero è di antica tradizione, mentre quella della barbabietola è più recente: la prima estrazione di zucchero cristallizzato dalla radice della barbabietola è del 1747. In Europa un impulso allo sviluppo degli zuccherifici fu dato da Napoleone a motivo del blocco dei rifornimenti di zucchero di canna dalle Indie occidentali.

La canna da zucchero ha un contenuto zuccherino medio del 14%, inferiore a quello della barbabietola (16 -20%). Chimicamente lo zucchero ricavato dalla barbabietola è identico a quello ottenuto dalla canna (lo zucchero bianco cristallino è costituito dal 99,9% di saccarosio), la differenza tra i due è data dal genere delle loro impurità: lo zucchero di canna impuro è aromatico, mentre quello di barbabietola ha un fondo amaro.

I processi di estrazione e produzione industriale sono differenti per le due piante essendo diverse le parti della pianta in cui lo zucchero è contenuto.

Per l’estrazione del saccarosio dalla canna il fusto viene macinato, poi per mezzo di rulli si spreme il succo, quest’ultimo è poi alcalinizzato con calce. In seguito viene purificato attraverso l’aggiunta di acidi o anidridi per renderlo più chiaro. Dopo la chiarificazione viene concentrato sotto vuoto e lasciato cristallizzare. Tramite centrifugazione si ottiene così lo zucchero grezzo: l’operazione è ripetuta fino a quando non è più possibile ricavare altri cristalli. Lo zucchero grezzo viene poi raffinato (per togliergli il caratteristico colore marrone) mediante un trattamento con calce e acidi e decolorato per passaggio attraverso carbone. Infine viene concentrato e cristallizzato sotto vuoto per ottenere il prodotto bianco cristallino.

Per l’estrazione del saccarosio dalle barbabietole le radici vengono tagliate meccanicamente in fettucce molto sottili e sottoposte a un flusso continuo controcorrente di acqua calda. Il succo impuro così ottenuto viene sottoposto a un processo di purificazione analogo a quello utilizzato per la produzione di zucchero di canna.

In commercio vi sono diverse forme di zucchero: cristalli bruno-marroni o bianchi, polveri, zollette (ottenute miscelando lo zucchero cristallizzato con sciroppi di zucchero).

I residui solidi, scorze e fibre della canna ("bagasse") vengono utilizzati in gran parte come combustibile per generare vapore (nello stesso stabilimento di raffinazione) e come materia prima per la produzione di carta.

Il melasso di canna (liquido bruno che si separa dallo zucchero per centrifugazione), a differenza di quello di barbabietola, ha sapore e odore gradevoli che ne consentono un impiego anche nell’alimentazione umana, ad esempio per la preparazione del rum. La melassa di barbabietola è usata per produrre e lievito di birra come mangime.

Le polpe di bietola (o fettucce), pressate ed essiccate, sono dette polpe esauste e vengono usate come mangimi per bovini e suini.

Zucchero da barbabietola, zucchero di canna e zucchero invertito (sciroppo che non cristallizza costituito da una miscela di glucosio e di fruttosio ottenuto mediante reazione enzimatica o chimica), nel loro insieme costituiscono “the Sucrose-based family”.

La produzione mondiale di zucchero (1842 milioni di t nel 2012, FAO) è cresciuta nel primo decennio del XXI secolo, principalmente per il rafforzamento della quota di produzione di zucchero di canna, che costituisce oggi oltre l’87% della produzione mondiale. I maggiori produttori mondiali di zucchero di canna sono Brasile, India e Cina (Figura 1).

figura 1 - Distribuzione delle aree di produzione di zucchero di canna nel mondo

Tra i produttori di zucchero da barbabietola primeggia invece la Russia, seguita da Francia e USA. (rimando alla Scheda Le principali commodities alimentari).

Il settore della bieticoltura europea dal 2006 è stato sottoposto ad una profonda riforma (OCM zucchero) volta a rendere la bieticoltura più competitiva (Figura 2) con l’assegnazione ad ogni nazione di superfici massime e con conseguente riduzione del numero di zuccherifici.

figura 2 - Barbabietola da zucchero in Europa: aree bieticole, zuccherifici e raffinerie

Altri dolcificanti calorici

Oltre al saccarosio sono impiegati altri dolcificanti di origine naturale e sintetica.

Una famiglia di dolcificanti, ottenuta dall’amido (“The Starch-based family”), comprende:

  • sciroppo di glucosio: prodotto da amido di patata e di mais trattato con enzimi;
  • destrosio: glucosio depurato e cristallizzato;
  • sciroppi di mais ad alto contenuto di fruttosio (HFCS, “High Fructose Com Syrup”), ottenuto mediante enzimi a partire da amido di mais, è una miscela di glucosio-fruttosio.

Altri dolcificanti naturali estratti da piante, senza processo di lavorazione chimica, sono: succo di mela concentrato, succo di uva concentrato, stevioside (foglie della pianta Stevia rebaudiana, vietato in UE), succo di agave, sciroppo di riso.

Tra i dolcificanti naturali va ricordato il miele (in cui, solitamente, prevale il fruttosio), prodotto dalle api a partire dal nettare e dalla melata prodotta da insetti fitomizi, quali alcuni pidocchi delle piante.

Edulcoranti di sintesi

Il saccarosio comporta l’introduzione di un rilevante numero di calorie (4 kcal/g) e non può essere impiegato dai soggetti affetti da diabete mellito (malattia caratterizzata dall’incapacità di utilizzare lo zucchero a causa di un deficit dell’ormone insulina), per ovviare a questi inconvenienti sono stati introdotti edulcoranti (alcuni naturali, altri di sintesi) che consentono di sostituire il saccarosio nei prodotti dietetici e per diabetici. L’impiego degli edulcoranti in UE risponde a specifiche normative (Direttiva 2003/115/CE). Essi sono suddividibili in:

  • Edulcoranti con effetto massa o "polioli" (e polialcoli, loro derivati): forniscono un numero ridotto (circa dimezzato) di calorie per grammo rispetto al saccarosio a parità di potere dolcificante;
  • Edulcoranti intensivi: forniscono un intenso gusto dolce con pochissime calorie, vanno impiegati in piccole quantità.

Parte dei dolcificanti di sintesi sono preparati partendo da amidi o da zuccheri vegetali modificati chimicamente o con l’impiego di batteri. Alcune di queste sostanze possono causare ipersensibilità ed allergie (es. aspartame), altre sono sospettate di avere effetti cancerogeni, seppure siano ancora in corso studi di approfondimento.

collegamento consigliato

Il metabolismo negli organismi viventi

collegamento consigliato

Le molecole di riserva come fonte di energia

Esplora le schede collegate. Ogni livello indica il grado di approfondimento della problematica
Livello 1 Livello 2 Livello 3 Livello 4
Il Cibo é vita
Alimenti di origine animale: carne e latte
L'allevamento del pesce: un'importante risorsa alimentare
Gli insetti nell'alimentazione animale
La proteina dal foraggio alla carne
Il latte: composizione, consumo, storia ed evoluzione
La carne: un alimento fondamentale in continua evoluzione
Alimenti di origine vegetale: semi, radici, foglie
sei qui  Produrre zucchero e altri dolcificanti
Prodotti dalle colture oleaginose
Le grandi commodities agricole
Com'é governato il mercato delle grandi commodities
Il flusso degli alimenti nel mondo
L'impatto dell'evoluzione mondiale dei consumi alimentari: il caso della Cina
I cereali come cibo
Trasformazione riso: parboilizzazione
Prodotti a base di riso
Il Golden Rice
Trasformazione frumento: lievitazione ed estrusione
Prodotti a base di frumento
Celiachia: allergia o intolleranza?
Trasformazione mais: macinazione o nixtamalizzazione
Prodotti a base di mais in Italia
Le varietà locali per la polenta
Prodotti a base di mais nel mondo
Nuove tendenze: cibi funzionali, cibi a chilometro zero
Accesso al Cibo
Il diritto al cibo nel diritto internazionale
L'Indice globale della fame
La finanziarizzazione dei prezzi agricoli
I prodotti agricoli a doppio uso: cibo ed energia
Donne e sicurezza alimentare
Donne e agricoltura: il caso del Mozambico
L'adattamento al cambiamento climatico

Distribuzione delle aree di produzione di zucchero di canna nel mondo

(Fonte: "SugarcaneYield" di AndrewMT - Opera propria. Con licenza CC BY-SA 3.0 tramite Wikimedia Commons)

 

 

 

Distribuzione delle aree di produzione di zucchero di canna nel mondo

Barbabietola da zucchero in Europa: aree bieticole, zuccherifici e raffinerie

(Fonte: CEFS, 2014)

 

 

 

Barbabietola da zucchero in Europa: aree bieticole, zuccherifici e raffinerie

Il mercato mondiale della commodity zucchero (saccarosio) è caratterizzato da:

  • condizionamenti legati agli interventi statali con applicazione di tariffe e misure protezionistiche volte a favorire la produzione nazionale;
  • commercializzazione basata su accordi stipulati tra singoli paesi, mentre solo una quota residuale di esportazione è collocata sul libero mercato.

Merita un approfondimento quanto accaduto nell’UE per la regolamentazione della produzione di barbabietole e di zucchero, basata su un’Organizzazione Comune di Mercato (OCM Zucchero). Nel 2006 l’OCM è stata radicalmente riformata per consentire al settore europeo dello zucchero un futuro sostenibile e competitivo e per favorire gli scambi commerciali con altri paesi, specie quelli più poveri del mondo. La riforma ha imposto una forte riduzione della produzione di zucchero europeo (-30%): per raggiungere tale obiettivo sono state adottate misure per compensare gli agricoltori ed è stato istituito un fondo di ristrutturazione, per accompagnare le zone meno competitive (con rese produttive basse) ad abbandonare totalmente o parzialmente la coltivazione.

Oggi la produzione di barbabietola in UE avviene in 18 paesi (23 prima della riforma) con il 70% della produzione concentrata in 7 paesi (l’Italia è al settimo posto); tra il 2000 e il 2008 sono stati chiusi 151 zuccherifici e la dimensione media degli impianti rimasti in funzione ha continuato ad aumentare. Oggi la barbabietola da zucchero europea è coltivata su circa 1,3 milioni di ettari, l’industria saccarifera europea comprende 56 raffinerie di zucchero greggio di canna e 106 fabbriche di zucchero che trasformano la barbabietola (Figura 2).

L’Italia ha ridotto del 70% la quota produttiva, contestualmente gli zuccherifici sono passati da 19 a 4 e le superfici a barbabietola sono scese da 250 mila a circa 50-60 mila ettari.

La nuova Politica Agricola Comunitaria prevede nel 2017 l’abolizione delle quote di produzione di zucchero, proseguendo il processo di totale liberalizzazione del mercato iniziato nel 2006. Ciò impone al comparto bieticolo saccarifero europeo ed italiano, per rimanere competitivo sul libero mercato, un ulteriore e rapido incremento della produttività della filiera.

Beta Italia, 2014. Prontuario per la coltivazione della barbabietola da zucchero Progetto “Obiettivo 2014”

Coppola B., Senatore M (a cura di)., 2011. Dispense del corso Chimica degli alimenti prof. Fogliano V. e Santini A. Edulcoranti. Università di Napoli

Direttiva 2003/115/CE. Edulcoranti autorizzati in UE 

Enciclopedia Trecccani.it, Zucchero 

FAO, 2014. List of codex specifications for food additives CAC/MISC 6-2014

Faostat

Produzione dello zucchero