Produzione dello zucchero

Produrre lo zucchero significa estrarre il succo dolce della canna, della barbabietola o della linfa d'acero, farne evaporare con l'ebollizione quasi tutta l'acqua e lasciar cristallizzare il saccarosio nello sciroppo denso. Poi si separano i cristalli dal liquido scuro che li circonda, la melassa. Nel I secolo d.C. Dioscoride e Plinio il Vecchio descrissero un miele bianco e friabile ricavato da canne dell'India, usato come medicina.

Che cos’è

Lo zucchero è saccarosio, che le piante producono nelle foglie e accumulano nei fusti, nelle radici o nella linfa. La canna da zucchero, un’alta graminacea tropicale, lo conserva nel succo dei suoi fusti, la barbabietola da zucchero nella radice e l’acero da zucchero del Nord America nella linfa che sale in primavera. Fare lo zucchero vuol dire estrarre questo saccarosio dalla pianta e trasformarlo in cristalli asciutti che si conservano e viaggiano.

Il lavoro procede per fasi. Si estrae il succo, schiacciando la canna o mettendo a bagno fettine di barbabietola in acqua calda. Lo si depura e lo si riduce con l’ebollizione fino a uno sciroppo denso. Poi si porta lo sciroppo al punto in cui il saccarosio si separa in cristalli, che si dividono dal liquido scuro rimasto, la melassa. Gli zuccheri grezzi ne trattengono una parte. Lo zucchero grezzo di canna diventa bianco con la raffinazione: i cristalli vengono sciolti di nuovo, la soluzione viene depurata e lo zucchero cristallizza una seconda volta. Gli zuccherifici di barbabietola ricavano di solito lo zucchero bianco direttamente dal sugo depurato.

Come funziona

La barbabietola si taglia in strisce sottili, le fettucce, perché l’acqua calda possa estrarre lo zucchero dal maggior numero possibile di cellule.

In uno zuccherificio di canna i fusti vengono sfibrati e poi pressati tra diverse serie di pesanti rulli. Prima dell’ultimo mulino si spruzza acqua sulla canna schiacciata, e il succo diluito di ogni mulino viene rimandato al precedente, così che la canna si lava del suo zucchero man mano che avanza. La fibra che resta alla fine, la bagassa, alimenta le caldaie dello stabilimento. La barbabietola viene tagliata in strisce sottili che avanzano in un lungo recipiente controcorrente rispetto a un flusso d’acqua tenuto tra 50 e 80 °C. Lo zucchero esce dalle cellule e passa nell’acqua, che ne esce con il 10-15% di zucchero.

Il succo grezzo contiene anche acidi vegetali e altre impurità. Gli zuccherifici di canna lo scaldano a circa 95 °C e vi aggiungono calce, che neutralizza gli acidi e forma un fango pesante che si deposita trascinando con sé le impurità. Il succo di barbabietola viene trattato con calce e poi attraversato da anidride carbonica, che trasforma la calce in piccoli cristalli di carbonato di calcio che si portano dietro le impurità depositandosi.

Poi bisogna togliere l’acqua. Ridurre un succo diluito richiede molto calore, e gli stabilimenti lo risparmiano con una fila di evaporatori. Il vapore scalda il primo, il vapore che esce dal succo scalda il secondo e così via, con ogni recipiente tenuto a una pressione più bassa perché il succo bolla a una temperatura più bassa. Il succo di canna esce dagli evaporatori come uno sciroppo con circa il 65% di sostanza secca.

Il saccarosio si scioglie molto meglio nell’acqua calda che in quella fredda. Uno sciroppo che contiene più zucchero di quanto ne possa tenere disciolto è soprasaturo, e il suo saccarosio comincia a formare cristalli, che crescono molto più facilmente su cristalli già presenti che dal nulla. Nel bollitore sotto vuoto lo sciroppo bolle a pressione ridotta, a una temperatura abbastanza bassa da non imbrunirlo, finché diventa soprasaturo. Lo si semina allora con zucchero finissimo, e i cristalli crescono man mano che entra altro sciroppo. La miscela di cristalli e sciroppo, la massa cotta, passa a centrifughe i cui cestelli forati espellono il liquido e trattengono i cristalli. Il liquido viene ricotto per un secondo e un terzo prodotto, e la melassa finale serve come mangime o per fare il rum.

Prima delle centrifughe era la gravità a separare. Lo sciroppo cotto veniva versato in forme coniche di terracotta, con il foro della punta tappato, e lasciato rapprendere. Poi le forme venivano poste con la punta in giù su delle giare e stappate, e la melassa colava nelle giare. I raffinatori versavano argilla bagnata o sciroppo pulito sulla base del pane; il liquido scendeva attraverso lo zucchero e lo sbiancava, mentre la punta, dove si raccoglieva la melassa, restava bruna. Le raffinerie moderne lavano lo zucchero grezzo in uno sciroppo tiepido per staccarne la pellicola di melassa, lo sciolgono, depurano la soluzione con la calce, la decolorano con carbone attivo o nero animale e la fanno cristallizzare di nuovo.

Come si fa

Due esperimenti in cucina mostrano le due metà del procedimento: estrarre lo zucchero da una pianta e far crescere cristalli in uno sciroppo.

Per vedere come lo zucchero lascia la barbabietola, sbucciate una barbabietola da zucchero, o in mancanza una barbabietola rossa, e tagliatela a strisce sottili. Mettetele in una ciotola, copritele di acqua calda e lasciatele finché l’acqua è tiepida. Togliete le strisce e assaggiate l’acqua: è diventata dolce, perché lo zucchero è passato dalle cellule tagliate all’acqua.

I cristalli di zucchero crescono su un bastoncino passato prima nello zucchero, che offre loro dei cristalli su cui costruire.

Per far crescere i cristalli, preparate prima gli inneschi. Bagnate la metà inferiore di alcuni spiedini di legno, passateli nello zucchero e lasciateli asciugare per un giorno. In un pentolino scaldate 500 ml d’acqua senza farla bollire e aggiungete poco alla volta 1,5 kg di zucchero, aspettando che ogni aggiunta si sciolga, finché non se ne scioglie più. Lasciate intiepidire un poco lo sciroppo, versatelo in bicchieri alti o barattoli e mettete al centro di ciascuno uno spiedino, tenuto da una molletta posata di traverso sul bordo, con la punta poco sopra il fondo. Lasciate i barattoli fermi per una settimana o più. Mentre lo sciroppo si raffredda e perde lentamente acqua, lo zucchero esce dalla soluzione e costruisce cristalli sullo spiedino innescato. Per estrarre il bastoncino, rompete la crosta che si forma in superficie.

Sicurezza. Lo sciroppo di zucchero caldo si attacca alla pelle e provoca ustioni gravi. I bambini devono fare l’esperimento solo con un adulto, che maneggia lui il pentolino caldo.

Storia ed evoluzione

La canna da zucchero era nota in India molto prima dell’era volgare, e i testi sanscriti nominano un’intera famiglia di prodotti ricavati dal suo succo. L’Arthaśāstra, un trattato sull’arte di governo, elenca insieme sciroppo, jaggery, massa cotta, zucchero bruno morbido e zucchero cristallizzato. La Suśruta Saṃhitā, un testo medico, descrive un succo spremuto masticando o con una macchina e poi ridotto sul fuoco o al sole a sciroppo, a jaggery, una massa bruna e solida, e infine a cristalli chiamati śarkarā, sgocciolati dal loro scuro liquido madre. Le date dei due testi sono discusse, e James McHugh, che ha studiato questo lessico, osserva che si sa poco di come si raffinasse nelle epoche più antiche.

Gli autori del mondo mediterraneo conoscevano il prodotto nel I secolo d.C. Dioscoride descrive un miele solidificato chiamato saccharon, che si trova nelle canne in India e in Arabia, simile al sale e che si spezza sotto i denti. Plinio il Vecchio, che scriveva nel 77 d.C., aggiunge che quello indiano era migliore di quello arabo: un miele raccolto nelle canne, bianco come una gomma, friabile sotto i denti, con i pezzi più grandi della misura di una nocciola, e usato solo in medicina.

Nel Mediterraneo orientale gli zuccherifici si concentrarono nella piana di Acri, attorno al lago di Tiberiade, lungo la valle del Giordano e all’estremità meridionale del Mar Morto, e dal XIII secolo soprattutto a Cipro. Mulini ad acqua frantumavano la canna, in un sito si riutilizzò per spremerla un vecchio torchio a vite bizantino, e il succo bolliva in calderoni di rame sopra camere del fuoco.

Il succo veniva travasato con il mestolo da una caldaia di rame aperta alla successiva, ognuna più piccola della precedente.

I Portoghesi coltivarono la canna a Madera e poi a São Tomé, nel golfo di Guinea. Scavando la tenuta di Praia Melão, attiva dal XVI secolo, Maria Dores Cruz e i suoi colleghi descrivono São Tomé come la prima economia di piantagione dei tropici fondata sulla sola coltura dello zucchero e sul lavoro di persone ridotte in schiavitù, un modello poi portato nelle Americhe. I frammenti di forme coniche da zucchero trovati sul posto somigliano a quelli di Madera. In Brasile e nei Caraibi, africani ridotti in schiavitù tagliavano e schiacciavano la canna e ne facevano bollire il succo in una fila di quattro o cinque caldaie di rame aperte, di misura decrescente, travasandolo dall’una all’altra con dei mestoli e schiumandolo. Scottature e ustioni erano frequenti.

Nel 1747 il chimico berlinese Andreas Sigismund Marggraf estrasse zucchero da radici secche di barbabietola con alcol bollente e riconobbe al microscopio nei suoi cristalli lo stesso zucchero della canna. Il suo allievo Franz Carl Achard cominciò a selezionare barbabietole da zucchero vicino a Berlino negli anni Ottanta del Settecento e, con l’appoggio del re Federico Guglielmo III di Prussia, costruì uno zuccherificio di barbabietola a Cunern, in Slesia. Produceva nel 1802, e alcuni resoconti ne datano la fondazione al 1801.

Due invenzioni cambiarono la cottura. Il chimico inglese Edward Charles Howard mise a punto il bollitore sotto vuoto verso il 1812 e lo brevettò nel 1813: a pressione ridotta lo sciroppo bolle a temperatura più bassa, senza caramellare né bruciare. In Louisiana Norbert Rillieux, un uomo libero di colore, installò il suo primo evaporatore a multiplo effetto nel 1834 secondo la Historic New Orleans Collection, nel 1843 secondo l’American Chemical Society, e brevettò il sistema nel 1843 e nel 1846. Produttori di zucchero fino a Cuba e in Messico lo interpellarono, e gli zuccherifici di barbabietola di Francia, Germania, Austria e Russia lo adottarono largamente.