Canna da zucchero - Sugarcane

Coltivazione della canna da zucchero in Bangladesh Sugarcane Research Institute
Coltivazione della canna da zucchero, Punjab
Fiore di canna da zucchero, Dominica
Canna da zucchero

La canna da zucchero o canna da zucchero si riferisce a diverse specie e ibridi di erba alta perenne del genere Saccharum , tribù Andropogoneae , che vengono utilizzati per la produzione di zucchero . Le piante sono alte 2-6 m (6-20 piedi) con steli robusti, articolati e fibrosi ricchi di saccarosio , che si accumula negli internodi del gambo . Le canne da zucchero appartengono alla famiglia delle graminacee, Poaceae , una famiglia di piante da fiore economicamente importante che comprende mais, frumento, riso e sorgo e molte colture foraggere . È originario delle regioni tropicali calde e temperate dell'India, del sud-est asiatico e della Nuova Guinea . La pianta è coltivata anche per la produzione di biocarburanti, soprattutto in Brasile, poiché le canne possono essere utilizzate direttamente per produrre alcol etilico ( etanolo ).

Coltivata nelle regioni tropicali e subtropicali, la canna da zucchero è la coltura più grande al mondo per quantità di produzione, con 1,8 miliardi di tonnellate prodotte nel 2017, con il Brasile che rappresenta il 40% del totale mondiale. Nel 2012, l' Organizzazione per l' alimentazione e l'agricoltura ha stimato che fosse coltivato su circa 26 × 10 6  ha (64 × 10 6 acri), in più di 90 paesi. La canna da zucchero rappresenta il 79% dello zucchero prodotto a livello globale (la maggior parte del resto è costituito da barbabietole da zucchero ). Circa il 70% dello zucchero prodotto proviene dal Saccharum officinarum e dai suoi ibridi. Tutte le specie di canna da zucchero possono incrociarsi e le principali cultivar commerciali sono ibridi complessi . ^^

Il saccarosio (zucchero da tavola) viene estratto dalla canna da zucchero in fabbriche specializzate. Viene consumato direttamente in pasticceria, utilizzato per dolcificare bevande, come conservante in confetture e conserve , come finitura decorativa per torte e pasticcerie , come materia prima nell'industria alimentare, o fermentato per produrre etanolo. I prodotti derivati ​​dalla fermentazione dello zucchero includono il falernum , il rum e la cachaça . In alcune regioni, le persone usano le canne di canna da zucchero per realizzare penne, tappetini, schermi e paglia. Il giovane capolino non espanso di Saccharum edule ( duruka ) viene consumato crudo, cotto a vapore o tostato e preparato in vari modi nel sud-est asiatico, comprese le Figi e alcune comunità insulari dell'Indonesia.

La canna da zucchero era un antico raccolto del popolo austronesiano e papuano . È stato introdotto in Polinesia , Isola Melanesia e Madagascar in epoca preistorica tramite marinai austronesiani. Fu anche introdotto nella Cina meridionale e in India dai commercianti austronesiani intorno al 1200-1000 aC. Persiani e greci incontrarono le famose "canne che producono miele senza api" in India tra il VI e il IV secolo a.C. Hanno adottato e poi diffuso l'agricoltura della canna da zucchero. I commercianti iniziarono a commerciare in zucchero, considerato una spezia lussuosa e costosa, dall'India. Nel 18esimo secolo, le piantagioni di canna da zucchero iniziarono nelle nazioni insulari dei Caraibi, del Sud America, dell'Oceano Indiano e del Pacifico. La necessità di lavoratori del raccolto di zucchero divenne uno dei principali motori di grandi migrazioni, alcune persone accettarono volontariamente la servitù a contratto e altre importate forzatamente come schiavi .

Etimologia

Il termine "canna da zucchero" combina la sanscrita parola, शर्करा ( śárkarā , poi سكر Sukkar da arabi , e sucre dal francese medio e Medio inglese ) con "cane", una coltura nelle piantagioni nel Caribbean - gana , Hindi per canna . Questo termine fu usato per la prima volta dai coloni spagnoli nelle Indie Occidentali all'inizio del XVI secolo.

Descrizione

Tagliare la canna da zucchero

La canna da zucchero è un'erba tropicale perenne che forma germogli laterali alla base per produrre più steli, tipicamente alti da 3 a 4 m (da 10 a 13 piedi) e di circa 5 cm (2 pollici) di diametro. I fusti si trasformano in fusto di canna, che a maturità costituisce circa il 75% dell'intera pianta. Un gambo maturo è tipicamente composto dall'11-16% di fibre, dal 12-16% di zuccheri solubili, dal 2-3% di carboidrati non zuccherini e dal 63-73% di acqua. Una coltura di canna da zucchero è sensibile al clima, al tipo di suolo, all'irrigazione, ai fertilizzanti, agli insetti, al controllo delle malattie, alle varietà e al periodo di raccolta. La resa media del gambo di canna è di 60-70 tonnellate per ettaro (24-28 tonnellate lunghe/acro; 27-31 tonnellate corte/acro) all'anno, ma questa cifra può variare tra 30 e 180 tonnellate per ettaro a seconda delle conoscenze e delle colture approccio gestionale utilizzato nella coltivazione della canna da zucchero. La canna da zucchero è una coltura da reddito , ma è anche usata come foraggio per il bestiame.

Storia

I due centri di addomesticamento della canna da zucchero sono uno per Saccharum officinarum da parte dei papuani in Nuova Guinea e un altro per Saccharum sinense da parte degli austronesiani a Taiwan e nel sud della Cina. I papuani e gli austronesiani originariamente usavano principalmente la canna da zucchero come cibo per i maiali domestici. La diffusione sia di S. officinarum che di S. sinense è strettamente legata alle migrazioni dei popoli austronesiani . Il Saccharum barberi è stato coltivato in India solo dopo l'introduzione di S. officinarum .

Mappa che mostra i centri di origine di Saccharum officinarum in Nuova Guinea, S. sinensis nel sud della Cina e Taiwan e S. barberi in India; le frecce tratteggiate rappresentano le introduzioni austronesiane

S. officinarum è stato addomesticato per la prima volta in Nuova Guinea e nelle isole a est della linea di Wallace dai Papuani, dove è il moderno centro di diversità. Cominciando circa 6.000 BP , diversi ceppi sono stati selettivamente allevati dal nativo robustum Saccharum . Dalla Nuova Guinea, si è diffuso verso ovest nel sud-est asiatico marittimo dopo il contatto con gli austronesiani, dove si è ibridato con Saccharum spontaneum .

Il secondo centro di addomesticamento è la Cina meridionale continentale e Taiwan, dove S. sinense era un cultigene primario dei popoli austronesiani. Parole per canna da zucchero esistono nelle lingue proto-austronesiane di Taiwan, ricostruite come *təbuS o **CebuS , che divenne *tebuh in proto- malese -polinesiano . Era una delle principali colture originali dei popoli austronesiani da almeno 5.500 anni fa. L'introduzione del più dolce S. officinarum potrebbe averlo gradualmente sostituito in tutto il suo areale coltivato nel sud-est asiatico marittimo.

Mappa che mostra l'India della canna da zucchero come origine della diffusione verso ovest, seguita da piccole aree in Africa, e poi da aree più piccole sulle isole dell'Atlantico ad ovest dell'Africa
La diffusione verso ovest della canna da zucchero in epoca preislamica (in rosso), nel mondo musulmano medievale (in verde), e nel XV secolo dai portoghesi nell'arcipelago di Madeira e dagli spagnoli nell'arcipelago delle Isole Canarie (isole occidentali dell'Africa, circondato da linee viola)

Dall'isola del sud-est asiatico, S. officinarum fu diffuso verso est in Polinesia e Micronesia dai viaggiatori austronesiani come pianta di canoa intorno al 3500 aC. Si diffuse anche verso ovest e verso nord intorno al 3000 aC in Cina e India dai commercianti austronesiani, dove si ibridava ulteriormente con S. sinense e S. barberi . Da lì, si diffuse ulteriormente nell'Eurasia occidentale e nel Mediterraneo .

La prima produzione conosciuta di zucchero cristallino iniziò nel nord dell'India. Le prime testimonianze della produzione di zucchero provengono da antichi testi sanscriti e pali. Intorno all'VIII secolo, i commercianti musulmani e arabi introdussero lo zucchero dall'India medievale nelle altre parti del califfato abbaside nel Mediterraneo, in Mesopotamia , in Egitto , in Nord Africa e in Andalusia . Nel X secolo, le fonti affermano che ogni villaggio della Mesopotamia coltivava canna da zucchero. Fu tra i primi raccolti portati nelle Americhe dagli spagnoli, principalmente andalusi, dai loro campi nelle isole Canarie , e dai portoghesi dai loro campi nelle isole di Madeira . Un articolo sulla coltivazione della canna da zucchero in Spagna è incluso nel Libro sull'agricoltura di Ibn al-'Awwam del XII secolo .

Cristoforo Colombo portò per la prima volta la canna da zucchero nei Caraibi durante il suo secondo viaggio nelle Americhe, inizialmente nell'isola di Hispaniola (l'odierna Haiti e la Repubblica Dominicana ). In epoca coloniale, lo zucchero costituiva un lato del commercio triangolare delle materie prime del Nuovo Mondo, insieme ai manufatti europei e agli schiavi africani . Lo zucchero, spesso sotto forma di melassa, veniva spedito dai Caraibi in Europa o nel New England, dove veniva utilizzato per produrre rum. I profitti della vendita dello zucchero venivano poi utilizzati per acquistare manufatti, che venivano poi spediti in Africa occidentale, dove venivano barattati con schiavi. Gli schiavi furono poi riportati nei Caraibi per essere venduti ai coltivatori di zucchero. I profitti della vendita degli schiavi venivano quindi utilizzati per acquistare altro zucchero, che veniva spedito in Europa.

Litografia di una piantagione di zucchero nella colonia britannica di Antigua , 1823

La Francia ha trovato le sue isole di canna da zucchero così preziose che ha effettivamente scambiato la sua porzione del Canada , notoriamente soprannominata " pochi acri di neve ", con la Gran Bretagna per il loro ritorno di Guadalupa , Martinica e Santa Lucia alla fine della Guerra dei Sette Anni . Allo stesso modo, gli olandesi mantennero il Suriname , una colonia di zucchero in Sud America, invece di cercare il ritorno dei Nuovi Paesi Bassi (New York).

Le case di bollitura tra il XVII e il XIX secolo convertivano il succo di canna da zucchero in zucchero greggio. Queste case erano attaccate alle piantagioni di zucchero nelle colonie occidentali. Gli schiavi spesso eseguivano il processo di bollitura in condizioni molto povere. Casse rettangolari di mattoni o pietra servivano da fornaci, con un'apertura sul fondo per alimentare il fuoco e rimuovere la cenere. Nella parte superiore di ogni fornace c'erano fino a sette bollitori o caldaie di rame, ciascuno più piccolo e più caldo del precedente. Il succo di canna iniziò nel bollitore più grande. Il succo è stato quindi riscaldato e aggiunto lime per rimuovere le impurità. Il succo veniva scremato e poi incanalato in bollitori successivamente più piccoli. L'ultimo bollitore, il "teache", era il luogo in cui il succo di canna diventava sciroppo. Il passo successivo è stato un canale di raffreddamento, dove i cristalli di zucchero si sono induriti attorno a un nucleo appiccicoso di melassa. Questo lo zucchero greggio è stato poi spalata dalla vasca di raffreddamento in botti (botti di legno), e ci da in casa di polimerizzazione.

Fotografia in bianco e nero di canna da zucchero in piedi nel campo
Una piantagione di zucchero nell'isola della Giamaica alla fine del XIX secolo

Il passaggio della legge sull'abolizione della schiavitù del 1833 portò all'abolizione della schiavitù in gran parte dell'Impero britannico e molti degli schiavi emancipati non lavoravano più nelle piantagioni di canna da zucchero quando potevano scegliere. I coltivatori dell'India occidentale, quindi, avevano bisogno di nuovi lavoratori e trovarono manodopera a basso costo in Cina e in India. Le persone erano soggette a indenture , una forma contrattuale di lunga data, che le vincolava al lavoro non libero a tempo determinato. Le condizioni in cui lavoravano i servi a contratto erano spesso pessime, a causa della mancanza di cure tra i piantatori. Le prime navi che trasportavano lavoratori a contratto dall'India partirono in 1836. Le migrazioni per servire le piantagioni di canna da zucchero portarono a un numero significativo di indiani etnici, sud-est asiatici e cinesi che si stabilirono in varie parti del mondo. In alcune isole e paesi, i migranti dell'Asia meridionale costituiscono ora tra il 10 e il 50% della popolazione. Le piantagioni di canna da zucchero e i gruppi etnici asiatici continuano a prosperare in paesi come Figi , Sud Africa , Birmania , Sri Lanka , Malesia , Indonesia , Filippine , Guyana britannica , Giamaica , Trinidad , Martinica, Guyana francese , Guadalupa, Grenada , St. Lucia , St. Vincent , St. Kitts , St. Croix , Suriname , Nevis e Mauritius .

Pressa indiana antiquata per la canna da zucchero, circa 1905

Tra il 1863 e il 1900, mercanti e proprietari di piantagioni nel Queensland e nel Nuovo Galles del Sud (ora parte del Commonwealth dell'Australia) portarono tra 55.000 e 62.500 persone dalle isole del Pacifico meridionale per lavorare nelle piantagioni di canna da zucchero. Si stima che un terzo di questi lavoratori sia stato costretto o rapito in schiavitù (noto come blackbirding ). Molti altri sono stati pagati salari molto bassi. Tra il 1904 e il 1908, la maggior parte dei 10.000 lavoratori rimasti furono deportati nel tentativo di mantenere l'Australia razzialmente omogenea e proteggere i lavoratori bianchi dalla manodopera straniera a basso costo.

Lo zucchero cubano derivato dalla canna da zucchero è stato esportato in URSS , dove ha ricevuto sostegni di prezzo e si è assicurato un mercato garantito. Lo scioglimento dello stato sovietico nel 1991 ha costretto alla chiusura della maggior parte dell'industria dello zucchero di Cuba.

La canna da zucchero rimane una parte importante dell'economia di Guyana , Belize , Barbados e Haiti , insieme a Repubblica Dominicana , Guadalupa, Giamaica e altre isole.

Circa il 70% dello zucchero prodotto a livello globale proviene da S. officinarum e ibridi che utilizzano questa specie.

Una litografia del XIX secolo di Theodore Bray che mostra una piantagione di canna da zucchero: sulla destra c'è l'"ufficiale bianco", il sovrintendente europeo. Gli schiavi lavorano duramente durante la mietitura. A sinistra è una nave a fondo piatto per il trasporto di canna.

Coltivazione

Piantagione di canna da zucchero, Mauritius
Piantagione di canna da zucchero in Bangladesh
Piantare la canna da zucchero a Porto Rico
Campi di canna da zucchero

La coltivazione della canna da zucchero richiede un clima tropicale o subtropicale , con un minimo di 60 cm (24 pollici) di umidità annuale. È uno dei fotosintetizzatori più efficienti nel regno vegetale . Si tratta di un impianto C 4 , in grado di convertire fino all'1% dell'energia solare incidente in biomassa. Nelle regioni di coltivazione primaria dei tropici e subtropicali , le colture di canna da zucchero possono produrre oltre 15 kg/m 2 di canna. Una volta un raccolto importante della regione sudorientale degli Stati Uniti, la coltivazione della canna da zucchero è diminuita lì durante la fine del 20esimo secolo, ed è principalmente limitata a piccole piantagioni in Florida , Louisiana e sud-est del Texas nel 21esimo secolo. La coltivazione della canna da zucchero è cessata alle Hawaii quando l'ultima piantagione di zucchero operativa nello stato è stata chiusa nel 2016.

La canna da zucchero viene coltivata nelle zone tropicali e subtropicali in aree con un'abbondante fornitura di acqua per un periodo continuo di oltre 6-7 mesi all'anno, sia per pioggia naturale che per irrigazione. Il raccolto non tollera forti gelate. Pertanto, la maggior parte della canna da zucchero del mondo viene coltivata tra 22°N e 22°S , e alcuni fino a 33°N e 33°S . Quando le colture di canna da zucchero si trovano al di fuori di questo intervallo, come la regione di Natal in Sud Africa, è normalmente dovuto a condizioni climatiche anomale nella regione, come le calde correnti oceaniche che scorrono lungo la costa. In termini di altitudine, le colture di canna da zucchero si trovano fino a 1.600 m o 5.200 piedi vicino all'equatore in paesi come Colombia , Ecuador e Perù .

Canna da zucchero può essere coltivata su molti terreni che vanno dal altamente fertile, ben drenati Mollisols , attraverso pesanti di cracking vertisols , acido sterili oxisols e ultisols , torbosi Histosols , Rocky Andisols . Sia l'abbondanza di luce solare che le riserve idriche aumentano la produzione di canna. Ciò ha reso i paesi desertici con buoni impianti di irrigazione, come l'Egitto, alcune delle regioni a più alto rendimento per la coltivazione della canna da zucchero. La canna da zucchero consuma il 9% della produzione mondiale di fertilizzanti di potassio .

Sebbene alcune canne da zucchero producano semi, il moderno taglio del gambo è diventato il metodo di riproduzione più comune. Ogni talea deve contenere almeno una gemma e le talee vengono talvolta piantate a mano. Nei paesi tecnologicamente più avanzati, come gli Stati Uniti e l'Australia, è comune piantare billette . Le billette (steli o tronchi) raccolte da una mietitrice meccanica vengono piantate da una macchina che apre e richiude il terreno. Una volta piantato, un supporto può essere raccolto più volte; dopo ogni raccolto, la canna emette nuovi steli, detti procioni . I raccolti successivi danno rese decrescenti, giustificando eventualmente il reimpianto. Di solito vengono effettuati da due a 10 raccolti a seconda del tipo di coltura. In un paese ad agricoltura meccanica che cerca un'elevata produzione di grandi campi, come in Nord America, le canne da zucchero vengono ripiantate dopo due o tre raccolti per evitare un abbassamento delle rese. Nei paesi con un tipo di agricoltura più tradizionale con campi più piccoli e raccolta manuale, come nell'isola francese la Réunion , la canna da zucchero viene spesso raccolta fino a 10 anni prima del reimpianto.

La canna da zucchero viene raccolta a mano e meccanicamente. La raccolta manuale rappresenta più della metà della produzione ed è dominante nei paesi in via di sviluppo. Nella raccolta manuale, il campo viene prima dato alle fiamme. Il fuoco brucia le foglie secche, scaccia o uccide i serpenti velenosi, senza danneggiare gli steli e le radici. I mietitori quindi tagliano la canna appena sopra il livello del suolo usando coltelli di canna o machete . Un abile raccoglitore può tagliare 500 kg (1.100 libbre) di canna da zucchero all'ora.

La raccolta meccanica usa una mietitrebbia , o mietitrice della canna da zucchero . La serie Austoft 7000, il design originale della mietitrice moderna, è stata ora copiata da altre aziende, tra cui Cameco /  John Deere . La macchina taglia la canna alla base del fusto, spoglia le foglie, taglia la canna in lunghezze consistenti e la deposita in un trasportatore che segue a fianco. La mietitrice poi soffia la spazzatura sul campo. Tali macchine possono raccogliere 100 tonnellate lunghe (100 t) all'ora, ma la canna raccolta deve essere lavorata rapidamente. Una volta tagliata, la canna da zucchero inizia a perdere il suo contenuto di zucchero e i danni alla canna durante la raccolta meccanica accelerano questo declino. Questo declino è compensato perché una moderna mietitrice trinciatrice può completare il raccolto in modo più rapido ed efficiente rispetto al taglio e al caricamento manuale. Austoft ha anche sviluppato una serie di trasportatori idraulici sul campo ad alto sollevamento da affiancare alle sue mietitrici per consentire un trasferimento ancora più rapido della canna, ad esempio, al raccordo ferroviario più vicino. Questa raccolta meccanica non richiede l'incendio del campo; il residuo lasciato in campo dalla macchina è costituito da cime di canna e foglie morte, che fungono da pacciame per la successiva semina.

Piantagioni di canna da zucchero in Brasile, il più grande produttore al mondo

parassiti

Il coleottero della canna (noto anche come larva di canna) può ridurre sostanzialmente la resa del raccolto mangiando le radici; può essere controllato con imidacloprid (Confidor) o chlorpyrifos (Lorsban). Altri parassiti importanti sono le larve di alcune specie di farfalle/falene , tra cui la tignola della rapa , la piralide della canna da zucchero ( Diatraea saccharalis ), la piralide africana della canna da zucchero ( Eldana saccharina ), la piralide del riso messicano ( Eoreuma loftini ), il verme dell'esercito africano ( Spodoptera esenta ), formiche tagliafoglie , termiti , sputacchiere (soprattutto Mahanarva fimbriolata e Deois flavopicta ), e il coleottero Migdolus fryanus . L' insetto planthopper Eumetopina flavipes agisce come un vettore di virus, che causa la malattia della canna da zucchero Ramu stunt .

agenti patogeni

Numerosi agenti patogeni infettano la canna da zucchero, come la malattia del germoglio erboso della canna da zucchero causata dal fitoplasma , la malattia della coda di frusta o il fumo della canna da zucchero , il pokkah boeng causato dal Fusarium moniliforme , il batterio Xanthomonas axonopodis causa la malattia delle gengive e la malattia del marciume rosso causata dal Colletotrichum falcatum . Le malattie virali che colpiscono la canna da zucchero includono il virus del mosaico della canna da zucchero , il virus della striatura del mais e il virus della foglia gialla della canna da zucchero.

Fissazione dell'azoto

Alcune varietà di canna da zucchero sono in grado di fissare l'azoto atmosferico in associazione con il batterio Gluconacetobacter diazotrophicus . A differenza dei legumi e di altre piante che fissano l'azoto che formano noduli radicali nel terreno in associazione con i batteri, G. diazotrophicus vive all'interno degli spazi intercellulari del fusto della canna da zucchero. Rivestire i semi con i batteri è una tecnologia di nuova concezione che può consentire a ogni specie di coltura di fissare l'azoto per il proprio uso.

Condizioni per i lavoratori della canna da zucchero

Si stima che almeno 20.000 persone siano morte di malattie renali croniche in America Centrale negli ultimi due decenni, la maggior parte dei quali lavoratori della canna da zucchero lungo la costa del Pacifico. Ciò può essere dovuto a lunghe ore di lavoro al caldo senza un'adeguata assunzione di liquidi.

in lavorazione

Produzione di zucchero di canna non centrifuga (jaggery) vicino al Lago Inle ( Myanmar ), fase di frantumazione e bollitura

Tradizionalmente, la lavorazione della canna da zucchero richiede due fasi. I mulini estraggono zucchero greggio dalla canna appena raccolta e lo zucchero "mulino bianco" viene talvolta prodotto subito dopo la prima fase presso gli zuccherifici, destinati al consumo locale. I cristalli di zucchero appaiono naturalmente di colore bianco durante il processo di cristallizzazione. L'anidride solforosa viene aggiunta per inibire la formazione di molecole che inducono il colore e per stabilizzare i succhi di zucchero durante l'evaporazione. Le raffinerie, spesso situate più vicino ai consumatori in Nord America, Europa e Giappone, producono quindi zucchero bianco raffinato, che è composto al 99% di saccarosio. Queste due fasi si stanno lentamente fondendo. L'aumento del benessere nei tropici produttori di canna da zucchero aumenta la domanda di prodotti zuccherini raffinati, guidando una tendenza verso la macinazione e la raffinazione combinate.

Fresatura

Foto di un uomo che tiene la barra che penetra in un grande serbatoio
Estrarre manualmente il succo dalla canna da zucchero
Foto del rimorchio per il trasporto di camion
Un camion trasporta la canna da zucchero in uno zuccherificio in Florida.

La lavorazione della canna da zucchero produce zucchero di canna (saccarosio) dalla canna da zucchero. Altri prodotti della lavorazione includono bagassa, melassa e panello.

La bagassa , la fibra secca residua della canna dopo l'estrazione del succo di canna, viene utilizzata per diversi scopi:

  • combustibile per caldaie e forni
  • produzione di carta, prodotti in cartone e pannelli ricostituiti
  • pacciamatura agricola
  • come materia prima per la produzione di prodotti chimici
Foto di un edificio più corto con fumo che esce dalla ciminiera accanto a un edificio per uffici di cinque piani
Impianto di lavorazione della canna da zucchero Santa Elisa a Sertãozinho , uno dei più grandi e antichi del Brasile

L'uso primario della bagassa e dei residui di bagassa è come fonte di combustibile per le caldaie nella generazione di vapore di processo negli zuccherifici. Il panello essiccato viene utilizzato come integratore alimentare per animali, fertilizzante e fonte di cera di canna da zucchero .

La melassa viene prodotta in due forme: nera , che ha un caratteristico sapore forte, e uno sciroppo di melassa più puro . La melassa di Blackstrap è venduta come integratore alimentare e dietetico. È anche un ingrediente comune nei mangimi per animali e viene utilizzato per produrre etanolo, rum e acido citrico . Gli sciroppi di melassa più puri sono venduti come melassa e possono anche essere miscelati con sciroppo d'acero , zucchero invertito o sciroppo di mais . Entrambe le forme di melassa sono utilizzate nella cottura.

raffinamento

Cristalli di zucchero di canna e bianco

La raffinazione dello zucchero purifica ulteriormente lo zucchero grezzo. Viene prima mescolato con sciroppo pesante e poi centrifugato in un processo chiamato "affinazione". Il suo scopo è lavare via il rivestimento esterno dei cristalli di zucchero, che è meno puro dell'interno del cristallo. Lo zucchero rimanente viene quindi sciolto per fare uno sciroppo, circa il 60% di solidi in peso.

La soluzione zuccherina viene chiarificata mediante l'aggiunta di acido fosforico e idrossido di calcio , che si combinano per precipitare il fosfato di calcio . Le particelle di fosfato di calcio intrappolano alcune impurità e ne assorbono altre, quindi galleggiano nella parte superiore del serbatoio, dove possono essere eliminate. Un'alternativa a questa tecnica di "fosfatazione" è la " carbonatazione ", che è simile, ma utilizza anidride carbonica e idrossido di calcio per produrre un precipitato di carbonato di calcio .

Dopo aver filtrato gli eventuali residui solidi, lo sciroppo chiarificato viene decolorato per filtrazione su carbone attivo . Il carbone osseo o carbone attivo a base di carbone viene tradizionalmente utilizzato in questo ruolo. Alcune impurità rimanenti che formano il colore vengono adsorbite dal carbonio. Lo sciroppo purificato viene poi concentrato a sovrasaturazione e ripetutamente cristallizzato sotto vuoto, per produrre zucchero bianco raffinato . Come in uno zuccherificio, i cristalli di zucchero vengono separati dalla melassa mediante centrifugazione. Lo zucchero aggiuntivo viene recuperato mescolando lo sciroppo rimanente con i lavaggi dell'affinamento e nuovamente cristallizzando per produrre zucchero di canna . Quando non è più possibile recuperare economicamente zucchero, la melassa finale contiene ancora il 20-30% di saccarosio e il 15-25% di glucosio e fruttosio.

Per produrre zucchero semolato , in cui i singoli grani non si aggregano, lo zucchero deve essere essiccato, prima mediante riscaldamento in un essiccatore rotante e poi soffiando aria fresca attraverso di esso per diversi giorni.

Sciroppo di canna da nastro

La canna da nastro è un tipo subtropicale che un tempo era ampiamente coltivato negli Stati Uniti meridionali, fino alla costa settentrionale della Carolina del Nord . Il succo veniva estratto con frantoi azionati da cavalli o muli; il succo veniva fatto bollire, come lo sciroppo d'acero , in un tegame piatto, e poi utilizzato sotto forma di sciroppo come dolcificante alimentare. Attualmente non è una coltura commerciale, ma alcuni coltivatori trovano vendite pronte per il loro prodotto.

Inquinamento dovuto alla lavorazione della canna da zucchero

Il particolato, i prodotti della combustione e i composti organici volatili sono i principali inquinanti emessi durante la lavorazione della canna da zucchero. I prodotti della combustione includono ossidi di azoto (NO X ), monossido di carbonio (CO), CO 2 e ossidi di zolfo (SO X ). Le potenziali fonti di emissione includono i granulatori dello zucchero, le attrezzature per il trasporto e l'imballaggio dello zucchero, le operazioni di caricamento alla rinfusa, le caldaie, i forni per la rigenerazione del carbone granulare e del carbone, i sistemi di trasporto dell'adsorbente rigenerato, i forni e le attrezzature di movimentazione (in alcune strutture), i serbatoi di carbonatazione, le stazioni di evaporazione multieffetto e pentole sottovuoto. Le moderne tecnologie di prevenzione dell'inquinamento sono in grado di affrontare tutti questi potenziali inquinanti.

Produzione

Produzione di canna da zucchero nel 2018
Paesi Produzione
(milioni di tonnellate )
 Brasile 746.8
 India 376.9
 Cina 108.1
 Tailandia 104.4
 Pakistan 67.2
 Messico 56.8
 Colombia 36.2
 Guatemala 35,5
 Australia 33,5
 stati Uniti 31.3
Mondo 1.907
Fonte: FAOSTAT , Nazioni Unite
Mappa della produzione di canna da zucchero

La produzione globale di canna da zucchero nel 2018 è stata di 1,91 miliardi di tonnellate, con il Brasile che ha prodotto il 39% del totale mondiale, l'India con il 20% e Cina e Thailandia che producono circa il 6% ciascuna (tabella).

Nel mondo, 26 milioni di ettari sono stati dedicati alla coltivazione della canna da zucchero nel 2018. La resa media mondiale delle colture di canna da zucchero nel 2018 è stata di 73 tonnellate per ettaro, guidata dal Perù con 121 tonnellate per ettaro. La resa teorica possibile per la canna da zucchero è di circa 280 tonnellate per ettaro all'anno e piccoli appezzamenti sperimentali in Brasile hanno dimostrato rese di 236-280 tonnellate di canna per ettaro.

Produzione di canna da zucchero (2018)

Solo il 3,2% della produzione totale di canna da zucchero nel 2016 ha rispettato uno standard di sostenibilità volontario come Bonsucro o Fairtrade , ma la produzione sostenibile sta crescendo a un ritmo molto più rapido rispetto alla produzione convenzionale. Dal 2008 al 2016, la produzione di canna da zucchero conforme agli standard ha registrato un tasso di crescita annuale composto di circa il 52%, mentre la canna da zucchero convenzionale è aumentata di meno dell'1%.

etanolo

Una pompa di benzina in Brasile, che offre etanolo da canna (A) e benzina (G)

L'etanolo è generalmente disponibile come sottoprodotto della produzione di zucchero. Può essere utilizzato come alternativa alla benzina come biocarburante ed è ampiamente utilizzato nelle auto in Brasile. È un'alternativa alla benzina e può diventare il prodotto principale della lavorazione della canna da zucchero, piuttosto che lo zucchero.

In Brasile, la benzina deve contenere almeno il 22% di bioetanolo. Questo bioetanolo proviene dal grande raccolto di canna da zucchero del Brasile.

La produzione di etanolo dalla canna da zucchero è più efficiente dal punto di vista energetico rispetto al mais o alle barbabietole da zucchero o agli oli di palma/vegetali, in particolare se la bagassa di canna viene utilizzata per produrre calore ed energia per il processo. Inoltre, se i biocarburanti vengono utilizzati per la produzione agricola e il trasporto, l'input di energia fossile necessario per ciascuna unità energetica di etanolo può essere molto basso. L'EIA stima che con una tecnologia integrata dalla canna da zucchero all'etanolo, le emissioni di CO 2 dal pozzo alla ruota possono essere inferiori del 90% rispetto alla benzina convenzionale. Un libro di testo sulle energie rinnovabili descrive la trasformazione energetica:

Attualmente in Brasile vengono prodotte 75 tonnellate di canna da zucchero grezza all'anno per ettaro. La canna consegnata all'impianto di lavorazione è detta bruciata e tagliata (b&c), e rappresenta il 77% della massa della canna grezza. Il motivo di questa riduzione è che gli steli vengono separati dalle foglie (che vengono bruciate e le cui ceneri vengono lasciate nel campo come fertilizzante), e dalle radici che rimangono nel terreno per germogliare per il raccolto successivo. La produzione media di canna è quindi di 58 tonnellate di b&c per ettaro all'anno.

Ogni tonnellata di b&c produce 740 kg di succo (135 kg di saccarosio e 605 kg di acqua) e 260 kg di bagassa umida (130 kg di bagassa secca). Poiché il potere calorifico inferiore di saccarosio è di 16,5 M J / kg, e quello del bagasse è 19,2 MJ / kg, il valore di riscaldamento totale di una tonnellata di b & c è 4,7 GJ di cui 2,2 GJ provengono dal saccarosio e 2,5 dalla bagasse .

Per ettaro all'anno, la biomassa prodotta corrisponde a 0,27 TJ. Ciò equivale a 0,86 W per metro quadrato. Ipotizzando un'insolazione media di 225 W per metro quadrato, l'efficienza fotosintetica della canna da zucchero è dello 0,38%.

I 135 kg di saccarosio presenti in 1 tonnellata di b&c vengono trasformati in 70 litri di etanolo con un'energia di combustione di 1,7 GJ. L'efficienza pratica di conversione saccarosio-etanolo è, quindi, del 76% (rispetto al teorico 97%).

Un ettaro di canna da zucchero produce 4.000 litri di etanolo all'anno (senza alcun apporto energetico aggiuntivo, perché la bagassa prodotta supera la quantità necessaria per distillare il prodotto finale). Questo, tuttavia, non include l'energia utilizzata nella lavorazione del terreno, nel trasporto e così via. Pertanto, l'efficienza di conversione dell'energia solare in etanolo è dello 0,13%.

Applicazioni bagassa

Bagassa di canna da zucchero

La canna da zucchero è una coltura importante in molti paesi. È uno degli impianti con la più alta efficienza di bioconversione. La coltura della canna da zucchero è in grado di riparare in modo efficiente l'energia solare, producendo circa 55 tonnellate di sostanza secca per ettaro di terra all'anno. Dopo la raccolta, la coltura produce succo di zucchero e bagassa, la sostanza secca fibrosa. Questa sostanza secca è biomassa con potenziale come combustibile per la produzione di energia. La bagassa può essere utilizzata anche come fonte alternativa di pasta di legno per la produzione di carta.

La bagassa di canna da zucchero è una fonte di energia potenzialmente abbondante per i grandi produttori di canna da zucchero, come Brasile, India e Cina. Secondo un rapporto, con l'uso delle ultime tecnologie, la bagassa prodotta ogni anno in Brasile ha il potenziale di soddisfare il 20% del consumo energetico del Brasile entro il 2020.

Produzione di energia elettrica

Un certo numero di paesi, in particolare quelli privi di combustibili fossili, hanno implementato misure di risparmio energetico ed efficienza per ridurre al minimo l'energia utilizzata nella lavorazione della canna ed esportare l'elettricità in eccesso nella rete. La bagassa viene solitamente bruciata per produrre vapore, che a sua volta crea elettricità. Le tecnologie attuali, come quelle in uso a Mauritius , producono oltre 100 kWh di elettricità per tonnellata di bagassa. Con un raccolto mondiale totale di oltre un miliardo di tonnellate di canna da zucchero all'anno, il potenziale energetico globale della bagassa è di oltre 100.000 GWh. Utilizzando Mauritius come riferimento, si potrebbe produrre un potenziale annuo di 10.000 GWh di elettricità aggiuntiva in tutta l'Africa. La generazione elettrica dalla bagassa potrebbe diventare molto importante, in particolare per le popolazioni rurali delle nazioni produttrici di canna da zucchero.

Sono in corso di progettazione impianti di recente tecnologia di cogenerazione per produrre da 200 a oltre 300 kWh di elettricità per tonnellata di bagassa. Poiché la canna da zucchero è un raccolto stagionale, poco dopo il raccolto la fornitura di bagassa raggiunge il picco, richiedendo agli impianti di produzione di energia di gestire strategicamente lo stoccaggio della bagassa.

Produzione di biogas

Un'alternativa più ecologica alla combustione della bagassa per la produzione di elettricità consiste nel convertire la bagassa in biogas . Sono in fase di sviluppo tecnologie per utilizzare gli enzimi per trasformare la bagassa in biocarburante avanzato e biogas.

La canna da zucchero come cibo

Succo di canna
Succo di canna da zucchero.jpg
Succo di canna da zucchero appena spremuto
Valore nutrizionale per 100 grammi
Energia 242 kJ (58 kcal)
13,11 g
Zuccheri 12,85 g
Fibra alimentare 0,56 g
0.40
0,16 g
Vitamine Quantità
% DV
Vitamina B 6
31%
0,40 mg
Folato (B 9 )
11%
44,53 μg
Vitamina C
8%
6,73 mg
Minerali Quantità
% DV
Calcio
2%
18 mg
Ferro da stiro
9%
1,12 mg
Magnesio
4%
13,03 mg
Fosforo
3%
22,08 mg
Potassio
3%
150 mg
Sodio
0%
1,16 mg
Zinco
1%
0,14 mg

Informazioni nutrizionali dal database indiano sulla composizione degli alimenti
† Le percentuali sono approssimate approssimativamente utilizzando le raccomandazioni statunitensi per gli adulti.
Fonte: USDA FoodData Central

Nella maggior parte dei paesi in cui viene coltivata la canna da zucchero, da essa derivano direttamente diversi alimenti e piatti popolari, come:

  • Canna da zucchero cruda: masticata per estrarre il succo
  • Sayur nganten : zuppa indonesiana a base di gambo di trubuk ( Saccharum edule ), un tipo di canna da zucchero
  • Succo di canna da zucchero : una combinazione di succo fresco, estratto a mano o con piccoli mulini, con un tocco di limone e ghiaccio per fare una bevanda popolare, conosciuta variamente come air tebu , usacha rass , guarab , guarapa, guarapo, papelón , aseer asab , ganna sharbat , mosto , caldo de cana o nước miá
  • Sciroppo : un dolcificante tradizionale nelle bevande analcoliche, ora ampiamente soppiantato negli Stati Uniti dallo sciroppo di mais ad alto contenuto di fruttosio , che è meno costoso a causa dei sussidi per il mais e delle tariffe sullo zucchero
  • Melassa : usata come dolcificante e sciroppo che accompagna altri alimenti, come formaggio o biscotti
  • Jaggery : una melassa solidificata, nota come gur , gud o gul nell'Asia meridionale, è tradizionalmente prodotta facendo evaporare il succo per formare un fango denso, quindi raffreddandolo e modellandolo in secchi. La produzione moderna liofilizza parzialmente il succo per ridurre la caramellizzazione e schiarire il colore. È usato come dolcificante nella cottura di antipasti, dolci e dessert tradizionali.
  • Falernum : bevanda dolce e leggermente alcolica a base di succo di canna da zucchero
  • Cachaça : il distillato alcolicopiù diffusoin Brasile; è un liquore ottenuto dalla distillazione del succo di canna da zucchero.
  • Il rum è un liquore a base di prodotti della canna da zucchero, tipicamente melassa, ma a volte anche succo di canna. È più comunemente prodotto nei Caraibi e dintorni.
  • Il basi è una bevanda alcolica fermentata a base di succo di canna da zucchero prodotta nelle Filippine e in Guyana .
  • Panela , pezzi solidi di saccarosio e fruttosio ottenuti dalla bollitura ed evaporazione del succo di canna da zucchero, è un alimento base in Colombia e in altri paesi dell'America meridionale e centrale.
  • La rapadura è una farina dolce che è una delle raffinazioni più semplici del succo di canna da zucchero, comune nei paesi dell'America Latina come Brasile, Argentina e Venezuela (dove è conosciuta come papelón ) e nei Caraibi.
  • Rock candy : succo di canna cristallizzato
  • Gâteau de Sirop

Canna da zucchero come mangime

Molte parti della canna da zucchero sono comunemente usate come mangimi per animali dove vengono coltivate le piante. Le foglie costituiscono un buon foraggio per i ruminanti.

Galleria

Guarda anche

Riferimenti

link esterno