La Patata - Utilizzazione by Coltura & Cultura

la patata Foto R. Angelini

utilizzazione Usi non alimentari della patata Vincenzo Lo Scalzo

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utilizzazione Usi non alimentari della patata Introduzione La patata è la quarta coltura al mondo e rappresenta una risorsa molto importante per l’alimentazione umana. Le patate sono destinate al mercato fresco, all’industria di trasformazione per la produzione di french fries, sticks, chips, prodotti precotti, l’estrazione dell’amido, la produzione di farine per utilizzi alimentari e all’industria sementiera per la produzione di tuberi-seme. Le diverse destinazioni d’uso che questa coltura offre danno una grande opportunità agli agricoltori garantendo loro molti vantaggi economici. Le applicazioni industriali della patata sono note all’uomo fin dagli inizi del XIX secolo. La sua diffusione, inizialmente spinta soprattutto dalla carenza di cibo, permise la scoperta graduale delle sue potenzialità anche in settori non strettamente alimentari. La possibilità di usare la patata sia per l’alimentazione sia quale materia prima per la produzione di amido nacque come esigenza dei contadini nelle campagne, e da queste si trasferì successivamente nelle città diventando un’attività industriale. In Italia, l’uso non alimentare della patata è partito dalla Liguria e si è esteso alle altre regioni del Nord, per poi interessare anche la Campania.

Proprietà non alimentari

• Il tubero divenne rapidamente

noto anche per le sue proprietà non alimentari. In Liguria, le prime maschere da snorkeling venivano sfregate con patata cruda da taglio fresco per impedire l’appannamento da condensazione. Forse furono proprio i sommozzatori e i palombari spezzini a scoprire la proprietà di correttore di tensione di vapore della patata

Economia della patata destinata a usi non alimentari Nel 1970, le patate appositamente coltivate per applicazioni industriali nel mondo erano circa 6.500.000 t e gli ettari investiti 21.000.000. Nel 2005 gli ettari destinati alla coltivazione della patata per usi non alimentari sono diminuiti (18.000.000) mentre è aumentata la produzione (7.100.000 t) grazie all’incremento della

Rappresentazione futurista di nobilitazione tessile

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usi non alimentari resa per ettaro (circa il 15%). L’Olanda, con i suoi circa 160.000 ha e le 300.000 t di fecola di patate prodotte all’anno, rappresenta l’80% della produzione della Comunità europea per applicazioni industriali. Altre coltivazioni nel Vecchio Continente sono diffuse in Germania e in alcuni Paesi dell’Europa orientale. La Cina rappresenta il primo consumatore mondiale di amido nativo e modificato con 17.100.000 t nel 2008 e previsioni di oltre 25.000.000 nel 2020. Oggi la Cina è al primo posto della produzione mondiale di patate (22%) e il volume di produzione di fecola è influenzato dalla coltura del tubero rispetto a quella dei cereali. Il mais infatti, alla fine degli anni Ottanta, costituiva l’87% delle materie prime per l’estrazione dell’amido il cui volume di consumo nel 2002 raggiungeva 6.300.000 t, presentando un incremento composto del 13,8% negli ultimi 30 anni.

Applicazioni food e non food dell’amido

• L’International Starch Institute riporta le applicazioni food e non food dell’amido di cui la patata risulta materia prima

• Le applicazioni non alimentari oggi

in uso sono: agricoltura (semi e fertilizzanti), fermentazione (aceto, enzimi), materie plastiche (polimeri biodegradabili), tessili (ordito, tessuti, filati), tessuti non tessuti (diapers, fazzoletti sanitari), farmaceutici (polveri), carta (cartoni ondulati, cartoni, carte speciali, carta da stampa, materiali d’imballaggio), edilizia (piastrelle, cartongesso, cemento, gesso), varie (fonderie, trattamento acqua, carbone, detergenti, estrazione di petrolio, smacchiatori) e collanti e rivestimenti (adesivi e amido espanso) (http://www. starch.dk/isi/aplic/index.asp)

Principali applicazioni industriali La composizione chimica della patata e dei suoi amidi consente l’utilizzo di questo tubero in molte applicazioni di tipo non alimentare. Il potenziale uso della patata nell’industria è stato sviluppato in molti settori: area biomedica e farmaceutica, materiali da packaging, gomma xanthan, acido polilattico ecc. Le plastiche ottenute da amido sono diventate sempre più popolari grazie alla loro biodegradabilità. In tutto il mondo si stanno realizzando grandi investimenti in tecnologie bio per utilizzare le piante con l’intento di creare un’industria forte che sfrutti al meglio i prodotti e i sottoprodotti dell’agricoltura. I mercati di sbocco del settore sono in continua crescita e vanno a rifornire l’industria alimentare, farmaceutica e cosmetica; per quanto poi riguarda gli amidi, essi sono utilizzati

BioPotato Network

• Lo sviluppo di nuovi prodotti potrà dare maggiori opportunità alle industrie. Per questa ragione è stato creato il BioPotato Network, volto a favorire lo sviluppo di bioprodotti basati sulla patata e di bioprodotti che migliorino la produzione di patata (http://www.biopotatonetwork.ca)

Alimentazione del grande telaio largo

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utilizzazione

Amidi

• Amidi da diverse fonti variano molto

per quanto riguarda la struttura, ma tutti i grani di amido consistono di due componenti molecolari principali: l’amilosio (20-30%) e l’amilopectina (70-80%), entrambi polimeri dell’a-Dglucosio nella conformazione 1-4. Tuttavia, mentre le molecole di amilosio sono legate tra loro in 1-4, tutte con gli atomi di ossigeno dell’anello dallo stesso lato, nell’amilopectina ogni venti residui ce n’è uno legato 1-6, che forma quindi delle ramificazioni

Plateau biodegradabili

anche dall’industria tessile, cartaria, della plastica e degli adesivi, oltre che dall’industria domestica dei territori a moderato sviluppo socioeconomico. Altri derivati alimentano l’industria delle fermentazioni. La rapida evoluzione della conoscenza tecnologica e scientifica e il peso delle economie asiatiche, del Pacifico e dell’Est europeo rappresentano i nuovi produttori e mercati di sviluppo del global trade per le applicazioni non alimentari. Purtroppo l’Italia è rimasta indietro a causa di scarsissime iniziative nel settore.

Applicazioni tecniche degli amidi modificati

Amido La patata, insieme a mais, grano, riso e cassava, rappresenta una delle principali fonti naturali di carboidrati da cui si ricava industrialmente l’amido. Questo si forma nelle cellule delle parti verdi delle piante contenenti clorofilla, come amido di assimilazione. Ridisciolto da un enzima (amilasi), è trasferito negli organi di riserva della pianta, nel caso specifico della patata nei tuberi. L’amido proveniente da tuberi, rizomi o bulbi è denominato commercialmente fecola e presenta una composizione chimica simile all’amido proveniente da semi. La trasformazione dello zucchero in amido avviene per mezzo di enzimi. L’amido presenta molte potenziali applicazioni e può sostituire alcune materie prime petrolchimiche per molte industrie. Tra le applicazioni non alimentari, a prescindere dal bioetanolo, costituisce il 46% della produzione nell’Unione Europea, equivalente a 3.600.000 t all’anno (2006). Si stima che il mercato dell’amido nell’Unione Europea possa crescere nel 2011 fino a 12.000.000 t e che la crescita nei prossimi anni possa attestarsi sui 5.000.000 t/anno. Il principale vantaggio di usare l’amido derivante dalle piante per la produzione di polimeri rinnovabili e per gli adesivi è che il prodotto finale è biodegradabile e può quindi offrire una soluzione ai problemi relativi al suo smaltimento.

• Amidi a stretto campo d’ebollizione, basse viscosità, modificati con acidi, ossidati e distillati usati nell’industria tessile • L’uso di amido nella carta e in cartiera è antico quanto la stessa parola stampa. Ogni cartiera usa propri processi di modificazione sul posto

• L’uso di amido nella perforazione di pozzi di grezzo è recente ed è classificato ecosostenibile

• Usi in rapida crescita per bioplastiche e biopolimeri

• Tessuti non tessuti • Edilizia • Agricoltura • Energia 652

usi non alimentari Le patate destinate alla produzione di amido necessitano di cure particolari, date la stagionalità della coltura e la conseguente necessità di stoccaggio. Soprattutto, le tecniche di conservazione devono essere molto accurate perché incidono in maniera significativa sui costi di produzione dell’amido. Infatti, per mantenere alte le rese è necessario evitare sbalzi di temperatura durante la conservazione in modo da impedire la conversione dell’amido in zuccheri. I processi di estrazione dell’amido di patata si differenziano da quelli dei semi di cereali per l’impiego di rasp o di mulini a martello usati per la macinazione dei tuberi e per la macerazione della pasta di patate in acqua contenente anidride solforosa (SO2), nonché per i setacci centrifughi usati per la separazione delle fibre e gli idrocicloni per il lavaggio e la concentrazione dell’amido. La polpa amidacea così ottenuta è lasciata macerare in grandi serbatoi (steeps) contenenti acqua calda per 30-48 ore, in modo da separare l’amido dalle proteine. L’acqua di rigonfiamento (steepwater), contenente proteine, minerali e carboidrati, è concentrata per dare luogo a un prodotto sterile e nutriente, prezioso per l’industria di fermentazione. In cartiera l’amido nativo subirà delicati processi di trasformazione.

Idrocicloni (Cina)

Amido per il settore tessile È impiegato industrialmente per apprettare i filati e migliorare la resistenza all’abrasione nei telai moderni ad alta velocità. Amidi modificati sono impiegati nella nobilitazione tessile per modificare le qualità di mano, la morbidezza, e per migliorare la qualità della superficie a stampa. In genere i composti amidacei sono formu-

Letto e biancheria

Glacage

• Il glacage è un’operazione che rende

lucida la superficie della biancheria senza usurare il tessuto se fatta manualmente; i trattamenti a macchina hanno invece la tendenza a tagliare i tessuti. Si usa soprattutto per gli indumenti bene inamidati (falsi colli, manichette, piastroni di camicie per uomo), ma si possono sottoporre a questo trattamento anche tovaglie da tavola. L’amido per “ghiacciare” è d’aiuto ai non esperti di stiratura à glacer

Fronte della sezione cantra con rocche di filati colorati

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utilizzazione

Amido e tessuti

• Gommelline bianche e destrine bionde

sono ottenute per azione del calore (180 °C) e dell’acido nitrico o cloridrico spruzzato sull’amido in convertitori a tamburo rotante. Il prodotto è distribuito, essiccato e torrefatto

• Nella varietà di sintesi e di prestazioni richieste per le applicazioni tessili e cartarie, l’accoppiamento di derivati vinilici o acrilici con componenti amidacei è distribuito come prodotto di nobilitazione tessile, impiegato alle condizioni indicate dal produttore specializzato

Stampati e campioni

lati chimici, destinati sia all’uso industriale sia a quello domestico. L’amido nativo di patata è stato ampiamente usato nel trattamento d’appretto e nella finitura tessile cotoniera. Esso deve essere depurato molto più a fondo al fine di eliminare tutte le sostanze proteiche (glutinose). La destrina ottenuta si presenta come una polvere più o meno gialla, insipida, e a volte in masse amorfe trasparenti, d’aspetto simile alla gomma arabica. Le destrine bionde, come le gommelline bianche, tradizionalmente erano appretti economici e impiegati per la nobilitazione di cotone e misto lana degli indumenti finiti.

Telaio manuale Tende e coperte classiche

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usi non alimentari Uso nell’industria cartaria L’amido da impasto viene utilizzato per migliorare le proprietà meccaniche della carta. L’amido per quantità e qualità è la terza materia prima dell’industria cartaria per importanza, a ridosso di cellulosa e delle cariche naturali, con un contenuto finale che arriva fino al 10% in peso. Dall’aggiunta dell’amido nella catena di produzione dipende il risultato che si desidera ottenere. Una regola pratica prevede di aggiungere amido lontano dalla cassa d’afflusso quando si vogliono ottenere benefici sulla ritenzione. In altri casi e in funzione delle materie prime utilizzate, l’amido può essere aggiunto anche in altri punti della linea di produzione. La concentrazione d’uso va dal 6% per la formulazione umida iniziale fino al 40% di solidi per la patinatura. La dispersione dei granuli d’amido è influenzata dalla temperatura e dall’energia d’agitazione (shear), la cui intensità deve essere mantenuta durante l’intero processo di cottura.

Amido e carta

• L’amido diventò un prodotto naturale

molto importante per la carta quando Gutenberg inventò la tecnologia di stampa nel 1450. La capacità di trattenere gli inchiostri senza effetti dilaganti dovuti alla porosità divenne essenziale: era infatti necessario introdurre nella composizione in sospensione acquosa delle fibre, di qualsiasi origine esse fossero, qualche sostanza che impedisse lo “spandimento” dell’inchiostro. Nacque così la “collatura”. A Fabriano si cominciò con la collatura alla gelatina, o collatura con “colla animale”, che fu molto apprezzata dagli amanuensi. Nel XIX secolo si diffuse la “collatura in pasta alla colofonia”, cioè alle resine rosiniche, ancora oggi utilizzata. Da allora l’uso di amidi si diffuse, per la qualità, la durata e la conservazione delle stampe

Applicazioni di adesivi e colle La scelta di creare continuità tra materiali con colle e giunti adesivi rappresenta un’esigenza non solo nel campo industriale ma anche nella vita quotidiana. L’incollaggio è utilizzato nei trasporti, nelle comunicazioni, nella movimentazione di generi alimentari, nel settore sanitario, nella produzione di laminati ecc. Oggi in Europa si producono 2.300.000 t di collanti e questa cifra è in crescita. I produttori di adesivi offrono oltre 250.000 prodotti differenti, inclusa la colla di amido. Questo tipo di prodotto viene utilizzato principalmente nell’industria della carta, in legatoria e come adesivo per gli imballaggi veloci, fatti a macchina, perché a rapido essiccamento. Nella produzione di carta, cartoni ondulati, derivati del legno si usano adesivi e colle ottenuti dagli amidi in quanto sfruttano l’affinità naturale derivante dalle fibre cellulosiche e le strutture molecolari dei polimeri amidacei. I cartoni a una, due o tre superfici ondulate rappresentano la tipologia più corrente del materiale di più largo consumo nel segmento degli imballaggi. Colle e adesivi amidacei mantengono la preferenza per le proprietà desiderate, il costo e la facilità di preparazione e impiego. Nei più recenti processi di fabbricazione di ondulati, oltre all’efficacia delle prestazioni di resistenza, le additivazioni nella “continua” di cartiera con amido nativo e amidi modificati anfoterici hanno contribuito a raggiungere eccellenti valori di “presa adesiva”. Fermentazione Spesso la produzione di alcol è associata a quella di lieviti, in quanto si tratta di processi di fermentazione della produzione agricola e dei suoi derivati amidacei. Nel caso della produzione degli alcoli, alla fermentazione segue il processo di distillazione. L’etanolo è il prodotto industriale che si ottiene dalla fermentazione della fecola di patata e dall’amido contenuto nei semi di

Biocomposti

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utilizzazione cereali, oltre che dagli zuccheri contenuti nella bietola e nella canna da zucchero. Tra i sottoprodotti della distillazione alcolica, da derivati amidacei, trovano applicazioni d’interesse industriale gli oli amilici come materie di base per la produzione di esteri e di alcol n-butilico. Questi ultimi sono impiegati sia nella lavorazione delle materie plastiche sia come solventi in vernici e rivestimenti (alcol n-butilico e suo etere acetico). Per decenni i sottoprodotti alcolici sono stati impiegati anche come fonte energetica per riscaldamento, illuminazione e nell’industria delle vernici.

Biopolimeri

• Sono polimeri ottenuti da sorgenti

naturali rinnovabili, spesso biodegradabili e non tossici da produrre

Biopolimeri o polimeri naturali Secondo la norma ISO i polimeri biodegradabili sono definiti: “polimeri progettati per andare incontro a cambiamenti di struttura chimica, ad opera di organismi viventi come batteri, funghi, alghe, che hanno come risultato la perdita di alcune proprietà”. Nel mercato mondiale delle bioplastiche si distinguono due macrocategorie: – biopolimeri simili ai derivati della petrolchimica, come i derivati dall’alcol polivinilico, di alcuni poliesteri e di copoliesteri alifaticiaromatici; – biopolimeri derivati da materiali di origine vegetale come l’amido e le relative miscele, l’acido polilattico (PLA) derivato da glucosio, la lignina, la cellulosa e i poliidrossialcanoati (PHA). Gli aspetti di biodegradabilità e provenienza da risorse rinnovabili costituiscono congiuntamente i plusvalori ambientali e commerciali di questi prodotti. Oltre a evidenziare la rinnovabilità della materia prima vegetale, essi sono neutrali rispetto alle emissioni di CO2, per cui c’è la possibilità di creare filiere di coltura in ciclo chiuso di biomasse con la produzione di bioplastiche in bioraffinerie regionali.

Prodotti da sistemi biologici

Animali

Piante

Microrganismi

Sintetizzati chimicamente da molecole di origine biologica

Da zuccheri

Dall’amido

Da olio e grassi

Produzione di alcol in Brasile, 300.000 t/anno

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usi non alimentari Nuove iniziative Oggi disponiamo già di diverse tipologie di bioplastiche che sono in grado di sostituire quelle tradizionali, anche se per alcune tipologie è necessario migliorare sia il processo produttivo sia le prestazioni. Le biotecnologie presentano un potenziale per il XXI secolo estendendo il concetto di sostenibilità dalle materie prime vegetali alla chimica fine dei componenti polimerici. L’amido nativo ha dimostrato la sua versatilità per la produzione di una vasta gamma di polimeri e le nicchie di bioadditivi e macromolecole innovative proteiniche rappresentano un nuovo target d’applicazione per l’amido di patata. Oggi si può anche dire che qualsiasi tipo di materiale plastico tradizionale ha un possibile sostituto nella gamma dei prodotti derivati dalle bioplastiche. L’uso di questi materiali è legato soprattutto a problematiche ambientali. Tuttavia, nel prossimo futuro potrebbero esserci anche vantaggi economici, dovuti in parte al continuo aumento del prezzo del petrolio e dei suoi derivati e in parte anche all’emanazione di norme che prevedano la sostituzione di materie plastiche tradizionali con quelle biodegradabili. L’incremento di nuovi target applicativi per i biopolimeri risulterà importantissimo per consolidare e aumentare i volumi di vendita, con conseguente creazione di economie di scala più consistenti, il che porterebbe sicuramente le industrie del settore a investire di più in ricerca per sviluppare nuovi prodotti. In agricoltura, un caso interessante potrebbe essere costituito dalla sostituzione dei teli per pacciamatura di tipo tradizionale con quelli biodegradabili. Infatti, studi effettuati dal Dipartimento

Sacchetti per la spesa

• La biodegradabilità è un valore

aggiunto importante per applicazioni quali i sacchetti per i rifiuti organici, i film da pacciamatura e varie applicazioni agricole che possono beneficiare di una completa e rapida biodegradazione senza richiedere uno smaltimento dedicato

• I governi di Francia e Italia hanno

imposto limiti di applicabilità di shoppers per la movimentazione di derrate alimentari

• In Germania, dal 2005 e fino al 2012, una norma consente ai distributori di non pagare tasse su imballi in biopolimero

• In Irlanda dal 2002 è in vigore

una tassa su ogni sacchetto in plastica fossile per la spesa, al fine di scoraggiarne il consumo e di destinarne i proventi a progetti dedicati all’ambiente Foto R. Angelini

Vaschette biodegradabili

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utilizzazione ProGeSa (progettazione e gestione dei sistemi agro-zootecnici e forestali) della facoltà di Agraria dell’Università di Bari indicano consumi di polimeri plastici in applicazioni agricole in misura di 320.000 t/anno. I film plastici, al termine del loro ciclo di utilizzo, creano non poche preoccupazioni a causa degli alti costi di smaltimento nonché degli effetti nocivi derivanti dalla loro eventuale combustione dopo il loro abbandono. Benché una valutazione approfondita sul ciclo di vita (LCA, Life Cycle Assessment) esuli dagli scopi di questa trattazione, si può concordare sul fatto che le emissioni inquinanti totali nel ciclo di vita delle bioplastiche sono inferiori alla media delle plastiche tradizionali e che in particolare le emissioni di CO2 sono in buona misura abbattute dalla quota assorbita dal vegetale in fase di crescita. Patate e arte a Milano

Altri derivati macromolecolari dell’amido Proteine Le prospettive di applicazione delle proteine derivate dalla patata appaiono promettenti, anche alla luce di quanto emerso dal convegno internazionale SOLANIC del gruppo AVEBE, tenutosi ad Amsterdam nel maggio 2007. È largamente condiviso il parere che l’origine animale o vegetale non sia di per sé un fattore di merito nel valore delle proteine, ma che sia soprattutto la qualità di queste ultime a determinare le scelte dei tecnologi e dei ricercatori sulla loro utilizzazione. Le proteine provenienti dalla patata hanno un’ottima qualità per quanto riguarda sia la stabilità sia gli aspetti alimentari. La stabilità e affidabilità della composizione e

Plastiche biodegradabili per conservazione alimenti

Pacciamatura con plastica biodegradabile “Schirpa” o corredo della sposa

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usi non alimentari struttura sterica mantenuta nel corso dei processi di trasformazione è una condizione fondamentale per la loro utilizzazione. Queste condizioni sono continuamente migliorate anche attraverso il rinnovo delle tecnologie d’estrazione dell’amido e delle proteine, effettuate molto spesso direttamente dalle multinazionali del settore. Ricercatori americani prevedono una crescita robusta della domanda per i biopolimeri proteinici derivati da amidi e collagene; infatti, secondo il CAGR (Compound Annual Growth Rate) nel 2012 il volume d’affari di questo settore supererà i 600.000.000 di dollari USA. Applicazioni energetiche della patata Non manca d’incuriosire la notizia che riguarda l’energia elettrica disponibile a bassissimo costo, derivante proprio dal tubero! La proprietà di produrre energia da biogas da buccia di patate è confermata non solo da flash di stampa ma anche da lavori svolti in centri universitari, in Israele e in altre parti del mondo. Di fatto è già in commercio un kit di elettrodi che generano energia sufficiente per accendere una lampadina o per alimentare un led. Scientificamente si cerca di quantificare e comprendere il modello di comportamento delle molteplici forme d’organizzazione ionica dei composti del succo di patata racchiuso nelle cellule. Il fenomeno sarebbe presente anche in altri succhi di frutta e legumi, ma la struttura del tubero fresco ne facilita l’uso. I piani strategici di molti Paesi industrializzati prevedono di sfruttare la patata come una delle specie utili per scopi energetici. Infatti, nei prossimi anni si prevede che ci sarà un forte sviluppo nei settori delle bioenergie e dei biomateriali ottenuti dalle biomasse agricole. Sulla patata sono in corso molteplici iniziative che vanno dall’adozione di nuove agrotecniche alla messa a coltura di terre marginali, alla costituzione di cultivar ad hoc destinate all’industria non alimentare (per es. la cultivar Amflora).

Impianto per la produzione di biogas da scarti di patata

Osso per cane bio

Biomasse rinnovabili Sono usate per produrre additivi non-oil, prodotti chimici e molte altre materie prime. Derivati di amidi, PLA, PHA, PHB, PE green, polipropilene, polistirene e PVC, biopolioli per schiume poliuretaniche, poliuretani termoplastici, elastomerici, poliestere insaturi richiederanno presto bioadditivi rinnovabili al 100%. Si tratta di un oceano da esplorare da isola a isola. Altri additivi naturali possono trovare impiego come modificanti di reologia, induritori per resine epossidiche, agenti antinebbia, additivi low profile, agenti antistatici. Il mercato mondiale degli additivi per materie plastiche è stimato nel 2009 a 37,4 miliardi di dollari e ci si aspetta che raggiunga 45,8 miliardi di dollari nel 2014, con una crescita composta del 4,1% (CAGR).

Compostaggio MATER B (Novamont Laboratory)

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la patata Foto R. Angelini

utilizzazione Usi energetici Tommaso Maggiore, Nicola Pecchioni

utilizzazione Usi energetici Usi energetici delle piante: motivazioni e scenari Mai come oggi un uso così antico come quello delle piante, che inizia in età preistorica con la scoperta del fuoco, è diventato tanto moderno. Un mondo con una popolazione ancora in crescita a ritmi sostenuti, secondo proiezioni dell’ONU almeno fino al 2050, non solo ha bisogno di alimenti, ma anche di energia, e le piante agrarie dovranno dare il loro contributo per soddisfare entrambe le esigenze. La principale motivazione della necessità di ricorrere alle piante per la produzione energetica è la natura rinnovabile dell’energia che se ne ricava. Il concetto di rinnovabilità è uno dei pilastri dell’ecologia, e indica la possibilità di produrre ogni anno un bene o un processo senza intaccare le riserve del pianeta, entrando quindi in una logica ciclica dei sistemi di produzione di energia e dei beni di consumo. Il grande vantaggio dell’uso energetico delle piante è che, per ogni processo di produzione di energia che richieda una combustione, il loro contributo, oltre che rinnovabile, è anche carbon neutral. Altre fonti rinnovabili, quali per esempio quella eolica per la produzione di energia elettrica, non richiedono combustione del carbonio. Il concetto di neutralità per il carbonio riguarda, infatti, l’impatto sull’aumento a livello planetario del gas serra anidride carbonica (CO2), che a sua volta potrebbe incidere sull’aumento della temperatura media atmosferica, noto come riscaldamento globale o global warming. Le piante non fanno altro che restituire all’atmosfera, in seguito alla combustione, la CO2 da loro sottratta con la fotosintesi alla stessa atmosfera e immagazzinata nella bio-

Biocarburanti

• Si definiscono biocarburanti tutti quelli

derivati dalle biomasse pur ottenuti con diverse metodologie.

• Per questo sono considerati nell’ambito delle energie rinnovabili.

• I principali biocarburanti sono: – il biodiesel da impiegare al posto del gasolio, ottenuto da colture oleaginose per spremitura o con estrazione mediante solventi e seguita, in genere, da un processo di purificazione industriale (esterificazione) – bioetanolo, come sostituto della benzina, prodotto per fermentazione di biomasse ricche di amido o zucchero – metano e calore prodotti attraverso la fermentazione anaerobica di biomasse vegetali e animali

Impianto bistadio di fermentazione anaerobica per la produzione di biogas

Impianto di biogas: in primo piano cassone di alimentazione e in secondo le vasche di reazione

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usi energetici massa; pertanto, hanno un effetto netto pari a zero (come si è detto, carbon neutral) sul bilancio mondiale dell’anidride carbonica. Attualmente le destinazioni delle fonti di energia rinnovabile sono tre: – produzione di energia elettrica; – produzione di energia termica per il riscaldamento; – produzione di biocarburanti per autotrazione. Se per il primo e per il secondo utilizzo è possibile, ma non strettamente necessario, passare attraverso combustioni del carbonio, nel terzo caso ciò è indispensabile, almeno fino a quando altri tipi di motore non sostituiranno i motori a scoppio ora in uso. Tale combustione utilizza il carbonio contenuto nelle cosiddette biomasse a uso energetico. In quale forma il carbonio dei vegetali può essere utilizzato a fini energetici? Le principali molecole vegetali utilizzabili a questo scopo sono i carboidrati semplici e complessi (zuccheri, amido, cellulosa) e gli oli, oltre alla lignina e ad altri costituenti minori contenuti nella pianta intera. Tale suddivisione già indica quali siano i possibili usi energetici delle colture agrarie. Per quanto riguarda i biocarburanti, il biodiesel dagli oli, e il bioetanolo dai carboidrati. Invece, per quanto attiene alla produzione di energia elettrica e termica, tutte le molecole vegetali, e pertanto anche la pianta intera, vi si prestano, per combustione diretta o per via indiretta, mediante alcune trasformazioni fisico-chimiche e biochimiche. Tra queste ultime, la più diffusa via di trasformazione delle matrici vegetali e animali complesse è quella della digestione anaerobica per la produzione di biogas.

Usi energetici della patata

• Le destinazioni energetiche principali della patata sono due: la conversione in bioetanolo e la trasformazione in biogas. Le due trasformazioni, entrambe biochimiche e dipendenti da microrganismi, avvengono in una matrice ideale per le fermentazioni

• Per produrre bioetanolo, l’amido

di patata è idrolizzato tramite enzimi e viene poi fermentato da lieviti in etanolo

• La produzione di biogas avviene,

invece, in ambiente anaerobio mediante metanobatteri. Il processo si svolge partendo da diverse miscele base di biomasse, in genere costituite da effluenti di allevamento e masse vegetali, che possono contenere sia patate intere sia scarti delle lavorazioni industriali del tubero

Impianto per la disidratazione dell’etanolo

Foto G. Riva

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utilizzazione Considerazioni ambientali Gli usi a fini energetici della patata, così come di altre piante alimentari, possono dare adito ad alcune perplessità di natura ambientale, oltre a qualche legittimo dubbio di ordine economico e sociale. Questi ultimi sono legati alla competizione tra la domanda di commodities (materie prime) per usi energetici e non-food (biopolimeri), e quella per usi alimentari, e al conseguente aumento di prezzo della commodity alimentare. Dal punto di vista dell’uso delle risorse naturali, seppure rinnovabile ogni anno, e quindi modificabile in modo abbastanza elastico, da parte delle colture a uso energetico possono nascere competizioni e tensioni non solo nei confronti delle colture non-food per la produzione di polimeri (quali amido termoplastico e acido polilattico), ma anche nei confronti delle colture alimentari. La ridotta disponibilità di terreno e di acqua è già stata indicata come uno dei più seri limiti allo sviluppo degli usi energetici delle piante. Si è calcolato, per esempio, che la domanda di terra per la sola produzione di biopolimeri in sostituzione delle materie plastiche nel 2050 sarà superiore alla terra disponibile su scala mondiale per entrambi gli usi, energetici e non-food. Per quanto riguarda l’uso dell’acqua si può calcolare l’impatto delle bioenergie come water footprint; e per quanto riguarda tale parametro la patata si difende bene, essendo seconda solo alla barbabietola, ma davanti a canna da zucchero e mais, per metri cubi di acqua necessari a produrre un giga-joule (GJ) di energia come bioetanolo. Indipendentemente dalla competizione con le colture food e non-food, una considerazione importante di cui tenere conto è la valutazione dei costi rispetto ai benefici che si ricavano da una

Bioetanolo

• È etanolo prodotto con un processo

di fermentazione di prodotti agricoli, biomasse, ricche di amido o di sostanze zuccherine

• Di norma è utilizzato tal quale

da aggiungere alle benzine in una percentuale di circa il 20%, o anche per la preparazione dell’ETBE (EtilenTerButilEtere) o dell’MTBE (MetilTerButilEtere)

• Modificando il motore può sostituire la benzina anche al 100%, cosa che avviene in alcuni Paesi

• In Brasile la resa per ettaro di etanolo, derivato dalla fermentazione della canna da zucchero, è di 6.000 l/ha

• La produzione mondiale di etanolo

è di circa 60 miliardi di litri; di questi il 50 % circa è ottenuto negli USA, il 40% in Brasile e la restante parte in Europa e in Cina

• Il processo con il quale si ottiene

attualmente il bioetanolo è detto di prima generazione. Quanto prima sarà possibile, attraverso un processo detto di seconda generazione, utilizzare tutta la pianta trasformando cioè in zuccheri la cellulosa e le fibre e non solo lo zucchero della canna o la granella dei cereali

Reattore per la fermentazione anaerobica

662

usi energetici coltura a uso energetico, non solo dal punto di vista economico, ma anche e soprattutto dal punto di vista prettamente energetico, e quindi ambientale. La coltura ideale per tale scopo dovrebbe, infatti, ripagare di gran lunga in termini di bioenergia prodotta, e anche in termini di sequestro del carbonio, l’energia spesa e la CO2 prodotta per i fertilizzanti, gli agrofarmaci e la forza motrice utilizzati per la sua coltivazione. Uno studio effettuato in Asia valuta l’energia resa dalla patata 1,25 volte quella spesa per produrla, mentre studi statunitensi valutano, per esempio, un coefficiente di 1,6-1,7 per il mais.

Codigestione di biomasse diverse per produrre biogas

• La digestione anaerobica fu proposta

in zootecnia agli inizi degli anni Ottanta del secolo scorso, principalmente per eliminare gli odori e stabilizzare gli effluenti e ottenere, infine, un po’ di energia. La tecnica non si diffuse essenzialmente per gli elevati costi degli impianti e per i bassi rendimenti in energia elettrica

Considerazioni di efficienza La scelta della specie da destinare alla produzione di energia è legata a considerazioni sull’efficienza energetica della stessa. L’efficienza energetica è un fattore complesso, poiché è composta da almeno tre livelli di conversione dell’energia, tra loro correlati. Possiamo infatti individuare un primo livello di efficienza cosiddetta fotosintetica, cioè di conversione dell’energia solare in biomassa al netto della respirazione. In secondo luogo può essere calcolata l’efficienza di produzione di biomassa, a parità di efficienza della fotosintesi, al netto dell’energia spesa (input) per la sua produzione. In ultimo, esiste un livello di efficienza della trasformazione della biomassa in energia. Il primo importante calcolo di efficienza dipende giocoforza dalla specie agraria e dalla regione geografica della sua coltivazione. Le piante di origine tropicale, quali mais, sorgo e miscanto, a fotosintesi C4, hanno da tempo dimostrato una maggiore efficienza fotosintetica rispetto alle piante evolute in clima temperato, quali frumento e patata, a fotosintesi C3, ma solo in climi caldi. In secondo luogo, anche perché riescono a sfruttare maggiormente la radiazione luminosa durante l’anno, le piante erbacee perennanti quali la canna comune e il miscanto si sono spesso dimostrate più efficienti delle piante annuali. Per la patata a uso energetico, specie C3, si devono necessariamente fare considerazioni geografiche, ovvero di convenienza energetica soltanto in climi temperato-freddi. Inoltre, valgono le stesse considerazioni cui si fa riferimento nell’industria dell’amido da patata: nell’efficienza della trasformazione della biomassa in energia va anche considerato il trasporto. Questo incide considerevolmente su un prodotto costituito in prevalenza da acqua. Vale quindi per la patata, ancora più che per altre specie, la necessità di una filiera corta biomassa-energia.

• Oggi la stessa tecnologia viene

riproposta per utilizzare gli effluenti di allevamento in codigestione con altre biomasse a contenuto energetico elevato, provenienti da scarti dell’agroindustria o da colture dedicate

• Le tecnologie applicabili sono diverse

e anzitutto influenzate dal contenuto di sostanza secca (s.s.) della biomassa in fermentazione: – s.s. < 10%, digestione a umido; – s.s. > 20%, digestione a secco; – s.s. intermedia tra 10 e 20%, digestione a semisecco

• Inoltre si distinguono processi

di digestione in continuo (oggi i più applicati) e processi discontinui (in batch). Gli impianti, poi, possono essere di tipo: – monostadio: svolgimento di tutte le fasi in un solo reattore – bistadio: con le fasi di idrolisi e aceto genesi in un reattore e quella metanigena in un secondo reattore

• Infine tutto il processo può essere gestito con ricircolo di parte del “digestato”

Patata, coltura energetica europea La patata è una coltura europea. In termini di produzione (dati FAOSTAT) l’Unione Europea ha raggiunto nel 2009 circa 62.800.000 t, che coprono il 19% della produzione mondiale, contro le circa 19.600.000 t degli Stati Uniti. Pertanto, anche per la sua uti-

segue

663

utilizzazione lizzazione a fini energetici, le principali esperienze sono state compiute nel Vecchio continente. A livello europeo gli obiettivi in termini energetici e ambientali sono stati stabiliti nella formula “20/20/20”, rispettivamente di riduzione del 20% sia dei consumi energetici sia dell’emissione di gas serra, e di aumento alla quota del 20% del fabbisogno energetico proveniente dall’utilizzo di fonti rinnovabili. Tale formula è uno dei cinque traguardi che l’UE si è posta nel 2010 per il 2020, contenuti nel documento Europa 2020. Lo scenario attuale delle colture energetiche europee vede quindi la patata tra i possibili protagonisti di questa sfida, con superfici stimate per l’Unione Europea in poco più di 2 Mha nel 2009, assieme ad altre colture da amido più importanti, quali i cereali, e la barbabietola da zucchero. L’attuale distribuzione geografica della patata per usi energetici è concentrata in Regno Unito, Francia settentrionale, Germania, Svezia e Polonia, in fasce climatiche dove le piante a fotosintesi C4 non possono competere con le piante C3. Con lo scenario climatico attuale si ritiene che a latitudini tra i 55 e i 64° nord il 75% delle superfici sia potenzialmente adatto alla sua coltivazione. L’Italia ha zone climatiche dove i due tipi di specie agrarie, C4 e C3, convivono e competono da tempo. Sebbene per il nostro Paese non esistano ancora dati statistici specifici per le colture energetiche su scala nazionale, l’importanza della patata quale coltura a uso energetico è sicuramente minore rispetto ad altre. Sui circa 50.000 ha coltivati a patata comune nel 2009 (dati ISTAT), concentrati in Campania ed Emilia-Romagna, non si hanno notizie circa significative superfici a coltura dedicata. Gli scenari futuri potrebbero variare a seguito dell’innalzamento delle temperature medie stagionali, con una

continua

• Negli impianti moderni la massa in

digestione è continuamente miscelata, pur con sistemi diversi, per migliorare tutti i processi fermentativi e meglio estrarre il biogas

• La temperatura all’interno dei reattori

influenza tutte le cinetiche di reazione e quindi il tempo di permanenza dei materiali all’interno del reattore. Il regime termico può essere: – termofilo (T = 50-55 °C) – mesofilo (T = 33-38 °C) – psicrofilo (T = 10-25 °C)

Foto G. Riva

Cogeneratori alimentati a biogas della potenza complessiva di circa 600 kW elettrici Distribuzione e interramento del digestato in copertura al mais

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usi energetici maggiore espansione a nord delle piante C4, e con una conseguente diminuzione dell’importanza nell’Europa meridionale della patata e di altre specie da climi temperati quali colture da energia. Secondo una proiezione climatica, approvata solo da un gruppo di ricercatori, al 2050, si potrebbe infatti registrare un calo del 3145% delle superfici adatte alla coltura nella fascia compresa tra i 45 e i 54° di latitudine nord. I possibili usi energetici della patata rispecchiano quelli dell’amido, per questi impieghi, quale suo componente principale. L’amido, nel caso di questa specie, come per il topinambour, è contenuto in una biomassa sostanzialmente acquosa. Le destinazioni energetiche principali sono pertanto due: la conversione in bioetanolo e la trasformazione in biogas. Le due trasformazioni, entrambe biochimiche e dipendenti da microrganismi, avvengono in una matrice ideale per le fermentazioni. Per produrre bioetanolo, l’amido di patata è idrolizzato a opera di enzimi e poi fermentato da lieviti in etanolo. La produzione di biogas avviene, invece, in ambiente anaerobio tramite metanobatteri. Il processo produttivo del biogas si svolge partendo da diverse miscele base di biomasse, generalmente costituite da effluenti di allevamento e masse vegetali, che possono contenere sia patate intere sia scarti delle lavorazioni industriali del tubero. Pertanto, l’uso energetico degli scarti di patata è attualmente il maggiore contributo della coltura alla produzione di energie rinnovabili. Principalmente destinato alla produzione di biogas, l’uso degli scarti di patata costituisce un fatto interessante dal punto di vista energetico, poiché non fa variare in modo sostanziale l’energia spesa in campo e in stabilimento per ottenere il prodotto finito industriale, sia esso non-food o alimentare.

Biogas

• È il prodotto della digestione

anaerobica delle biomasse; combustibile ad elevato potere calorifico, costituito da metano per il 50-80%, anidride carbonica e tracce di altri gas

• La percentuale di metano che si ottiene dipende dal tipo di sostanza organica e dalle condizioni in cui avviene il processo

• La digestione anaerobica è un processo

biologico che si attua in assenza di ossigeno con specifiche condizioni di temperatura e pH, ad opera di diversi microrganismi che degradano le biomasse a prodotti intermedi come l’acido acetico, l’anidride carbonica e l’idrogeno, che vengono utilizzati successivamente dai batteri metanigeni per produrre metano. La fermentazione si può dividere in tre fasi: – idrolitica, dove gli amidi e la fibra vengono in parte trasformati in zuccheri, le proteine in aminoacidi e i grassi in acidi grassi a lunga catena e glicerolo – acetogenica, dalle materie semplici prima nominate acido acetico, idrogeno e anidride carbonica; – metanogenica, trasformazione dei prodotti dell’acetogenesi in metano

Cassone di alimentazione di un impianto di biogas

665

utilizzazione Resa in biogas e in metano di diversi scarti e sottoprodotti industriali della patata Scarti di patate e produzione di biogas

• I tuberi scartati nel corso della

lavorazione per la presentazione del prodotto sul mercato orticolo sono rappresentati da due frazioni: A) a mmalorati nel corso della raccolta, in genere tra il 4 e l’8% del totale raccolto B) s otto o sopracalibro, tra il 5 e il 10%

• In media complessivamente lo scarto

Biomassa

Resa in biogas [lN/kg VS]

Resa in metano [lN/kg VS]

Efficienza energetica della conversione in metano*

PP (Potato Pulp)

654

332

70,8

PP (Potato Pulp) trattata con il vapore

690

373

85,6

PPP (Potato Peel Pulp)

702

377

77,0

PFW (Potato Fruit Water)

620

323

76,3

VS = solidi volatili. * L’efficienza energetica della conversione è calcolata come percentuale dell’energia grezza convertita in energia contenuta nel metano. Adattata da Kryvoruchko et al., Biomass and Bioenergy 2009:33:620-627.

nei magazzini di lavorazione è intorno al 15%

• Altri scarti di patate si producono nel

corso della lavorazione industriale per la preparazione dei surgelati o dei pronti da friggere

Uso degli scarti di lavorazione La filiera di frigoconservazione e distribuzione della patata, così come l’industria di trasformazione della patata, con destinazione alimentare o non-food, produce una tipologia di scarti relativamente ampia: – tubero intero invenduto; – tubero intero di pezzatura non idonea; – tuberi rotti e guasti; – bucce (PPP, Potato Peel Pulp); – polpe esauste (PP, Potato Pulp); – acque e scarti liquidi (PFW, Potato Fruit Water); – altri scarti (per esempio dall’industria delle chips). La quantità degli scarti, se si assommano le diverse tipologie, può costituire una parte consistente della produzione. Questa, seppure variabile, è stimata al 5-20% a seconda della filiera. La destinazione di questi scarti è alternativamente quella del trattamento come rifiuti, del compostaggio o degli usi energetici. Considerata

• Ulteriori scarti si possono avere dalle preparazioni alimentari “scadute”

• Presso il Laboratorio di studio

delle biomasse del Dipartimento di Produzione Vegetale dell’Università degli Studi di Milano sono state effettuate numerose analisi i cui risultati medi di produzione in biogas e in metano sono riportati nella tabella a fianco. La resa più alta, come atteso, si ha con le patatine chips e ciò perché oltre all’amido è presente anche un residuo di olio, come del resto, anche se in minor misura, nel campione di patate surgelate pronte da friggere

Scarti di patate e produzione di biogas Scarti di patate

Resa in biogas Nm3/t ss

Metano %

Resa in metano Nm3/t ss

Bucce

612

51,5

315

Tuberi di scarto

624

52,1

325

Chips

748

56,1

420

Patate surgelate

696

53,1

370

Dati analitici da Laboratorio di studio delle biomasse di Di.Pro.Ve. Milano

666

usi energetici l’importanza globale dell’aumento della produzione di energie da biomasse per sostituire i combustibili fossili, quello dello sfruttamento energetico degli scarti è un obiettivo da perseguire sicuramente nella patata, e non solo in tale coltura, poiché, al di là dei vantaggi energetici, esso non va a influenzare le superfici di terreno destinate a pataticoltura. Per gli usi energetici vanno considerati sia la fermentazione a etanolo sia la trasformazione a biogas.

Uso degli scarti di lavorazione della patata

• L’industria di trasformazione della patata, oltre alla filiera di frigoconservazione e distribuzione, produce una tipologia di scarti piuttosto ampia: tubero intero invenduto, tubero intero di pezzatura non idonea, tuberi rotti e guasti, bucce (PPP, Potato Peel Pulp), polpe esauste (PP, Potato Pulp), acque e scarti liquidi (PFW, Potato Fruit Water), altri scarti (per esempio dall’industria delle chips)

Destinazione bioetanolo La destinazione della patata e dei suoi scarti alla produzione di etanolo non è un processo industriale nuovo, in quanto da tempo la patata è nota in Nord Europa quale una delle più utilizzate materie prime per la produzione di alcol etilico su scala industriale. Come nel caso di altre biomasse amilacee e cellulosiche, per produrre bioetanolo l’amido di patata è dapprima idrolizzato per opera di enzimi, in una fase del processo nota come saccarificazione, e poi fermentato da lieviti (Saccharomyces cerevisiae, lievito di birra) a etanolo. A fermentazione conclusa si ha la fase di separazione del bioetanolo dall’acqua per doppia distillazione. Il bioetanolo può essere quindi utilizzato come carburante tal quale o in miscela dal 15 all’85% con benzina. Può anche essere trasformato in ETBE (etilter-butiletere), utilizzato come antidetonante di origine rinnovabile per i motori a benzina, sostituendo per tale funzione il MTBE (metil-ter-butiletere), ottenuto dal carbon fossile. La resa teorica in bioetanolo, dipendente dal tenore in amido, è di 7-8 g di alcol etilico per 100 g di patate.

• Questi scarti possono essere destinati al

trattamento come rifiuti, al compostaggio oppure agli usi energetici: trasformazione a biogas o fermentazione a etanolo

• La resa teorica in bioetanolo, dipendente dal tenore in amido, è di 7-8 g di alcol etilico per 100 g di patate. La resa di conversione più favorevole dell’energia contenuta nella patata in prodotti bioenergetici è a tutto vantaggio del biogas (16,4 MJ/kg di solidi totali)

Impianto di grandi dimensioni per la distillazione dell’etanolo

Foto G. Riva

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utilizzazione Un punto critico del processo è la saccarificazione, per l’elevato costo degli enzimi necessari (alfa-amilasi termostabile e glicoamilasi), tanto che per certi tipi di scarti è stato proposto l’uso di acido solforico per idrolizzare l’amido. Recentemente è stato anche proposto di unire la saccarificazione alla fermentazione (SSF, Simultaneous Saccharification and Fermentation), con la tecnologia VHG (Very High Gravity), per aumentare le rese in alcol, come si usa ampiamente nella produzione di etanolo dalla granella di cereali. Per superare il problema principale della massa derivata dalla macinazione delle patate, cioè l’eccessiva viscosità, si possono utilizzare enzimi chiarificanti quali pectinasi, cellulasi ed emicellulasi, che consentono di attuare il processo SSF e di ottenere su scala industriale una resa in bioetanolo vicina al 90% di quella teorica.

Energia del biogas

• Il biogas in uscita dal reattore viene

depurato, per ridurre l’umidità e eliminare i gas dannosi agli impianti di cogenerazione, e inviato alla conversione

• Attualmente per cogenerazione si

ottiene energia sia elettrica sia termica

• L’energia chimica del metano

si converte in energia meccanica con un motore endotermico cui è collegato un alternatore per trasformarla in energia elettrica. La resa elettrica dei cogeneratori è di circa il 40% e quella termica tra il 50 e il 55%; si hanno perdite per circa il 10%. L’energia termica viene in parte impiegata per il riscaldamento dei reattori mentre la restante parte può essere utilizzata diversamente (riscaldamento di ambienti, di serre ecc.)

Destinazione biogas La produzione di biogas è un processo scalabile alla singola azienda agraria, come alla singola industria agroalimentare, o al consorzio di aziende. Lo sviluppo della produzione di biogas ha storicamente accompagnato in Pianura Padana lo sviluppo della zootecnia, e in particolare l’allevamento dei suini, venendo in aiuto allo sfruttamento dell’energia residua contenuta negli effluenti di allevamento. Nel 2007 GSE (Gestore dei servizi elettrici) ha registrato una produzione di energia elettrica da biogas per l’Italia di 1,45 TWh, su circa 20 TWh di potenzialità stimata per il Paese. Dell’energia prodotta l’80% proveniva da digestione anaerobica di rifiuti solidi urbani, quindi con una componente di scarti agricoli assai minoritaria sul piano energetico. Si è registrata per il primo

Vasche con il digestato tal quale Interno di un digestore anaerobico

668

usi energetici decennio degli anni 2000 una crescita sostenuta del numero di impianti, con 235 dei 401 attivi nel 2009 che funzionavano a miscele di effluenti zootecnici con scarti dell’agroindustria e colture dedicate. Massimamente concentrati nel Nord Italia, ben 85 di questi impianti si trovano in Lombardia e si stima che alla fine del 2011 saranno presenti in questa regione oltre 210 impianti di medie dimensioni (1 mega). La trasformazione delle biomasse in biogas avviene in ambiente anaerobio tramite metanobatteri, e il biogas stesso può essere definito quale un gas costituito in buona misura da metano, ricavato per digestione anaerobica da materiali residui di origine organica, animale o vegetale. Il processo produttivo si svolge in continuo, a temperature strettamente controllate e con monitoraggio costante e computerizzato dell’evoluzione della massa e della composizione del gas. Le migliori rese in biogas si ottengono miscelando biomasse di origine diversa. Le miscele base per la fermentazione nei digestori anaerobi sono quindi eterogenee, generalmente costituite da effluenti di allevamento, colture dedicate e scarti vegetali, e possono contenere patate intere o tutti gli scarti delle lavorazioni industriali del tubero. Infatti, il caricamento dei digestori con i soli scarti dell’industria dell’amido e saccarifera, spesso a pH molto acidi, potrebbe causare qualche problema al processo.

Digestato

• L’effluente esausto (digestato) viene

espulso dall’impianto di fermentazione anaerobica giornalmente. Esso può seguire vie diverse: A) e ssere immesso tal quale in una vasca di stoccaggio preferibilmente coperta, per non rilasciare ammoniaca in atmosfera B) e ssere separata nelle sue parti grossolane (separato solido) e liquide (separato liquido) e inviati a due distinti depositi: una platea per il separato solido e una vasca per il liquido C) la parte solida, utilizzando l’energia termica non reimpiegata, può essere ulteriormente essiccata e contemporaneamente privata dall’azoto ammoniacale in essa presente, utilizzando per questo processo un apposito impianto atto a trasformare l’azoto ammoniacale in solfato ammonico, facendo gorgogliare l’ammoniaca in acido solforico

Valori medi di macro e mesonutrienti nei digestati da fermentazione anaerobica* Digestato tal quale

Digestato sep. liquido

Digestato sep. solido

g/kg

Sostanza secca %

5,36

4,23

18,77

7,96

8,05

8,93

Azoto totale (N)

3,72

3,53

5,40

Ammoniaca (NH3)

2,30

2,22

2,24

N tot/N–NH3

0,61

0,63

0,42

Fosforo

0,80

0,70

1,73

Potassio

3,11

3,39

3.26

Calcio

1,25

3,07

Magnesio

0,38

0,36

0,97

Sodio

1,85

2,11

2,08

Carbonio (C)

1,93

1,38

7,89

C/N

5,39

4,06

15,23

• Il digestato nelle sue varie forme può

essere impiegato con notevoli vantaggi nella fertilizzazione del suolo. La tabella a fianco mostra i valori medi di nutrienti per il digestato tal quale, il separato solido e il separato liquido

• Dato l’elevato contenuto in ammoniaca lo spargimento ottimale, almeno per il digestato tal quale e il separato liquido, è quello che prevede il contemporaneo interramento. Oggi si dispone delle attrezzature atte ad eseguire bene e con precisione la distribuzione agronomica

* Dipartimento di Produzione Vegetale, Università degli Studi di Milano. Dati non pubblicati

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utilizzazione Esistono studi specifici sulla resa in metano dei soli scarti di patata; tali studi, effettuati in diverse condizioni, concordano su rese in metano poco superiori ai 300 l norm. di metano prodotto per kg di solidi volatili (VS), una delle due unità di misura utilizzata nelle prove di resa; la seconda viene espressa in Nm3/t s.s. (Normal metro cubo per tonnellata di sostanza secca). Prospettive future Esiste un ruolo della patata per le bioenergie in Italia e in Europa e, se esiste, quale sarà l’uso energetico prevalente? Come si è visto, gli usi energetici della patata comprendono due diversi prodotti, biogas e bioetanolo, con processi di produzione molto diversi, che rispondono a esigenze e sistemi aziendali differenti. In termini energetici, pare assodato che la resa di conversione dell’energia contenuta nella patata (16,4 MJ/kg di solidi totali) in prodotti bioenergetici sia a tutto vantaggio del biogas. Sono stati fatti calcoli di efficienze di conversione del 95%, contro circa il 60% della conversione in bioetanolo. D’altronde, spesso non sono le sole rese energetiche a guidare le scelte aziendali; altri importanti fattori economici, inclusa la contribuzione pubblica, considerazioni tecniche e di altro tipo concorrono alle scelte operative. Innanzitutto va considerato che la produzione di bioetanolo è sostanzialmente un processo industriale che non coinvolge di solito l’azienda agraria e i produttori di tuberi, ma principalmente le industrie di trasformazione della patata e le industrie di

Linea di caricamento dei digestori

Separato solido del digestato

670

usi energetici distillazione. Per la natura delle fonti, generate comunque dai processi industriali alimentari e non-food, questo è un settore destinato con ogni probabilità a crescere, o comunque a non ridursi. La sua espansione dipenderà da un lato dall’importanza che l’Unione Europea, oggi apparentemente più attenta allo sviluppo del consumo di biodiesel, dedicherà a tale biocarburante per l’autotrazione. D’altra parte, il ruolo del bioetanolo ottenuto dalla patata e dai suoi scarti dipenderà dalle fonti alternative di approvvigionamento di questa industria. Le fonti con le quali la patata è in competizione sono infatti non soltanto le tradizionali materie prime amilacee, quali i cereali, ma in un prossimo futuro soprattutto le biomasse ligno-cellulosiche, acquisibili a prezzi inferiori, con le quali produrre il cosiddetto bioetanolo di seconda generazione. Il settore energetico che guarda al biogas come combustibile rinnovabile per la produzione di energia elettrica e per il riscaldamento sta vivendo un momento di euforia, ed è destinato molto probabilmente a crescere ancora nei prossimi anni, poiché utilizza gli effluenti degli allevamenti zootecnici e scarti agroindustriali sempre più “ingombranti” dal punto di vista ambientale e legislativo per produrre energia elettrica rinnovabile, comunque imposta ai produttori di energia da norme comunitarie. Il ruolo della patata e dei suoi scarti per la composizione della miscela per i digestori, in competizione con fonti aziendali quali i trinciati e gli insilati di mais, sorgo e cereali vernini, dipenderà dalla disponibilità e soprattutto dal costo delle fonti di approvvigionamento a una distanza non eccessiva dagli impianti di produzione.

Vasche con il digestato separato liquido

Distribuzione del digestato in copertura su un cereale autunno-vernino

671

la patata Foto R. Angelini

utilizzazione Impiego tecnologico dell’amido nell’industria farmaceutica Massimo Franco

utilizzazione Impiego tecnologico dell’amido nell’industria farmaceutica Che cos’è un medicinale Eccipienti Definizione e classificazione Gli eccipienti sono stati definiti nel corso del tempo in vari modi, ma la definizione più tradizionale, tuttora valida, li classifica come sostanze contenute nelle forme farmaceutiche e diverse dal principio attivo. Il farmaco, o principio attivo, è una sostanza caratterizzata da attività terapeutica, diagnostica o preventiva, che per poter essere somministrata nell’uomo o nell’animale necessita di essere associata a opportuni componenti tali da consentire al paziente di ricevere il principio attivo nel modo più appropriato ed efficace possibile. L’introduzione del farmaco nell’organismo umano o animale avviene, pertanto, attraverso l’impiego di sostanze ausiliarie non farmacologicamente attive (eccipienti, dal latino excipere, accogliere) che permettono la preparazione di idonee forme farmaceutiche. Attualmente sul mercato sono disponibili circa mille eccipienti, ma esiste ancora l’esigenza di svilupparne di nuovi che meglio si adattino alla necessità di migliorare le forme di dosaggio oggi a disposizione. La Farmacopea europea (PE) definisce eccipiente “un qualsiasi componente, al di fuori del principio attivo, presente in una preparazione farmaceutica o utilizzato per la sua fabbricazione”. La funzione dell’eccipiente è di agire sia come veicolo del principio attivo, ovvero con il compito di trasportare il farmaco fino al luogo d’assorbimento, sia come coadiuvante, svolgendo il ruolo d’aiuto nei confronti del principio attivo a esercitare la sua funzione. Di solito nelle preparazioni farmaceutiche si impiegano più eccipienti, perché non esiste un eccipiente universale ed è necessario utilizzare combinazioni di eccipienti, ognuno caratterizzato da una precisa finalità tecnologica. La classificazione degli eccipienti può essere effettuata in funzione del ruolo assunto nelle diverse fasi di preparazione industriale e di rilascio del medicinale a livello organico. È possibile schematizzare tale ruolo come segue.

• Una sostanza medicinale (detta anche farmaco), per essere somministrata nell’uomo o nell’animale, necessita di essere veicolata con idonei eccipienti

• La definizione del prodotto finito,

in genere denominato medicinale, è disciplinata dall’articolo 1 del Decreto Legislativo 24/4/2006, n. 219, secondo cui per prodotto medicinale o medicinale si intende “ogni sostanza o associazione di sostanze presentata come avente proprietà curative o profilattiche delle malattie umane che può essere utilizzata sull’uomo o somministrata all’uomo allo scopo di ripristinare, correggere o modificare funzioni fisiologiche, esercitando un’azione farmacologica, immunologia o metabolica, ovvero di stabilire una diagnosi medica”

Eccipienti

• Gli eccipienti, riconosciuti sicuri

in conformità a prove farmacologiche e tossicologiche, chimicamente e fisicamente inerti, svolgono un ruolo importante in tutti gli stadi dei processi di fabbricazione dei medicinali, e nelle fasi di conservazione e liberazione dalla forma farmaceutica del principio attivo

• Considerati a lungo ingredienti privi

di azione farmacologica, è ormai acquisito che l’inattività farmacologica non è sinonimo di inattività terapeutica, poiché essi possono modificare la disponibilità del farmaco, alterandone la durata del rilascio, o indirizzarlo verso l’organo bersaglio (sito d’azione) e quindi, in altre parole, modificare le caratteristiche e l’efficacia del principio attivo stesso

Costituzione: per formare una massa idonea nella fase di preparazione del prodotto finito. Gli eccipienti che svolgono questo ruolo appartengono alle seguenti categorie: – diluenti: sostanze che garantiscono la formazione di una massa adeguata per la preparazione e la somministrazione della forma farmaceutica; – assorbenti: favoriscono la stabilità e la conservazione del medicinale attraverso un’azione disidratante dell’umidità; 672

amido e farmaceutica –a dsorbenti: generalmente si tratta di polveri sottilissime in grado di adsorbire gas, tossine e batteri. Classificazione degli eccipienti

Produzione: per consentire i processi tecnologici di fabbricazione del prodotto finito. Esempi di categorie che svolgono questo ruolo sono: – lubrificanti: impiegati nella produzione di forme farmaceutiche solide come le compresse, sono in grado di prevenire l’adesione delle polveri da comprimere alle superfici solide di parti metalliche delle macchine comprimitrici (matrici e punzoni), riducendo gli attriti e facilitando l’espulsione delle compresse dalla cavità della matrice; – leganti: eccipienti indispensabili per la preparazione di forme farmaceutiche solide, come compresse e granulati, impartiscono coesione alle polveri da compattare; – glidanti: noti anche come agenti di scorrimento, migliorano le caratteristiche di movimento (flusso) delle miscele di polveri attraverso la riduzione degli attriti tra particelle; – plasticizzanti: impiegati nella preparazione di capsule e film polimerici di copertura, conferiscono adeguate proprietà di elasticità e plasticità; – tensioattivi: sono particolari molecole in grado di ridurre la tensione superficiale e interfacciale dei liquidi, impiegate non solo nelle forme farmaceutiche liquide e semisolide, ma anche in alcune forme solide; – umettanti: consentono di mantenere un adeguato grado di umidità della forma farmaceutica riducendo l’evaporazione dell’acqua; – viscosizzanti: impiegati prevalentemente nelle forme farmaceutiche liquide (emulsioni e sospensioni), svolgono un ruolo di stabilizzazione aumentando la viscosità dei sistemi.

• In funzione del ruolo assunto nelle

diverse fasi di preparazione industriale e di rilascio del medicinale a livello organico

• Ruolo e categorie: costituzione:

– diluenti – assorbenti – adsorbenti

produzione:

– lubrificanti – leganti – glidanti – plasticizzanti – tensioattivi – umettanti – viscosizzanti

liberazione:

– disgreganti – polimeri per il rilascio – bagnanti

conservazione: – antimicrobici – chelanti – antiossidanti presentazione:

Liberazione: per regolare la cessione del principio attivo dalla forma farmaceutica. Svolgono questo ruolo le seguenti categorie di eccipienti: – disgreganti: presenti in alcune forme farmaceutiche solide, come compresse e granulati, in seguito al contatto con i fluidi biologici consentono di facilitare la disaggregazione della forma farmaceutica; – polimeri per il rilascio: si tratta di macromolecole in grado di formare adeguati film impiegati per il rivestimento di forme farmaceutiche generalmente solide (compresse, capsule, granulati) e inoltre capaci di modulare con diverso meccanismo la cessione nel tempo del principio attivo dalla forma farmaceutica; – bagnanti: si tratta di particolari tensioattivi che favoriscono la bagnabilità, da parte dei fluidi biologici, delle superfici solide delle particelle di quei principi attivi che sono caratterizzati da scarsa solubilità acquosa. 673

– aromatizzanti – edulcoranti – coloranti

utilizzazione Conservazione: per assicurare la stabilità chimica, fisica, microbiologica, tossicologica e terapeutica del prodotto finale. Rivestono questo ruolo le seguenti categorie di eccipienti: – antimicrobici: impediscono la crescita di microrganismi nelle preparazioni farmaceutiche prevalentemente costituite da liquidi acquosi; – chelanti: sostanze in grado di catturare (complessare) i metalli responsabili di reazioni di degradazione chimica dei principi attivi; – antiossidanti: molecole in grado di limitare i processi di degradazione ossidativa dei principi attivi. Presentazione: per migliorare il gradimento da parte dei pazienti (compliance). Svolgono questo ruolo le seguenti categorie di eccipienti: – aromatizzanti ed edulcoranti: migliorano il gusto del preparato farmaceutico mascherandone odori e sapori poco gradevoli al palato; – coloranti: conferiscono una colorazione ai preparati farmaceutici rivestendo un ruolo non solo tecnologico (identificazione), ma anche di impatto psicologico positivo nel paziente.

Microscopia elettronica a scansione relativa ai granuli di amido di frumento. Ingrandimento 2400×, voltaggio 20kV

Come riportato nelle tabelle, molte sostanze naturali come i polisaccaridi sono ampiamente utilizzate per lo sviluppo di forme farmaceutiche solide. Questi polimeri di monosaccaridi (zuccheri) svolgono il ruolo di eccipiente perché in genere sono poco costosi e disponibili in una varietà di strutture con un ampio ventaglio di proprietà. Sono abbastanza stabili, atossici e idrosolubili, e formano naturalmente idrogeli. Le pectine, le gomme naturali (guar, karaya) e gli amidi sono i polisaccaridi più impiegati nelle forme di dosaggio. Eccetto l’amido, i polisaccaridi lineari hanno il vantaggio di permanere inalterati nell’ambiente gastrico e intestinale, ma possono essere degradati da batteri stanziali localizzati a livello del colon, il che li rende potenzialmente utili in sistemi di rilascio mirato al colon. Tra questi prodotti naturali particolarmente utilizzato è l’amido, con i suoi derivati.

Microscopia elettronica a scansione relativa ai granuli di amido di patata. Ingrandimento 2400×, voltaggio 20kV

Amido: le origini Il termine “amido” deriva dal greco ámylon (farina “non macinata”, da a- privativa e mýlë = mola). L’amido rappresenta la principale forma di riserva di carboidrati del regno vegetale (è assente solo in alcune piante superiori delle Composite, in funghi e batteri) ed è presente soprattutto nei semi, nelle radici e nei tuberi (amido di patata Solanum tuberosum), e particolarmente abbondante in cereali quali frumento Triticum aestivum, granturco Zea mays, riso (Oryza sativa) e nei legumi. L’amido è una delle strutture più complesse tra i carboidrati che si formano nelle piante; trae origine dalla fotosintesi clorofilliana at-

Microscopia elettronica a scansione relativa ai granuli di amido di mais. Ingrandimento 2400×, voltaggio 20kV

674

amido e farmaceutica traverso l’assimilazione dell’anidride carbonica (CO2) dell’aria per azione della luce solare sulla clorofilla. Rappresenta il principale costituente delle farine di cereali (in quella di frumento raggiunge in media il 70%) e, pertanto, rientra quotidianamente nell’alimentazione umana. Preparazione Oltre che dalle patate, l’amido è ottenuto industrialmente dalle farine di cereali attraverso un processo di separazione meccanica dal glutine. Nella fase iniziale, la preparazione presenta delle differenze in rapporto al materiale di partenza: dal frumento la farina si impasta con poca acqua, e la pasta così ottenuta è sottoposta all’azione di un getto d’acqua che provoca un rimescolamento continuo. L’acqua che trasporta l’amido è raccolta in un recipiente in cui avviene la sedimentazione. Viceversa, se si parte dalle cariossidi del riso (riso brillato), queste ultime sono immerse preventivamente in una soluzione diluita di soda (NaOH), mentre per il mais le cariossidi intere si lasciano rigonfiare in acqua. Per i tuberi come la patata, si procede attraverso una preventiva macerazione della polpa in acqua. Dai liquidi di macerazione, o da quelli di separazione, l’amido si ottiene per sedimentazione o per centrifugazione, dopodiché è essiccato e ridotto in polvere. A livello industriale si impiegano degli apparecchi costituiti essenzialmente da un cilindro, il quale, con un movimento di andata e ritorno, comprime contro una rete metallica la pasta d’amido, che è irrorata da piccoli fiotti d’acqua. I granuli di amido sono trasportati attraverso la rete metallica, mentre il glutine forma una massa appiccicosa che rimane nell’apparecchio. L’amido raccolto per filtrazione o centrifugazione è asciugato in apposite stufe. Descrizione L’amido si presenta sottoforma di polvere bianchissima, finissima, amorfa, scricchiolante fra le dita, insolubile in acqua fredda e alcol etilico, in acqua bollente rigonfia (con poca acqua si forma una massa gelatinosa detta colla d’amido; con quantità maggioFonti degli eccipienti

Principali fonti degli eccipienti Fonte

Eccipiente

Animale

gelatina, lanolina, cera d’api

Piante superiori

amidi, zuccheri, cellulose

Alghe

alginati

Funghi

gomme xantaniche

Minerali

ossido di zinco, carbonato di magnesio, talco, silice

Prodotti di sintesi

povidone, poliossietilenglicoli, carbomer

• Gli eccipienti possono avere origini

diverse, come rappresentato nella tabella a lato. È raro che un eccipiente sia stato sviluppato per uso esclusivamente farmaceutico; la maggior parte è impiegata anche per scopi industriali diversi come, per esempio, quelli alimentare e cosmetico

675

utilizzazione ri d’acqua si ottiene un liquido opalescente che è una soluzione colloidale nota come salda d’amido). Con una soluzione di iodio (I2) assume un’intensa colorazione azzurra. Analisi microscopica Osservato al microscopio, l’amido naturale è costituito da granuli di forma e grandezza variabile (2-100 µm), in rapporto al materiale dal quale è stato ricavato. Per quanto riguarda la struttura, i granuli possono essere semplici o composti, di forma rotonda, ovale e poligonale, e possono presentare o meno un punto detto ilo: questo può essere, per la sua posizione nel granulo, centrale o eccentrico, e può presentare la forma di un punto, di una stella a tre punte, o di una linea. Le dimensioni e la forma dei granuli rendono possibile, pertanto, una differenziazione degli amidi a seconda della provenienza: granuli dall’aspetto lentiforme di diversa grandezza e ilo centrale possono essere attribuiti all’amido di frumento, mentre granuli piccolissimi, poliedrici e cristallini, riuniti in numero anche molto elevato (fino a 150), con ilo puntiforme, possono appartenere all’amido di riso; infine, granuli poligonali, tondeggianti e sferoidali, con fenditura raggiata sono caratteristici dell’amido di mais. I granuli di amido osservati con il microscopio a luce polarizzata, se colorati con lo iodio, mostrano la caratteristica “croce di Malta”, che indica l’esistenza di un generale ordine interno il quale scompare quando i granuli sono scaldati con un eccesso di acqua. Composizione chimica L’amido è un composto chimico macromolecolare appartenente al gruppo dei polisaccaridi, costituito da un gran numero di molecole di α-glucosio C6H12O6. La formula empirica è (C6H10O5)n per n compreso tra 300 e 1000 (in funzione del tipo di amido), dove n indica il numero di residui di α-glucosio legati tra loro con perdita di una molecola di acqua. Mediante trattamento con acqua calda è possibile separare dall’amido due componenti: amilosio e amilopectina, macromolecole costituite da unità di glucosio legate in modo diverso. L’amilosio (massa molecolare 10-60 kDa) costituisce circa il 20% del totale, si trova all’interno dei granuli e produce una soluzione acquosa a bassa viscosità. È formato esclusivamente da catene lineari, avvolte a spirale, di residui glucosidici (in media circa 300), uniti tra loro con il legame α-1,4-glucosidico. Per idrolisi enzimatica con α-amilasi, enzima specifico per i legami α-1,4-glucosidici, dall’amilosio si ottiene solo maltosio (un disaccaride che a sua volta è idrolizzato a glucosio nell’intestino con l’aiuto dell’enzima α-glucosidasi). È localizzato prevalentemente nel centro del granulo di amido e si colora intensamente di azzurro con iodio, non ha la capacità di formare salda d’amido. L’amilopectina è il componente principale dell’amido: costituisce circa l’80% del totale, per l’elevata massa molecolare (50-100 676

amido e farmaceutica Classificazione degli eccipienti Ruolo

Classe

Esempi

Diluenti

Lattosio, amido, amido pregelatinizzato, saccarosio, mannitolo, cellulosa microcristallina, fosfato o solfato di calcio, carbonato od ossido di magnesio, vaselina, lanolina

Assorbenti Adsorbenti

Bentonite Caolino

Lubrificanti

Stearati di calcio, magnesio e zinco, acido stearico, paraffina, poliossietilenglicoli, amido, laurilsolfato di sodio

Leganti

Gelatina, amido e amido pregelatinizzato, polivinilpirrolidone, gomma di guar, derivati della cellulosa (carbossimetil cellulosa sodica, metil, idrossipropilmetilcellulosa)

Glidanti

Amido, talco, biossido di silicio

Plasticizzanti

Glicerina, glicoli poliossietilenici, glicole propilenico, triacetina, trietilcitrato

Viscosizzanti

Gelatina, gomme (adragante, xantano, di guar) acido alginico, bentonite, derivati della cellulosa (etil, idrossipropilmetil, metilcellulosa), polivinilalcool

Emulsionanti

Lecitina, trigliceridi a catena media, sodiododecilsolfato, esteri del sorbitano

Umettanti

Glicerina

Disgreganti

Amido, amido sodio glicolato, crospovidone, croscarmellosa sodica, cellulosa microcristallina

Polimeri per il rilascio

Poliesteri, polimetacrilati, carbomer, etilcellulosa, idrossipropilmetilcellulosa, acetoftalato di cellulosa

Antimicrobici

Alcol etilico, acido benzoico, metil e propilparaben, cloruro di benzalconio, acetato di fenilmercurio

Chelanti

EDTA

Antiossidanti

Butilidrossianisolo, butilidrossitoluene, metabisolfito di sodio, acido ascorbico

Aromatizzanti

Vanillina

Edulcoranti

Saccarosio, saccarina, ciclamato di sodio, aspartame

Coloranti

Biossido di titanio

Costituzione

Processo

Liberazione

Conservazione

Presentazione

kDa) e la sua struttura ramificata e tridimensionale assume una forma globulare, finemente spugnosa, che la rende insolubile in acqua e che è responsabile del rigonfiamento dei granuli, conferendo all’amido la capacità di formare la salda. L’amilopectina può contenere fino a 100.000 unità di glucosio e rappresenta la più grande biomolecola finora conosciuta. La sua struttura ramificata è conseguente al fatto che, ogni certo numero di unità di glucosio (circa 25,4%) legate con lo stesso legame 677

utilizzazione contenuto nell’amilosio, si trova un legame 1-6. Per idrolisi dall’amilopectina si ottengono maltosio e destrine (componenti meno complessi dell’amido), che si distinguono dall’amido stesso per il diverso grado di polimerizzazione e per la differente colorazione che danno con la soluzione iodo-iodurata (violacea o rossa, invece di blu). L’α-amilasi può scindere solo parzialmente l’amilopectina, in quanto non può agire sui legami 1-6, che sono invece idrolizzati dalla b-amilasi. L’idrolisi totale dell’amido, attuabile con acidi e con basi diluite oppure per via enzimatica (amilo-1,6glucosidasi), porta alla formazione quantitativa di D-glucosio e di piccole quantità di acido fosforico, nonché di ioni calcio, magnesio, sodio e potassio. Il significato di tali elementi minerali reperibili negli idrolizzati di amido non è completamente noto. L’amido è riportato nella PE, che dedica, diversamente dalla Farmacopea degli Stati Uniti (USP), una monografia per ognuno dei seguenti amidi: amido di mais, amido di frumento, amido di riso e amido di patata. La Farmacopea italiana (FUI) è allineata con quanto descritto nella PE.

Microscopia elettronica a scansione relativa ai granuli di amido di patata. Sono visibili gli anelli di accrescimento costituiti da strati alternati di regioni amorfe e semicristalline. Ingrandimento 3000×, voltaggio 20kV

Applicazioni nelle formulazioni farmaceutiche Il principale impiego dell’amido è in formulazioni solide come polveri, compresse, capsule e granulati, con la funzione di diluente, legante o disgregante. Come diluente è impiegato nella preparazione di miscele di coloranti o di farmaci a elevata attività, al fine di facilitare i processi di miscelazione. Sempre come diluente, l’amido è utilizzato nella preparazione di capsule opercolate (capsule rigide) per adeguare il volume della singola dose a quello dei corpi della capsula adoperata. Nella formulazione di compresse spesso ci si avvale della pasta d’amido preparata di fresco, costituita da amido a una concentrazione del 5-25% m/m (in massa), per realizzare i granulati (nella granulazione cosiddetta “a umido”). La pasta d’amido svolge la funzione di legare e aggregare le particelle solide. I granulati così ottenuti, che rappresentano in questo caso una preparazione intermedia tra le polveri e le compresse, sono quindi lavorati più facilmente (rispetto alle polveri originarie) in macchine apposite, allo scopo di realizzare le compresse stesse. L’amido, inoltre, è tra i più comuni disgreganti in formulazioni solide ed è adoperato alla concentrazione del 3-15% m/m. Nella preparazione di granulati, molto spesso circa metà della quantità totale di amido è incorporata nella miscela di granulazione, mentre la restante parte è aggiunta alla miscela insieme ai granuli per la compressione finale. Questo uso si deve al fatto che l’amido non è una polvere facilmente comprimibile e, se impiegato ad alte concentrazioni, accentua alcuni difetti delle compresse, come l’aumento di friabilità e il decalottaggio. L’amido è anche adoperato nelle formulazioni per uso topico: per esempio è ampiamente utilizzato nelle polveri aspersorie per le sue proprietà protettive e

Anelli di crescita

• A livello microscopico i granuli di amido

nativo sono costituiti da gusci amorfi e semicristallini alternati, dello spessore compreso tra 100 e 800 nm (nanometri: 1 nm = 10–9 m = 1 miliardesimo di metro)

• Queste strutture sono dette anelli

di accrescimento. Il loro significato non è ancora stato chiarito

HO H

O H HO

OH OHO

H O HO OH H H OH

H OH

HO H

OH O HO

H H HO O

OH H O H

Rappresentazione della struttura chimica dell’amilosio, che costituisce il 20% della composizione totale dell’amido. La molecola è formata da un numero variabile di unità fondamentali (da 300 a 1000) di α-glucosio unite attraverso il legame α-1,4-glucosidico

678

amido e farmaceutica adsorbenti – legate all’elevata superficie specifica, che gli consente un ottimo adsorbimento di sostanze estranee ed essudati (quali il sudore nell’iperidrosi) – e come emolliente nelle formulazioni semisolide (pomate) da applicare sulla pelle. In passato l’amido di riso era adoperato per la preparazione di una pasta semisolida (20 g di amido di riso in acqua) con cui si confezionavano cataplasmi da applicare sulla cute infiammata (arrossata) 4-5 volte al dì. Il glicerolato d’amido è un gel di amido in glicerina (l’attuale formulazione è riportata nella FUI XII edizione, ma compare già nella VI edizione) che costituisce un eccipiente idrosolubile per unguenti (preparazioni semisolide per uso cutaneo comunemente dette “pomate”); può essere impiegato come tale direttamente per applicazioni sulla pelle, poiché ha azione emolliente, protettiva della cute e antiflogistica. Era utilizzato anche come legante per masse pillolari (formulazioni solide orali attualmente sostituite dalle compresse).

H OH O HO HO H H OH H H OH O HO OH H H H OH H OH H OH O HO H OH OH O H OH HO H OH H O OH H H O O H HO H OH H H O H H OH O H HO HO H OH O H H HO H H OH OH Riproduzione schematica della struttura chimica dell’amilopectina costituita, come l’amilosio, da unità α-glucosidiche legate sia con legame α-1,4-glucosidico sia con legame α-1,6-glucosidico

Amidi modificati. In campo industriale farmaceutico, al fine di ovviare ad alcuni inconvenienti mostrati dall’amido, è possibile adoperare i cosiddetti amidi modificati, ottenuti attraverso trattamenti chimici e fisici. Gli amidi pregelatinizzato, idrolizzato, acetato, monofosfato e glicolato di sodio costituiscono alcuni esempi di amido modificato. – Amido pregelatinizzato. Il fenomeno della gelatinizzazione (trasformazione dell’amido crudo nell’acqua bollente) consiste nella rottura dei granuli d’amido in ambiente acquoso (si gonfiano e poi scoppiano) a un’idonea temperatura, tra 60 e 70 °C (comunque minore di 100 °C), secondo l’origine vegetale dell’amido, e nel successivo essiccamento. La gelatinizzazione può essere totale o parziale, e si impiegano sali o tensioattivi per regolare la fase successiva di disidratazione (essiccamento). Non si tratta, quindi, di una reazione chimica di derivatizzazione, ma di un processo fisico. L’amido così ottenuto ha l’aspetto di una polvere biancastra, inodore e con lieve sapore caratteristico. L’amido pregelatinizzato è impiegato, a diversa concentrazione, nella formulazione di compresse e capsule come diluente, legante e

Glucosio

• È un monosaccaride (aldo-esoso) che

in soluzione acquosa può assumere due diverse strutture cicliche, α e b, a seconda della posizione del gruppo ossidrilico (in rosso in figura) nel piano dell’anello, in equilibrio con la forma a catena aperta

• È diffuso nella frutta (in particolare

nell’uva e nei fichi) e nella verdura, ed è presente in forti concentrazioni (60-100 mg/100 ml) anche nel sangue umano, in quanto rappresenta la forma ultima di utilizzazione di tutti i glucidi

Forma e dimensioni in micron dei granuli di amido Amido

Forma

Dimensione mm

Mais

Poliedrica o (rotonda)

5-25 (25-32)*

Frumento

Discolidale o (reniforme)

2-35 (10-45)*

Patata

Ovoidale e (rotonda)

30-180 (10-35)*

Tapioca Riso

• Sintetizzato dalle piante verdi e da

queste trasformato in amido di riserva, cellulosa e molecole complesse, si ricava industrialmente per idrolisi acida dall’amido di cereali e patate

5-35 Poliedrica o (aggregati)

2-5 (10-20)*

*Dimensioni della forma in parentesi in colonna due

679

utilizzazione Equilibrio in soluzione delle forme aperta e chiusa del glucosio OH

Maltosio H

• Deve il suo nome al fatto che è

presente nel malto, il liquido che si ottiene dalla fermentazione dell’orzo e di altri cereali

O H

H OH

HO H

• È un disaccaride costituito da due unità

α-D-glucosio

di L-glucosio e si forma insieme alle destrine per azione di un miscuglio di enzimi amilolitici (diastasi) principalmente dal malto d’orzo. Può essere scisso in due molecole di glucosio per opera di un altro enzima contenuto nel lievito, la maltasi

H HO H H

O OH H OH OH OH

Glucosio a catena aperta

OH H OH

O OH H H

HO H

β-D-glucosio

disgregante. Rispetto all’amido comune, quello pregelatinizzato manifesta migliori proprietà di scorrevolezza e attitudine alla compressione. Per questo motivo può essere adoperato come legante nella compressione diretta (condotta direttamente sulla miscela di polveri e non sul granulato), anche perché questo tipo di amido manifesta potere autolubrificante. Un prodotto commerciale noto come Starch 1500®, costituito da amido parzialmente pregelatinizzato attraverso una metodica fisica, è definito come eccipiente multifunzionale proprio perché è in grado di manifestare funzioni di legante, disgregante, antiaderente e lubrificante nella formulazione di compresse. L’amido pregelatinizzato è censito dalla PE e dall’USP. – Amido sterilizzabile. Com’è noto, a contatto con l’acqua fredda l’amido rigonfia, mentre a caldo gelifica, formando la salda d’amido. È possibile ottenere, per trattamenti fisici o chimici (impiego di epicloridrina in ambiente alcalino), un amido di mais che non rigonfia e quindi può essere sterilizzato con il calore umido (in autoclave a 115-118 °C per 30 minuti, oppure a 150160 °C per 1 ora con calore secco). Questo tipo di amido ha l’aspetto di una polvere bianca, inodore e con buone proprietà di scorrevolezza; i granuli assumono una forma poliedrica, talvolta sferica. È impiegato come polvere aspersoria nei guanti chirurgici o come eccipiente nelle polveri medicate. – Amido idrolizzato. È ricavato mediante metodi chimici (trattamento con acidi, ossidanti, sali acidi) e termomeccanici. I prodotti dell’idrolisi dell’amido sono: destrine, oligosaccaridi (sono

Idrolisi dell’amido

• Le reazioni che si svolgono a livello

cellulare sarebbero molto lente senza l’ausilio degli enzimi (biocatalizzatori); per idrolizzare piccolissime quantità di amido, a parità di condizioni, occorrerebbero per esempio alcuni giorni. Mediante idrolisi chimica, invece, bastano circa 15 minuti, ma ciò avviene all’ebollizione e in presenza di acido cloridrico, condizioni incompatibili con la vita

• Con la saliva, invece, l’amido si

Percentuali m/m del contenuto in amilosio e amilopectina di alcuni amidi più comuni

trasforma in zucchero, a temperatura ambiente, in 1-2 minuti; quando è ingerito, infatti, è idrolizzato per via enzimatica in varie tappe. L’idrolisi ha inizio nella bocca per opera della ptialina, amilasi salivare, e continua a livello intestinale con l’amilasi presente nei succhi pancreatici

680

Amido nativo

Amilosio % m/m

Amilopectina % m/m

Mais

Frumento

Patata

Tapioca

amido e farmaceutica Maltosio OH

OH O H

O H

H OH

H H

HO H

formati da 2 a 10 unità monosaccaridiche) di varia complessità e maltosio. I granuli d’amido ottenuti non differiscono visibilmente dall’amido naturale; tuttavia presentano basso peso molecolare delle catene polisaccaridiche e ridotta affinità verso lo iodio. I gel preparati con questo amido hanno minore viscosità, trasparenza più elevata e maggiore stabilità alla conservazione. Amidi sostituiti. Nell’ambito degli amidi modificati, è possibile identificare gli amidi sostituiti, che possono essere ottenuti tramite l’introduzione di particolari gruppi sostituenti nelle molecole polisaccaridiche attraverso reazioni di esterificazione o copolimerizzazione. Includono esteri d’amido e sali di acido fosforico. – Amido glicolato di sodio. Noto anche con il nome di carbossimetilamido di sodio, ha la caratteristica di assorbire una quantità d’acqua pari a circa ventitré volte il suo peso iniziale. Questa proprietà è particolarmente utile nelle forme farmaceutiche solide come le compresse e i granulati, dove svolge il ruolo di disgregante: come si è detto, è un eccipiente la cui finalità principale è quella di opporsi alle forze di coesione tra le particelle solide generate durante la compressione, in modo da consentire la rottura della forma farmaceutica. L’impiego dei disgreganti è motivato dalla maggiore velocità di dissoluzione del principio attivo che se ne ottiene, quando questo è ridotto in particelle minute rispetto alla situazione in cui è ancora racchiuso in una compressa intera o in frammenti grossolani. Disaggreganti come l’amido richiamano acqua all’interno della compressa per capillarità, provocando la rottura dei legami coesivi tra le particelle; altri funzionano perché sono in grado di assorbire acqua e rigonfiare. Commercialmente il carbossimetilamido è noto con il nome di Explotab® (super-disgregante). –A mido acetato. Si ottiene direttamente dall’amido o dall’amido preventivamente sottoposto a reazione di ossidazione o parziale idrolisi. Questo trattamento dell’amido naturale (acetilazione) consente di ottenere un amido che in acqua rigonfia in misura minore ed è più resistente alla degradazione enzimatica. Nell’industria farmaceutica questo amido modificato può essere utilizzato in quanto idoneo a essere trasformato in film (pellicole)

Gli amidi non sono tutti uguali

• Nei Paesi tropicali e subtropicali

è consentito l’uso farmaceutico dell’amido ricavato dalla tapioca, che differisce dagli altri amidi per la maggiore ramificazione delle unità glucosidiche di cui si compone l’amilopectina

• È proprio il diverso rapporto tra

amilosio e amilopectina che caratterizza gli amidi delle specie vegetali: l’amido di granturco contiene il 27% di amilosio, quello di patata il 21%, quello di tapioca il 17% e un amido di mais modificato persino il 100% di amilopectina. Queste variazioni modificano le proprietà fisiche dei diversi tipi di amido, cosicché essi non sono facilmente interscambiabili negli usi tecnologici farmaceutici

681

utilizzazione Sodio amido glicolato (Explosol®, Explotab®) CH2COO

Protettivi, emollienti, lenitivi

• Si tratta di sostanze da applicare sulla

pelle che, per le loro proprietà fisiche, agiscono solo localmente e formano un film protettivo in grado di aumentare le capacità difensive della cute e di diminuirne la sensibilità

CH2OH OH OH H

CH2O OH OH H

O H

CH2OH OH OH H

O H

OH n

• Sono chimicamente inerti, insolubili

in acqua e non assorbibili; possono aumentare la morbidezza e l’elasticità del tessuto sul quale si applicano (proprietà emollienti), oppure possono diminuirne la sensibilità (proprietà lenitiva). I protettivi assumono particolare importanza nel caso di scottature e piaghe che richiedano un trattamento capace di rigenerare il tessuto, attenuare il dolore e prevenire le infezioni

adatti alla ricopertura finale di compresse e capsule. È stato dimostrato che film ottenuti per acetilazione dell’amido di patata possono sostanzialmente modificare, ritardandolo, il processo di cessione del principio attivo dalle compresse così ricoperte. Queste forme di dosaggio in cui la cessione del principio attivo veicolato è intenzionalmente modificata dal formulatore costituiscono le cosiddette forme farmaceutiche a rilascio modificato, che rappresentano le più moderne forme di somministrazione. – Amido monofosfato. Rappresenta l’unico esempio di amido modificato presente in natura. La fosforilazione (introduzione di gruppi fosfato) influenza significativamente le proprietà fisiche dell’amido. È accertato che la patata contiene il più alto livello di amido fosfato tra tutti gli amidi disponibili in commercio, e ciò rende ragione dell’elevata attitudine dell’amido di patata a rigonfiare in acqua e della maggiore stabilità della sua pasta d’amido. L’enzima responsabile dell’introduzione del gruppo fosforico nell’amido è stato identificato solo di recente (2002) nella patata. L’inibizione del gene che codifica tale enzima produce un amido con limitato contenuto in gruppi fosforici, scarsa viscosità, e alterazioni nella struttura dell’amilosio e dell’amilopectina. In campo farmaceutico l’amido fosfato è utilizzato in quanto forma gel a viscosità maggiore e più stabili rispetto alla conservazione, ai cicli di congelamento e scongelamento, e alle variazioni di pH; inoltre, ha la caratteristica di formare film elastici e trasparenti.

Amido nella dieta

• Una dieta ricca di amido (riso, pasta,

legumi e patate) può prevenire le malattie tumorali dell’intestino. L’amido, infatti, raggiunge immodificato il colon ed è trasformato in una sostanza (butirrato) ritenuta capace di sopprimere la proliferazione di cellule cancerogene

• Inoltre, l’amido nutre la flora batterica,

Amido acetato

provoca un aumento del volume del pacchetto intestinale e produce zuccheri; questi, richiamando acqua per effetto osmotico, diluiscono il contenuto del lume intestinale, e di conseguenza si accelera il passaggio attraverso il colon delle sostanze potenzialmente cancerogene

O OH H HO

OH H

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O H

H O OH

CH3 O

OH H

OH O H

H O OH

OH H

O H H O OH

H n

amido e farmaceutica Misura e capacità standard delle capsule di gelatina rigide Formati e capacità Misura della capsula

Volume approssimato in ml

000

1,37

0,95

0,68

0,50

0,37

0,30

0,21

0,13

Capsule di gelatina

• Definite capsule rigide dalla FUI (XII

edizione), sono involucri costituiti da due sezioni cilindriche preformate (il corpo funge da contenitore e la testa da chiusura, vedi foto sotto), un’estremità delle quali è arrotondata e chiusa, l’altra è aperta

• Hanno volume e diametro esigui,

e sono particolarmente adatte per la somministrazione di farmaci sensibili ai processi di granulazione e trasformazione in compresse

– Capsule di amido. Le capsule sono involucri la cui funzione è contenere polveri, granulati o pellet, che così possono essere facilmente somministrati per via orale. Questi involucri sono privi di sapore e odore, nonché facilmente rigonfiabili a contatto con i flui di biologici, e cedono agevolmente il loro contenuto. Il principale costituente è la gelatina di provenienza animale (secondo quanto prescritto dalle farmacopee), la quale, addizionata di particolari plasticizzanti (spesso glicerolo), può assumere una consistenza rigida o molle. Recentemente per la costituzione di tali involucri sono stati utilizzati vari materiali alternativi come l’amido gelatinizzato (nome commerciale Capill®) e alcuni derivati della cellulosa (idrossipropil metil cellulosa, Vegicaps®). Anche le capsule di amido si dissolvono rapidamente nei fluidi biologici indipendentemente dal valore di pH, sono adatte per rivestimenti enterici, non possono essere manomesse, sono prive di conservanti e vengono prodotte da ingredienti di origine non animale. Tali eccipienti alternativi sono molto interessanti poiché consentono di utilizzare tranquillamente questa forma farmaceutica a coloro che per motivi culturali o religiosi, o ancora per abitudini alimentari, non possano o non vogliano assumere proteine animali.

5 4 3 2 Corpo 1 0

Amido monofosfato Testa O Na+O– OH H HO

H OH

H O

P O

O–Na+ OH OH

H OH

H O

H OH

000 H

Misura delle capsule di gelatina rigida con particolare di testa e corpo

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la patata Foto R. Angelini

utilizzazione Patata nella cosmesi Agnese Pellegrini

utilizzazione Patata nella cosmesi Introduzione C’era una volta, e forse c’è ancora, una dolcissima principessa. Aveva i capelli biondi e lunghi, gli occhi azzurri, incorniciati da un velo dello stesso colore che scendeva sulla sua chioma liscia e brillante, e una bocca dalle labbra vermiglie a forma di cuore. Questa principessa, bella come l’aurora quando bussa al mattino, era però ferita da un “difetto” che, per i sudditi di quel lontano e antico paese, era davvero un oltraggio alla sua grazia: aveva le gote punteggiate da scure lentiggini. Allora, sospirando nella notte stellata del palazzo, poggiando la nobile e deliziosa testolina sulla sua pallida e delicata mano, mentre con l’altra increspava l’acqua delle fontane del giardino reale, la principessa chiese aiuto alla Fata delle donne belle. Che, con ali sgargianti di rosa e turchino, planò nel castello e diede alla principessa la sua ricetta: avrebbe mandato via le lentiggini se, ogni giorno, avesse strofinato le sue guance con una fetta di patata cruda. Oggi, per fortuna, le lentiggini sono considerate un vezzo che impreziosisce la bellezza, e non un difetto. Tuttavia, anche se la storia della principessa è frutto della fantasia, è vero che, per correggere gli inestetismi della pelle, veniva (e viene) utilizzata la patata. La differenza con i secoli scorsi è che, mentre molti anni fa i rimedi naturali erano preparati senza l’ausilio delle moderne tecnologie, oggi i prodotti in commercio sono all’avanguardia e, pur sfruttando gli stessi principi attivi delle tradizionali “soluzioni della nonna”, sono disponibili in creme, pomate,

Crema dalle Ande

• Una delle più efficaci e pregiate

preparazioni cosmetiche che sfruttano le virtù della patata arriva dalle Ande. È realizzata dall’associazione Parque de la Papa, in Perú. Qui nasce il Potato Park, che valorizza e difende il bene principale degli indigeni: la patata, appunto, che è emblema della cultura locale e non viene utilizzata solo come alimento. In particolare, la crema a base di patata sfrutta i principi attivi antiossidanti naturali presenti nell’estratto vegetale della patata nativa proveniente della zona andina peruviana. Tali antiossidanti promuovono la salute della pelle, prevengono la comparsa di rughe e contrastano gli effetti nocivi dei radicali liberi causati dallo stress ambientale

Parco della patata di Cuzco, Perú

Foto R. Angelini

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patata nella cosmesi unguenti. Insomma, la principessa della favola metteva fette di patata sulle guance rosee, mentre le donne del terzo millennio, per eliminare le lentiggini, utilizzano rimedi molto più facili da applicare, anche se ugualmente ricchi di questo amido. Grazie agli studi compiuti sull’argomento, infatti, sappiamo che una patata cotta e trasformata in purea, cosparsa sul viso, rende la pelle liscia, morbida e bianca; bollita e schiacciata, con qualche spruzzo di succo di limone, è invece utile per massaggiare le mani. Storia della bellezza Belle si nasce, ma si può anche diventare. Perché, in definitiva, la cosmesi e un’arte e chi ne apprende i segreti può godere di fascino eterno. Nata nell’antico Egitto 4000 anni prima della nascita di Cristo, la cosmesi ha infatti lo scopo di curare e preservare la bellezza del corpo. Riesce in tale intento grazie all’impiego di particolari sostanze, che in passato erano esclusivamente naturali, mentre oggi sono anche chimiche. Se la pratica cosmetica ha origine in Egitto, il termine “cosmesi” nasce invece in Grecia. Nella terra dove ebbe origine la filosofia, kosmos significava ordine, un concetto che, a ben vedere, è proprio alla base dell’eleganza e dell’ornamento: per questo, “cosmesi” iniziò progressivamente a indicare, nella percezione generale, l’arte di tenere in ordine e adornare il corpo e, quindi, di abbellirlo. A Roma, l’imperatrice Poppea (seconda moglie del terribile Nerone) fu una pioniera in questo campo; spetta a lei, infatti, il merito di aver inventato la prima maschera di bellezza e di aver utilizzato latte d’asina per i suoi bagni. Oggi, siamo ben lontani da quelle antiche e “magiche” preparazioni: nel terzo millennio la cosmesi si basa sulle tecnologie più sofisticate. Tuttavia, un po’ per moda, un po’ perché si è finalmente capito che, anche in questo ambito, le preparazioni naturali sono esenti da gravi controindicazioni, anche le grandi industrie cosmetiche stanno rivalutando gli antichi rimedi della nonna che, oltre a non fare male, sono pure efficaci. Ed è così che nascono creme, pozioni e unguenti sempre più “verdi”, che sfruttano gli elementi costitutivi di fiori, piante e di tutto ciò che la natura offre.

Foto R. Angelini

Suonatori negli abiti tradizionali a Cuzco, Perú Foto R. Angelini

Buona e bella. Di natura La patata ha in sé una serie di componenti e principi attivi che la rendono preziosa non soltanto per gli scopi alimentari, ma anche dal punto di vista cosmetico. Questo aspetto è meno conosciuto e oggi non massicciamente sfruttato; tuttavia, per decenni ha rivestito un ruolo fondamentale nelle pratiche “artigianali”.

Capo villaggio nel parco nazionale della patata di Cuzco, Perú

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utilizzazione Per esempio, per chi è stanco e privo della necessaria energia, le patate sono la soluzione ideale: ricche di sali minerali e idrati di carbonio, producono effetti energetici e rimineralizzanti. Inoltre, le vitamine B e C in esse contenute, sotto la buccia, le confermano come un alimento davvero nutriente. Per chi soffre di fastidiosa acidosi, la patata è un utile rimedio, in quanto ha effetti diuretici e facilita la minzione (emissione di urina). La patata libera addirittura da forme catarrali polmonari e da problemi uretrali, uterini, intestinali. Non tutti sanno, poi, che numerosi disturbi possono trovare rimedio grazie alla patata, che è impiegata con successo contro crampi, tossi nervose, insonnie, nevralgie. Ma c’è di più, perché questo tubero ha insospettabili qualità ipnotiche e antispasmodiche, comuni del resto a tutte le altre solanacee (la famiglia a cui appartiene). Tra le altre caratteristiche, va segnalato che la patata è particolarmente ricca di potassio (che favorisce il ricambio dei tessuti), di ferro e di amido, sotto forma di zucchero a lento assorbimento; inoltre, contiene fibre, utili per regolare l’intestino, e fornisce un basso apporto calorico, appena 85 calorie per 100 g.

Fitocosmesi

• La fitocosmesi, o cosmesi naturale, è

una parola nata negli anni Cinquanta: a crearla, unendo due termini di uso abbastanza comune, è stato Paolo Rovesti, che di questa specializzazione cosmetica è considerato l’iniziatore. Era nata, in quel periodo, una nuova moda. E ogni inizio ha bisogno anche di un linguaggio innovativo che descriva l’euforia e la particolarità della trasformazione. La parola fitocosmesi, così, fu coniata per significare un “impiego preminente e preferenziale dei derivati vegetali” nelle preparazioni destinate all’igiene e all’estetica della pelle. In 60 anni questa disciplina ha acquistato sempre più importanza in Occidente, tanto che anche le industrie hanno dovuto confrontarsi con le nuove implicazioni che andavano nascendo. La fitocosmesi, legata alle secolari pratiche della medicina popolare e dell’erboristeria tradizionale, si è evoluta grazie alle nuove tecnologie. La filosofia alla base di tale specializzazione è comunque la volontà di applicare sostanze “sebosimili”, cioè altamente affini a quelle naturali della nostra pelle

Oggi, soprattutto a seguito di una delle più pesanti recessioni economiche, anche nel settore della bellezza si cerca di fare “di necessità virtù”: così, a essere valorizzata è la cosmesi fai da te, ovvero i mille rimedi e intingoli preparati in casa, seguendo le ricette tramandate nei secoli. E, di generazione in generazione, la patata è da sempre stata impiegata come medicamento, soprattutto grazie alle sue virtù emollienti e idratanti, derivate dalla naturale ricchezza di amido. L’estratto glicerico del tubero di patata, in particolare, è sfruttato ancora oggi per le sue capacità idratanti e lenitive. Non va dimenticato l’amido, da sempre principale alleato della bellezza femminile. Le fette di patata trovano mille impieghi per la cosmesi-fai-da-te. Nelle pagine seguenti, analizzeremo nel dettaglio le componenti e gli usi di questa regina del benessere, impiegata per realizzare cataplasmi, unguenti, ma anche adoperata “al naturale”. E non è solo la pelle a trarre beneficio dalla patata: tanti, infatti, sono i segreti per pulire la casa.

Rimedio della nonna

• Nella medicina popolare, la patata

viene utilizzata sia cotta che cruda. Come era abitudine alcuni decenni fa, di un prodotto, soprattutto di un alimento, non si buttava via nulla. E così, anche le bucce della patata erano preziose: addirittura, venivano impiegate per preparare un tè dal forte potere contro il mal di reni

Estratto glicerico Tra gli ingredienti di un unguento contro le rughe può capitare di trovare l’estratto glicerico del tubero di patata, che ha caratteristiche idratanti e lenitive. Si ottiene facendo macerare in alcol etilico o glicerina il tubero fresco. Tutti i macerati glicerici sono estrazioni idro-gliceroalcoliche, ottenute dalla macerazione di parti di piante (gemme, radicelle, semi ecc.) nel solvente, con un rapporto 1:5 (una parte di pianta e 4 di solvente); poiché, però, il tempo di macerazione cambia da pianta 686

patata nella cosmesi a pianta, è quasi impossibile stabilire un periodo preciso valido per tutte le realizzazioni. Anche a livello “casalingo”, il macerato glicerico può essere preparato senza grandi difficoltà. Spiega Solange Canato, responsabile dell’azienda Cereal’s, una realtà italiana dinamica e innovativa che produce cosmetici “verdi”: “I germogli e le altre parti della pianta vengono raccolti alla fine dell’inverno o in primavera, il cosiddetto periodo balsamico, cioè quando la pianta è in fase di risveglio. Sono quindi posti a essiccare in modo naturale, vale a dire al sole, perché qualsiasi procedimento artificiale farebbe perdere i principi attivi. A questo punto, si procede alla triturazione, dalla quale si ottiene una polverina che, mescolata ad alcol e glicerina, viene fatta macerare per sette giorni. Il composto così ottenuto si filtra e si unisce a una nuova miscela di acqua, alcol di glicerina e glicerina nelle proporzioni di uno a nove: il macerato glicerico è quindi pronto e viene messo in vendita con il nome della pianta da cui è tratto”.

Canzone

• “Patata, patatì, patatina come te.

Bambina piccolina, patatina, col naso piccolino, patatino...” Suonava così una canzoncina degli anni Sessanta del XX secolo – quando si cantava di tutto, nel clima di spensieratezza legato al diffuso benessere economico – presentata al Festival di Sanremo del 1961 e interpretata da cantanti allora molto in voga, come Wilma De Angelis, Gianni Meccia e Little Tony. Il motivetto è stato ripreso nel gennaio 2009 come jingle per una pubblicità televisiva, in cui la patatina diventa Patasnella, perché collegata a una sua particolare proprietà nutrizionale, visto che il suo consumo, appunto, aiuta a mantenere la linea

Tutto il potere dell’amido Gli amidi di grano, mais, patata e riso erano un tempo massicciamente impiegati nella cosmesi, soprattutto per la preparazione di ciprie e di talchi. Oggi, invece, vengono adoperati in misura minore, perché la cosmesi industriale utilizza preferibilmente gli amidi modificati, come quelli lipofilizzati, che risultano più stabili e, quindi, maggiormente resistenti all’inquinamento microbico. L’amido è un carboidrato polisaccaridico, formato da un gran numero di unità di glucosio unite tra loro da legame glicosidico. Oltre che nell’industria alimentare, l’amido è utilizzato anche per la bellezza. Lo studio scientifico di questa sostanza è iniziato nel 1833, quando il chimico francese Anselme Payen stabilì che era composta da unità di glucosio. Tuttavia, ancora oggi, la sua biochimica e la struttura dettagliata non sono state ancora del tutto comprese. A livello molecolare, l’amido nativo (cioè, così come lo si trova in natura) è il risultato da due distinti componenti: l’amilosio e l’amilopectina, costituenti che possono entrambe essere isolate attraverso il frazionamento e, di conseguenza, studiate separatamente. Ciò che è interessante a livello cosmetico è che, combinato con la glicerina, l’amido serve per la preparazione di prodotti per le mani e maschere addolcenti. Tuttavia, la produzione di amido comporta un elevato consumo di energia e acqua e genera molti scarti. Nell’epoca del risparmio energetico, non è certo un’operazione di moda: tuttavia, è anche vero che, adottando nuovi processi di lavorazione (che vengono detti di “separazione dolce”), si potrebbero ridurre i consumi anche del 30%, mentre gli scarti potrebbero essere sfruttati al meglio. 687

utilizzazione In realtà, però, tra i tanti amidi estratti dai diversi cereali, quello di patata non è particolarmente richiesto dall’industria cosmetica, tanto che non esistono grandi aziende di materie prime che lo distribuiscano. I motivi di tale ostracismo sono diversi: prima di tutto, c’è sempre stata una sorta di diffidenza per questo estratto della patata che, in realtà, non è altro che la comune fecola, tanto utilizzata in cucina. L’industria ha pensato che la fecola di patata fosse una sostanza “poco nobile” per sostenere una campagna pubblicitaria e mediatica dirompente. Insomma: se per il riso si può parlare del rivoluzionario gamma-orizanolo, se per altri prodotti si può invocare il magico collagene, per la patata si dovrebbe riuscire a convincere frotte di donne che la fecola di patata (sì, avete capito bene, la stessa utilizzata per le torte o gli gnocchi) le renderà bellissime. Il che è vero, ma è anche abbastanza difficile fare assimilare questa nozione in una società che confida più nell’intrigante e nell’eccezionale che nella forza del naturale.

Maschera per il viso

• Per avere la pelle del viso sempre

idratata e pulita, l’ideale è preparare una maschera di bellezza assorbente, detergente e idratante. È sufficiente prendere una patata e lessarla bene, per poi ridurla a crema morbida con l’aggiunta di alcune gocce di latte e di olio d’oliva. Va applicata per mezz’ora la sera prima di andare a letto. È più efficace, e certamente più economica, di molti prodotti di profumeria

C’è da dire poi che l’amido di patata, al contrario di quello di riso, più utilizzato, è idrosolubile, cioè si scioglie nell’acqua, e questa caratteristica non lo rende adeguato alla preparazione di creme. Inoltre, proprio perché la patata è costituita in gran parte di acqua, l’estrazione dell’amido è un’operazione alquanto laboriosa, visto che occorre essiccare preventivamente il tubero. Secondo alcuni studi che sono stati illustrati in un convegno ad Amsterdam, nel processo produttivo svolto nelle amiderie, ossia negli stabilimenti dove viene estratto l’amido, il succo di patata subisce un pretrattamento, seguito da una fase di assorbimento. La parte con alto peso molecolare dà origine a un ingrediente alimentare secco che contiene in grandi quantità “patatine”, ovvero la proteina specifica (a livello tecnico, è costituita da una famiglia da 40kDa di glicoproteine, ossia molecole organiche che costituiscono il 40% delle proteine solubili nei tuberi). Invece, la frazione che possiede basso peso molecolare è un liquido che contiene inibitori della proteasi, un particolare enzima che regola la rottura del legame peptidico nelle proteine. Già oggi, la proteasi è utilizzata massicciamente, soprattutto in farmacologia. A detta dei ricercatori, una volta purificata, la “patatine” potrebbe avere un vasto campo di applicazioni in tutte quelle trasformazioni (non soltanto alimentari) in cui si richiedono caratteristiche schiumogene, emulsionanti, gelificanti ecc. Del resto, la patata lenisce e decongestiona, ed è quindi perfetta per la pelle arrossata e irritata. Per questo motivo, l’amido di patata viene utilizzato come eccipiente nella preparazione di pastiglie e unguenti. È usato anche come protettivo e nella preparazione di polveri aspersorie. La so-

Estrazione industriale dell’amido di patata

• L’amido di patata si ottiene dai tuberi.

Le patate vengono lavate e ridotte in polpa in una macchina raschiatrice. In seguito, la polpa viene macerata con acqua e il liquido lattiginoso che contiene amido, proteine e sali minerali viene setacciato, dopodiché l’amido viene separato per centrifugazione ed essiccato

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patata nella cosmesi luzione acquosa colloidale (chiamata, in gergo, “salda d’animo”) è stata addirittura impiegata come protettivo nelle infiammazioni gastriche e nel trattamento dell’avvelenamento da iodio. Questo amido è anche un ottimo lubrificante per i guanti da chirurgia e un rimedio efficace per la couperose, l’eczema impetiginoso, l’intertrigine, le irritazioni cutanee infantili, per eliminare le borse sotto gli occhi e in bagni ammorbidenti per la pelle.

Estrarre amido dalle patate

• SFIDA: come si estrae l’amido dalle patate?

• MATERIALI: 2 o 3 patate per ogni alunno; un pelapatate; una grattuggia, un colino molto grande (o uno straccio di cotone); un cucchiaio; recipienti da 1/4 di litro

Usi più frequenti Diabete: la patata contiene nella buccia una sostanza antiossidante chiamata caiapo. Il caiapo è presente ad alte concentrazioni soprattutto nell’Ipomea batatas, una patata dolce di origine sudamericana coltivata nella regione giapponese di Kagawa, che viene ha utilizzata nella lotta al diabete per la sua capacità di ridurre la glicemia basale, il colesterolo e l’emoglobina glicata (o glicosilata). Eczema: un cataplasma (impiastro) di fecola di patate è molto utile per facilitare l’eliminazione delle croste in caso di eczema. Emorroidi: per la cura di questa fastidiosa affezione si consigliano impacchi di patata. Gastrite e ulcera duodenale: contro questi disturbi, viene consigliato di bere quattro volte al giorno mezzo bicchiere di succo di patata, estratto con una centrifuga; ha un effetto antispasmolitico e antiacido gastrico. Herpes: il rimedio per la cosiddetta “febbre nascosta”, una piccola lesione al labbro, consiste nell’applicare una fetta di patata cruda sulla ferita, mantenendola per una mezz’ora. Intestino in disordine: per ristabilire la funzione intestinale, è utile consumare delle patate cotte sotto la cenere. Lentiggini: si può intervenire per far svanire lentiggini o altri inestetismi sul viso e sul collo sfregando ogni giorno le parti interessate con una fetta di patata cruda. Mal di gola: contro questa affezione, si taglia una patata a fette rotonde, che vengono applicate intorno al collo, facendo attenzione che siano ben aderenti. Mani screpolate: anche per ottenere mani morbide e vellutate c’è una indicazione semplice e naturale. Quando si lessano le patate per preparare qualche piatto, invece di buttare l’acqua di cottura occorre lasciarla intiepidire e immergervi le mani per una decina di minuti. Nausea da gravidanza: anche se si tratta di un rimedio poco gradevole, alle donne che soffrono di nausea da gravidanza si consiglia di masticare un pezzetto di patata cruda, che risulta efficace contro tale disturbo. Occhi stanchi e arrossati: viene consigliato di applicare sugli occhi una fetta di patata cruda o, se si preferisce, una garza imbevuta con succo di patata. Un altro rimedio a base di patata è il seguente: si prende della mollica di pane e la si inzuppa nel latte

• ISTRUZIONI: 1. Pelare e grattuggiare circa 100 g di patata

2. Unire 100 ml di acqua calda alla patata grattuggiata e mescolare con il cucchiaio per qualche minuto 3. Mettere tutto nel colino o nello straccio e far colare il liquido in un recipiente 4. Per estrarre tutto l’amido (cosa non essenziale), la parte solida rimasta nel colino può essere rimessa in acqua calda e nuovamente colata 5. Lasciar riposare per 5 minuti il recipiente contenente l’amido e il liquido 6. Dopo 5 o 10 minuti il liquido rimanente può essere versato via con cura. L’amido è il precipitato bianco che rimane in fondo al recipiente

• ESTENSIONE: Se l’attività è stata svolta

usando acqua e utensili puliti si può preparare una merendina infittendo un succo di frutta con l’amido di patata che voi stessi avete estratto

• NOTE PER GLI INSEGNANTI: Nei tempi

andati le nostre nonne e bisnonne utilizzavano comunemente questo metodo per procurarsi l’amido di patata. L’amido consiste di molecole di glucosio legate tra loro. È un prodotto naturale ma è anche una sostanza chimica. L’attività aiuta a mostrare agli alunni che la chimica non è estranea alla vita di tutti i giorni

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utilizzazione freddo; si grattugia una patata cruda sbucciata e la si unisce alla mollica, ottenendo una pasta omogenea e morbida che si applica intorno agli occhi per una quindicina di minuti. Occhiaie e piccole rughe: si consiglia di mettere sugli occhi delle fettine di patate crude per la durata di 15 minuti, con l’accortezza di rigirarle spesso per favorire la decongestione della zona perioculare e l’attenuazione degli inestetismi. Punture di zanzara: applicare sulla parte in cui si nota la puntura della zanzara una fetta di patata cruda, che contribuisce a lenire il fastidio e il rossore. Scottatura ed eritema solare: la polpa delle patate prive di pelle, grattugiata e ridotta in poltiglia, va applicata sulle bruciature. In caso di scottatura da fuoco (mentre si cucina) o da sole (eritema), si consiglia anche di applicare una fetta di patata cruda sulla parte interessata, per una durata di 15-20 minuti: si ottiene così una immediata sensazione di freschezza, evitando anche il formarsi di dolorose vesciche. Se la scottatura o l’eritema riguardano il viso, si consiglia di applicare una maschera, per la stessa durata, fatta di patate crude grattugiate. Sudorazione eccessiva: anche se esistono deodoranti di ogni specie, si può strofinare sotto le ascelle mezza patata cruda, che eviterà la comparsa di cattivi odori. Tosse: si consiglia un decotto con foglie di patata. Versare in un litro d’acqua due pugni di foglie di patata, una manciata di salvia e cinque o sei cucchiai di miele; portare a ebollizione e filtrare. Bere una tazza ogni tre ore.

Patata e letteratura

• Il filosofo inglese Adam Smith

(1723-1790), nella sua importante opera La ricchezza delle nazioni (1776), rimproverava agli inglesi di non saper apprezzare la patata come cibo, a differenza degli irlandesi. Lo studioso era infatti convinto che la patata, insieme al mais, fosse uno dei maggiori vantaggi derivati all’Europa dalla sua proiezione oltreoceano. In particolare, esprimeva l’opinione che potesse sostituire il grano per l’alimentazione dei popoli

• In Italia, lo scienziato inventore della

pila elettrica, Alessandro Volta (Como 1745-1827), ebbe un ruolo significativo nel far conoscere questo tubero a tavola. Riportò a Como delle patate dalla Savoia e si impegnò nel farle coltivare e apprezzare come alimento

Foglie e tubero

Rimedi fitoterapici Contro l’acido urico (uricemia), che dà sintomi di depressione, torpore, sonnolenza, odore particolare dell’alito, viene consigliata la patata, per ottenere una benefica azione. Se insorge un improvviso mal di denti, è possibile preparare cataplasmi di patate e applicarli sul dente o sui denti infiammati. Si ottengono discreti risultati. Le donne possono soffrire di vaginite, un’infiammazione della mucosa vaginale di varia origine che dà bruciori e fastidioso prurito fino a vero e proprio dolore. Anche in questo caso, si può ottenere beneficio dalla patata, facendo bollire in un litro d’acqua 50 grammi di foglie fresche. Filtrare il liquido quando è tiepido e usarlo per irrigazioni vaginali. La patata è un’alleata fondamentale delle donne, anche in menopausa. In questo delicato periodo, infatti, viene considerato particolarmente indicato il progesterone in crema, ottenuto dalla disogenina, sostanza estratta da certe specie di patate dolci messicane. L’impiego del progesterone in crema è risultato significativamente efficace rispetto alle concentrazioni ematiche.

• Anche le foglie di patata vengono

utilizzate come rimedio per alcune patologie: calmano i dolori nevralgici, reumatici e artritici. Aiutano a far diminuire i dolori in caso di “mal d’orecchi”, gotta e pruriti. Calmano la tosse, fluidificano il catarro polmonare, stimolano le funzioni renali. Invece il tubero, grazie al suo alto contenuto di potassio, è un buon diuretico, attivo contro le ritenzioni idriche dei cardiopatici e dei nefropatici ed efficace nelle calcolosi delle vie urinarie. Il succo del tubero fresco viene usato con ottimo successo nei bruciori di stomaco per ipercloridria (antiacido gastrico), come sintomatico ma anche come normalizzante del pH gastrico

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patata nella cosmesi Avere una patata in casa I costituenti della patata sono utilizzati anche per la bellezza della casa. – Per pulire le stoviglie, i vetri, gli specchi, le tracce di ditate sulle porte laccate, si può strofinare sulla parte interessata l’interno di una patata cruda e tagliata, e poi lucidare con un panno di cotone. – Per pulire una bottiglia, la si deve riempire di pezzetti di patata cruda, insieme a un cucchiaio di sale grosso e a un po’ d’acqua, agitando il composto e lasciando agire per alcuni minuti. – L’acqua di cottura delle patate, ricca di sali minerali, è perfetta per far brillare caraffe di vetro e vasellame. – Per pulire e lucidare l’argenteria, la si deve immergere nell’acqua di cottura delle patate. – I pizzi e i ricami preziosi possono essere lavati, senza detersivo, con l’acqua di cottura delle patate, nella misura di 3 patate ogni litro d’acqua. – La patata è anche utilizzata come sgrassatore: si deve usare la fecola di patate, da versare sulla macchia. – Per rendere i tappeti lindi, si devono grattugiare due patate in un litro di acqua bollente, lasciando in infusione almeno due ore e colando poi il tutto. Dopo avere battuto i tappeti e passato l’aspirapolvere, si devono strofinare con uno straccio imbevuto dal preparato. – Per togliere il deposito calcareo sugli utensili, basta farvi cuocere a lungo un po’ di bucce di patate. – Per eliminare gli aloni lucidi sui tessuti stirati, strofinare un pezzetto di patata cruda.

Radice della patata

• Le radici delle patate sono tuberose e si raccolgono fin dalla preistoria, quando venivano utilizzate per l’alimentazione ma anche per la cosmesi. In erboristeria sono rinomate per il loro potere astringente, antispasmodico e antitermico. In passato, la polvere della radice essiccata veniva utilizzata per massaggiare le gengive allo scopo di rinforzarle, e la radice succhiata favoriva la dentizione infantile. Infine, il decotto della radice viene considerato un ottimo tonico astringente

Curiosità

• Le patate, assieme ai pomodori, fanno

parte della famiglia delle solanacee, la stessa a cui appartiene la tanto famigerata belladonna. Si tratta, infatti, di una pianta che contiene atropina, un alcaloide che fa dilatare le pupille e che per questo veniva utilizzato dalle donne del XVI secolo come cosmetico per simulare l’eccitazione sessuale. Nelle patate si trova anche la solanina, un alcaloide tossico

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la patata Foto R. Angelini

utilizzazione Patate ricostruite Giovanni Ballarini

utilizzazione Patate ricostruite Foto R. Angelini

Dal vero al falso ma sempre buone: Cucina Scientifica, Food Designer e Convenience food La patata, entrata con successo nella cucina e nella gastronomia, anche con i suoi derivati, mantiene il suo ruolo nella Cucina Scientifica e nella Progettazione Totale del cibo (Food Designer) sviluppati dalla cucina industriale, dalla Grande Ristorazione Organizzata (GRO) e nella preparazione dei Convenience Food o “mangiare comodo” cibi industriali già pronti. Per convenience food si intendono alimenti già pronti e componenti di pasti per soddisfare il bisogno dell’utilizzatore di accelerare i tempi di preparazione, mantenendo ottimali caratteristiche organolettiche e di qualità gastronomica, come per esempio sono le preparazioni industriali di purè di patate di rapidissima preparazione (qualche minuto con sola aggiunta di acqua, latte e burro) costituiti in prevalenza di fiocchi di patate, pensati e apprezzati soprattutto dalle persone che lavorano, dai single, dalle persone con poca esperienza in cucina o poco tempo e dalle persone anziane. Uno degli utilizzi principali è quello delle patate congelate che comprende la grande maggioranza delle patate fritte servite nei ristoranti e nei fast-food. Si calcola che questo tipo di consumo riguardi oltre 11 milioni di tonnellate l’anno. Le chips sono state create nel 1853 da George Crum, cuoco in un rinomato hotel di Saratoga Spring, nello stato di New York. Tra i suoi clienti c’era l’incontentabile magnate della ferrovia Cornelius Vanderbilt, che si lamentava delle patate fritte troppo spesse e pesanti. Stanco dei suoi reclami, lo chef volle dargli una lezione: affettò le patate in sfoglie sottilissime e le cucinò delicatamente in

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patate ricostruite olio fino a che diventarono leggere e croccanti e fu un vero successo. Le chips sono state anche industrializzate, sviluppando prodotti su progetti molto sofisticati che oltre la denominazione di fantasia e il sapore, molto variato, considerano la loro forma (che per esempio ricalca quella della lingua per facilitare l’apprezzamento della consistenza croccante e dei sapori), il colore, la confezione e via dicendo, il tutto brevettato, a partire dai macchinari usati per la produzione, e vendute accompagnate da una sostenuta pubblicità di marca. Altro prodotto industriale sono gli snack o spuntini a base di patata, le cosiddette “patatine”, preparate tagliando e friggendo delle fettine sottili di patate. Il prodotto viene poi confezionato con sapori diversi, dal solo sale ad altre tipologie di aromi più elaborate, con una grande varietà, diversa da paese a paese. Alcuni tipi di snack sono preparati utilizzando un impasto di fiocchi di patate disidratati. I fiocchi di patate sono prodotti essiccando un impasto di patate bollite e sono utilizzati in diversi prodotti alimentari, dai preparati per purè agli snack. La patata entra nell’industria alimentare e nella cucina familiare, con un suo importantissimo derivato, la fecola. La fecola di patate, ricavata dall’essiccamento di patate bollite, di colore bianco (per questo chiamata anche farina di patate), priva di glutine, ricca di amido è stata utilizzata per la produzione delle prime fotografie a colori (autocromia) e ha ancora molti impieghi in industrie diverse non alimentari. La fecola di patate dà agli impasti alimentari una consistenza trasparente e molto viscosa e, a seconda della concentrazione durante il raffreddamento, forma un gel o una pasta. Ha una vastissima area di applicazione come legante/ispessente, e compatta, evitando la formazione di grumi. Va conservata in luogo fresco e asciutto, separatamente da alimenti con forti odori. Nella cucina salata la fecola è usata per preparare focacce, sformati ecc. e come addensante per salse. In pasticceria la fecola rende più soffici torte, pasticcini, budini, ciambelle ecc.

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Fecola di patate

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Purè di patate

Foto R. Angelini Foto R. Angelini

“Patatine”

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la patata Foto R. Angelini

utilizzazione Distillati di patata Piero Valdiserra

Utilizzazione Distillati di patata Nel campo della distillazione il radicamento al territorio non è una moda recente, né tantomeno passeggera, bensì è da sempre un’autentica necessità. Nel corso dei secoli i popoli hanno distillato ciò che avevano a portata di mano. Per questo, per esempio, nei Paesi mediterranei dalla Spagna alla Francia, dall’Italia alla Grecia, le materie prime della distillazione sono state il vino e i suoi derivati: sono nati così i brandy, i cognac, gli armagnac e le grappe. Nei Paesi nordici, invece, laddove il clima non era favorevole alla coltivazione della vite, al posto di vino e vinacce sono state tradizionalmente impiegate altre basi di lavorazione, come cereali, frutta e – dopo una certa data – patate. Europa: aquavit, schnapps e poteen Quella delle patate è una storia emblematica, su cui è interessante soffermarsi partendo proprio dalla loro introduzione nei Paesi dell’Europa settentrionale. In Svezia si produce da secoli un superalcolico chiamato aquavit. La prima licenza di vendita dell’aquavit fu accordata a Stoccolma nel 1498; a quei tempi la bevanda era molto costosa ed era impiegata esclusivamente a fini medicinali. Inoltre, la sua produzione era soggetta alle alterne vicende del clima: se la raccolta di cereali era scarsa o di cattiva qualità – cosa che accadeva piuttosto di frequente – le autorità locali ne proibivano la distillazione. Soltanto nel XVIII secolo vi fu una svolta importante, che diede nuovo slancio ai consumi: si scoprì che la patata poteva costituire un’alternativa abbondante ed economica al frumento, come materia prima per la distillazione, e da allora divenne la base fondamentale per la produzione di aquavit, in Svezia e negli altri Paesi scandinavi. La stessa cosa si verificò nella lavorazione dei cosiddetti schnapps, prodotti alcolici bianchi o aromatizzati ottenuti tradizionalmente in Olanda e in tutto il “continente tedesco”, cioè in Germania, Sviz-

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distillati di patata zera, Austria e Tirolo: a partire dal Settecento le patate affiancarono, e in molti casi sostituirono, i cereali come ingrediente principe nella produzione di schnapps. Nell’Europa orientale l’estensione della coltivazione delle patate raggiunse progressivamente la Polonia e la Russia zarista, e anche qui i tuberi non tardarono a imporsi come base di lavorazione delle vodke locali. Anche le isole britanniche, storiche produttrici di acquaviti di cereali, vennero toccate dallo sviluppo impetuoso della coltura delle patate. Qui, più precisamente in Irlanda, le solanacee cominciarono a essere utilizzate nella produzione del poteen, una bevanda alcolica di origine rurale e di elevato tenore alcolico. La qualità del poteen era fortemente variabile, dipendendo sia dall’abilità di chi lo distillava sia dalla tecnologia di distillazione, che non sempre riusciva a eliminare il metanolo dal prodotto finito. Ciò non impedì al poteen di diventare nel tempo molto popolare: per alcuni costituiva un’importante fonte di reddito (in molte comunità irlandesi la sua produzione era riservata alle vedove, che potevano così disporre di un mezzo sicuro di sostentamento), per altri rappresentava un prodotto di consumo alcolico a buon prezzo e a forte impatto gustativo. A partire dal XIX secolo il poteen divenne una presenza costante anche nella poesia, nella canzone popolare e, più recentemente, nella cinematografia irlandese.

Distillati di patata

• In Svezia si produce da secoli un

superalcolico chiamato aquavit, la cui prima licenza di vendita fu accordata a Stoccolma nel 1498. A partire dal Settecento la patata divenne la base fondamentale per la produzione di questo distillato, in Svezia e negli altri Paesi scandinavi

• In Olanda e in tutti i Paesi di lingua

tedesca, Germania, Svizzera, Austria e Tirolo, si distillano gli schnapps, prodotti alcolici bianchi o aromatizzati ottenuti tradizionalmente dai cereali e poi, a partire dal XVIII secolo, dalla patata

• In Irlanda le solanacee cominciarono

a essere utilizzate nella produzione del poteen, una bevanda alcolica di origine rurale e di elevato tenore alcolico

• Tradizionalmente consumato dai

America e Giappone Fuori dell’Europa, la distillazione delle patate valicò l’Atlantico e si diffuse nell’America settentrionale e in quella caraibica. A oriente, in Giappone divenne uno dei metodi consuetudinari per produrre lo shoˉchuˉ. Tradizionalmente consumato dai ceti meno abbienti, lo shoˉchuˉ arrivò nell’isola giapponese di Kyuˉshuˉ, la più meridionale dell’arcipelago, provenendo secondo alcuni dalla

ceti meno abbienti, lo shōchū arrivò nell’isola giapponese di Kyūshū. Oggi questo distillato di patate è diffuso in tutto il Giappone; di gradazione alcolica media fra i 25° e i 35°, può essere consumato liscio o con ghiaccio, oppure diluito con acqua, tè o succhi di frutta

• Il brennivín, il distillato di patate

aromatizzato al cumino molto popolare in Islanda, è conosciuto ancora oggi come “la morte nera” per l’alta gradazione alcolica

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Utilizzazione Thailandia, secondo altri dalla Corea. Oggi questo distillato è diffuso in tutto il Giappone; di gradazione alcolica media fra i 25° e i 35°, può essere consumato liscio o con ghiaccio, diluito con acqua, tè o succhi di frutta, oppure può essere impiegato nella preparazione di cocktail e long drink. Il suo profumo e il suo gusto sono piuttosto intensi, con una nota leggermente affumicata che ai nostri giorni ne sta decretando il successo anche presso nuovi segmenti di consumo. Distillati di patate: fanno male o fanno bene? La disponibilità di patate in abbondanza e a buon mercato ha contribuito, come si è visto, a diffonderne largamente l’impiego come materia prima per la distillazione. Queste stesse caratteristiche hanno tuttavia favorito, in molti casi, un uso in un certo senso disinvolto dei tuberi: ovvero, fortemente dipendente dall’esperienza e dal talento dei distillatori di turno, e dalle attrezzature di cui di volta in volta essi potevano disporre. Con il passare del tempo è così andata delineandosi un’immagine non sempre positiva dei distillati di patate. Eloquente a questo riguardo è il caso della nascita di una legislazione svizzera in materia di alcolici. Nella seconda metà del XIX secolo, per ovviare al carico fisico e psichico del lavoro in fabbrica, il consumo alcolico prese a crescere rapidamente presso le classi operaie che si stavano formando nei Cantoni elvetici, tradizionalmente dediti all’agricoltura. Attorno al 1880 il distillato di patate a buon mercato e di dubbia qualità, proveniente dalle piccole distillerie agricole cantonali, era diventato lo “stupefacente” più diffuso nei ceti bassi della popolazione. Per sopperire alla mancanza di cibo non di rado gli uomini, le donne e persino i bambini assumevano il distillato di patate prima di recarsi al lavoro o a scuola. Con l’avanzare dell’industrializzazione si cominciò a temere l’abbrutimento morale e fisico della classe lavoratrice, e la propensione all’abuso alcolico fu considerata alla stessa stregua di una piaga sociale – non diversamente da quanto accadeva in Francia, più o meno nello stesso periodo, nei confronti dell’assenzio. Dopo una campagna d’opinione molto accesa, un articolo costituzionale recepì la “questione dell’alcol”, e nel 1887 fu promulgata la prima legge in materia da parte della Confederazione. Da notare che tale ordinamento comprendeva soltanto i distillati di patate: si dovette attendere il 1930 perché nella Costituzione elvetica fosse inserito un altro articolo che raggruppava e disciplinava tutte le altre bevande distillate. Le cronache di quel periodo erano spesso punteggiate da analoghi episodi riguardanti l’uso scorretto degli alcolici. Il “New York Times”, per esempio, nel 16 giugno 1907 pubblicò un trafiletto dal contenuto spaventoso: “a bordo di un bastimento carico di emigranti portoghesi diretti verso gli Stati Uniti, alcuni bambini erano deceduti perché indotti a bere un distillato di patate di cattiva qualità, offerto loro come rimedio per combattere il mal di mare”. 696

distillati di patata Da allora molta acqua è passata sotto i ponti, e attraverso gli oceani; ma la nomea inquietante dei distillati di patate è spesso sopravvissuta a ogni cambiamento. Si pensi per esempio che il brennivín, il distillato di patate aromatizzato al cumino popolarissimo in Islanda, è conosciuto ancora oggi nel suo Paese d’origine come “la morte nera”. Oppure si consideri quanto afferma lo scrittore cubano Leonardo Padura Fuentes che, commentando la locale acquavite di patate chiamata “abbassa-le-mutande” (sic), così la descrive: “È un distillato di patate e lievito. È dinamite. Basta berne una bottiglietta e ti senti pronto a tutto: tipo fare una rapina in banca o metterti a battere sul marciapiede”. Con il progredire del know-how agronomico e delle tecniche di distillazione, ai nostri giorni il quadro produttivo è radicalmente mutato. Oggi sono moltissimi i distillati di patate di buona, o addirittura di eccellente, qualità: dal Midwest americano, dalla Norvegia, dalla Finlandia, dall’Estonia, dalla Polonia – solo per citare alcuni Paesi – provengono acquaviti di patate di impeccabile fattura e di indiscutibile pregio organolettico. È di quest’anno (2010) la notizia che una vodka di patate inglese è stata acclamata come vodka numero uno alla San Francisco World Spirits Competition, uno dei concorsi internazionali più prestigiosi nel settore dei superalcolici. È allora possibile dare una risposta definitiva all’amletico dilemma: fanno male o fanno bene i distillati di patate? Dipende. Oggi più che mai, dipende: da chi distilla, e da come lo fa. La tecnologia odierna non consente ormai scappatoie, né fornisce alibi agli sprovveduti o ai malintenzionati; permette invece di intraprendere intriganti avventure di produzione e di degustazione a tutti coloro che intendono avviarsi sulla strada della qualità.

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