설탕: 고대 기원에서 현대 생산까지
배경
예수 탄생 전, 사탕수수(현대 설탕 원료)는 벵골만 연안에서 재배돼 말레이시아, 인도네시아, 인도차이나, 중국 남부로 퍼졌습니다. 아랍인들이 끈적한 페이스트(후에 설탕으로 정제)를 서구에 전하며 8~9세기 작물과 재배 지식을 시칠리아와 스페인에 전파했습니다. 15세기 베네치아가 향신료 독점했으나 1498년 포르투갈 탐험가 바스코 다 가마가 생설탕을 포르투갈로 가져오며 깨졌습니다. 리스본이 유럽 설탕 허브가 됐고 18세기엔 상류·중산층도 설탕을 널리 구할 수 있게 됐으나 여전히 고가였습니다.
원자재
설탕은 많은 식물에 든 탄수화물 광범위 클래스. 주당당(glucose)은 광합성 산물로 모든 녹색 식물에 존재. 상업용 자당(sucrose)은 주로 두 작물에서 나옵니다:
- 사탕수수(Saccharum officinarum) - 중량 기준 약 15% 당분 저장하는 다년생 풀, 연간 약 260만 톤 설탕 생산.
- 사탕무(Beta vulgaris) - 고당분 위해 재배된 뿌리 작물, 연간 약 370만 톤 설탕 생산.
기타 소스: 수수, 단풍나무 수액, 꿀, 옥수수당. 현대 정제당은 백설탕(완전 정제)과 흑설탕(덜 정제, 당밀 잔여물로 색상)의 두 주품종.
제조 공정
파종과 수확
- 사탕수수 적정 생육온도 23.9°C(75°F), 연강수량 203cm(80인치), 열대·아열대 적합. 열대선 ~7개월, 아열대 12~22개월 성숙. 포장 당도 검사해 가장 성숙한 줄기 우선 수확. 플로리다·하와이·텍사스선 입선 소각해 마른 잎 제거, 루이지애나선 줄기 베어 지상 눕힌 뒤 소각.
- 미국 수확 대부분 기계화, 수확된 수수·비트 트럭·철도 운송해 제분소로.
전처리와 가공
- 제분소에서 수수 기계 하역, 토양·암석 제거, 온수 세척 또는 강수분사 교반 컨베이어 통과. 비트는 세척·절단 후 확산 셀에 넣고 온수(약 79°C)로 주스 추출.
- 맑은 주스(베수, vesou)는 95%+ 자당 함유. 미세 파쇄해 잔여 당분 용해(확산).
착즙과 압착
- 헤비 그루브 크러셔 롤러나 스윙 해머 슈레더로 줄기 분쇄 착즙. 바가스(bagasse, 섬유)와 주스 분리.
- 온수 또는 온수+회수주스 혼합물 역류 분무로 희석·추가 당분 추출.
정제, 청징, 증발
- 진녹색 산성 주스에 석회(수수 톤당 약 1파운드)와 열로 청징. 산도 중화, 단백질 응고, 불순물 침전물로 포집 후 여과 제거.
- 청징 주스 약 85% 수분. 진공 증발로 4단 연속 진공 비등 셀(다중효용 증발) 직렬 배치해 2/3 수분 제거, 당액 65% 고형분까지 농축.
- 비트도 유사 공정, 탄산칼슘/아황산염 침전으로 불순물 제거 후 증발.
결정화
- 단일 스테이지 진공 팬에서 당액 포화까지 증발. 종자 결정(백설탕 56oz + 70% 메틸화 주정 + 30% 글리세린, 200RPM 15시간 회전) 투입해 핵생성 유도. 추가 당액 넣고 증발해 결정 성장, 마세퀴트(massecuite) 형성.
- 마세퀴트 원심분리기로 이동, 원심력으로 생설탕 결정과 당밀 분리.
원심분리
- 원심분리기 1,000~1,800RPM 회전, 천공 바스켓이 결정 가두고 당밀 통과. 결과물 블랙스트랩 당밀(자당, 환원당, 회분, 수분 함유) 대형 탱크 저장.
- 원심분리 후 설탕 '컷 다운' 후 과립건조기(그래뉼레이터) 건조. 일부 국가 소규모 공장 비원심당 생산으로 진한 갈색 제품 생산.
건조와 포장
- 축축한 결정 과립건조기서 열풍 터블링 건조, 진동 스크린으로 크기별 분류, 빈 저장 후 소매·벌크·산업용 포장.
부산물
착즙 후 남은 섬유 바가스는 증기 발생 연료로 쓰이고 점점 종이, 단열보드, 하드보드, 푸르푸랄(화학 중간체) 가공됨. 비트 탑, 슬라이스, 당밀은 사료, 비트 스트립 화학처리로 상업용 펙틴 추출.
정제 최종 산물 블랙스트랩 당밀은 사료, 공업용 알코올, 효모, 유기화학물, 럼 생산에 쓰임.
품질 관리
제분소 위생이 핵심. 소량 상한 바가스도 주스 스트림 전체 오염 가능; 현대 제분소는 바가스 축적 방지 자동 세척 트로프 갖춤. 해충 방제 엄격. 수수 신속 이송으로 품질 보존. 흑·황색 정제당(수분 2~5%) 서늘·습한 조건 보관해 부드러움 유지. 대부분 과립당은 미국식품가공협회·미국약전 표준 충족.
핵심 요약
남아시아 고대 재배부터 오늘날 글로벌 공급망까지, 설탕 생산은 파종부터 결정화까지 세심한 단계를 거쳐 순도, 풍미, 안전을 보장합니다.