설탕

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배경

나사렛 예수가 탄생하기 전에 벵골 만 기슭에서 사탕수수(설탕이 만들어짐)를 수확했습니다. 그것은 말레이시아, 인도네시아, 인도 차이나 및 중국 남부의 주변 영토로 퍼졌습니다. 아랍인들은 8세기와 9세기에 시칠리아와 스페인으로 갈대와 재배 지식을 가져옴으로써 "설탕"(당시에는 끈적끈적한 페이스트, 반결정화되고 약용 가치가 있다고 믿어짐)을 서방 세계에 도입했습니다. . 나중에, 알렉산드리아에서 완성된 설탕을 수입하는 베니스는 15세기까지 이 새로운 향신료에 대한 독점을 확립하는 데 성공했습니다. 그 시점에서 원당, 심지어 사탕수수까지 사들여 자체 정제소에서 처리하기 시작했습니다. 그러나 베니스의 독점은 오래가지 못했습니다. 1498년 포르투갈의 항해사 Vasco da Gama는 달콤한 맛을 포르투갈에 가져오기 위해 인도에서 돌아왔습니다. 리스본은 원당을 수입하고 정제하기 시작했으며 16세기에는 유럽의 설탕 수도가 되었습니다. 오래지 않아 프랑스에서 감미료의 주요 기능이 계속 약용으로 사용되었으며 루이 14세의 통치 기간 동안 설탕은 약국에서 온스 단위로 구입할 수 있었습니다. 1800년대까지 설탕(여전히 비싸긴 했지만)은 상류층과 중산층 모두에게 널리 보급되었습니다.

원자재

설탕은 많은 식물에 존재하는 많은 수의 탄수화물에 적용되는 광범위한 용어이며 다소 단맛이 특징입니다. 1차 당인 포도당은 광합성의 산물이며 모든 녹색 식물에서 발생합니다. 대부분의 식물에서 당은 성분으로 쉽게 분리될 수 없는 혼합물로 발생합니다. 일부 식물의 수액에서 설탕 혼합물은 시럽으로 응축됩니다. 사탕수수 주스 (Saccharum officinarum) 및 사탕무 (Beta vulgaris) 사탕무 설탕은 일반적으로 사탕수수 설탕보다 훨씬 덜 달콤하지만 순수한 자당이 풍부합니다. 이 두 가지 설탕 작물은 상업용 자당의 주요 공급원입니다.

사탕수수는 열대 또는 아열대 지역에서 번성하는 두껍고 키가 큰 다년생 풀입니다. 잎에서 합성된 설탕은 성장을 위한 에너지원으로 사용되거나 저장을 위해 줄기로 보내집니다. 우리가 알고 있는 설탕의 원천은 줄기에 있는 달콤한 수액입니다. 갈대는 무게의 약 15퍼센트까지 설탕을 축적합니다. 사탕수수는 연간 약 2,600,000톤의 설탕을 생산합니다.

사탕무는 당도가 가장 높은 사탕무 품종으로 특별히 재배됩니다. 일반적으로 내부와 외부 모두 흰색이지만 일부 사탕무 품종은 껍질이 검은색 또는 노란색입니다. 사탕무에서 약 3,700,000톤의 설탕이 제조됩니다.

다른 설탕 작물에는 달콤한 수수, 설탕 단풍나무, 꿀, 옥수수 설탕이 있습니다. 오늘날 사용되는 설탕의 유형은 투명하거나 무색 또는 수정 조각으로 구성된 백설탕(완전 정제 설탕)입니다. 또는 갈색 설탕은 덜 정제되고 더 많은 양의 당밀 잔류물을 포함하여 색을 얻습니다.

제조
프로세스

심기 및 수확

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1 사탕수수에는 화씨 75도(화씨 23.9도)의 평균 온도가 필요합니다. 미국에서는 사탕수수와 사탕무를 모두 기계로 수확하지만 일부 주에서는 기계로 수확합니다. 손으로도 한다. 수확한 사탕수수 줄기와 비트는 기계적으로 트럭이나 철도 차량에 실려 원당으로 가공하기 위해 제분소로 보내집니다. 일단 거기에 도착하면 세척, 세척, 분쇄하여 주스를 추출하고 여과하고 정제합니다. 결과는 투명하고 설탕으로 채워진 주스입니다. 섭씨) 및 연간 약 80인치(203센티미터)의 균일한 강우량. 따라서 열대 또는 아열대 지역에서 자랍니다.

사탕수수는 열대 지역에서는 약 7개월, 아열대 지역에서는 약 12~22개월이 걸립니다. 이때 사탕수수 밭은 자당 테스트를 하고 가장 성숙한 밭을 먼저 수확합니다. 플로리다, 하와이, 텍사스에서는 마른 잎사귀를 태우기 위해 서 있는 지팡이를 불에 태웁니다. 루이지애나에서는 1.8~3미터 높이의 지팡이 줄기를 잘라서 땅에 놓은 후 불에 태웁니다.

2 미국에서 (수수와 사탕무 모두) 수확은 주로 기계로 이루어지지만 일부 주에서는 손으로도 이루어집니다. 수확한 지팡이 줄기는 기계적으로 트럭이나 철도 차량에 실려 원당으로 가공하기 위해 제분소로 보내집니다.

준비 및 처리

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3 지팡이가 공장 야드에 도착한 후 기계적으로 하역하고 과도한 흙과 암석을 제거합니다. 따뜻한 물을 운반대에 넘치게 하거나(희소한 암석 및 쓰레기 클러터의 경우) 강한 물줄기와 빗질 드럼을 통과하는 교반 컨베이어에 지팡이를 펼쳐서 지팡이를 청소합니다(더 많은 양의 돌, 쓰레기, 및 잎 등). 이 시점에서 지팡이는 깨끗하고 밀링할 준비가 되었습니다.

비트가 정제소로 배달되면 먼저 씻어서 조각으로 자릅니다. 다음으로, 그들은 다음과 함께 확산 셀에 넣습니다. 정제된 맑은 주스는 대부분의 물을 제거하기 위해 진공 증발을 거칩니다. 이 과정에서 4개의 진공 끓는 셀이 직렬로 배열되어 각 후속 셀이 더 높은 진공도를 갖게 됩니다. 따라서 한 바디의 증기는 다음 바디의 주스를 ​​끓일 수 있습니다. 이는 다중 효과 증발이라고 하는 방법입니다. 다음으로 시럽 용액을 진공 결정화하여 설탕 결정을 형성합니다. 원심분리와 건조를 통해 남은 액을 제거하고 설탕을 포장한다. 약 화씨 175도(섭씨 79.4도)의 물과 반대 방향으로 뜨거운 물을 분사하여 자당을 제거합니다.

주스 추출

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4 2~3개의 홈이 있는 크러셔 롤러가 지팡이를 부수고 주스의 상당 부분을 추출하거나 스윙 망치형 분쇄기(1,200RPM)는 주스를 추출하지 않고 지팡이를 파쇄합니다. 줄기를 칩으로 자르는 회전 칼은 분쇄기의 보조 장치입니다. (대부분의 국가에서 파쇄기가 크러셔보다 우선합니다.) 두 가지 또는 세 가지 방법을 모두 사용할 수 있습니다. 압착 공정은 섬유 (버개스) 를 분리하기 위해 무거운 금속 롤러와 홈이 있는 금속 롤러 사이의 줄기를 분쇄하는 과정을 포함합니다. 설탕을 포함하는 주스에서.

5 지팡이가 으깨질 때 뜨거운 물(또는 뜨거운 물과 회수된 불순한 주스의 조합)이 희석을 위해 각 분쇄기를 떠날 때 분쇄된 지팡이에 역류로 분사됩니다. vesou, 라고 하는 추출된 주스 존재하는 자당의 95% 이상을 포함합니다. 그런 다음 덩어리가 확산되는데, 이 과정에는 줄기를 잘게 자르거나 파쇄하는 과정이 포함됩니다. 다음으로 절단된 줄기에서 설탕을 뜨거운 물이나 뜨거운 주스에 녹여 분리합니다.

주스 정제 — 정화
및 증발

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6 제분소에서 나온 즙은 짙은 녹색을 띠며 산성이며 탁합니다. 정화(또는 배변) 공정은 예비 선별에 의해 제거되지 않은 가용성 및 불용성 불순물(모래, 토양 및 지반암과 같은)을 모두 제거하도록 설계되었습니다. 이 공정은 석회와 열을 정화제로 사용합니다. 석회 우유(지팡이 1톤당 약 1파운드)는 주스의 자연적인 산도를 중화시켜 불용성 석회염을 형성합니다. 석회 주스를 끓일 때까지 가열하면 알부민과 일부 지방, 왁스 및 검이 응고되고 형성된 침전물은 부유 고체와 미세한 입자를 가둡니다.

반면 사탕무 용액은 탄산칼슘, 아황산칼슘 또는 둘 다를 반복적으로 침전시켜 정제합니다. 불순물은 성장하는 침전물의 결정에 얽히게 되고 연속 여과에 의해 제거됩니다.

7 진흙은 침전을 통해 맑은 주스에서 분리됩니다. 연속 여과를 통해 설탕이 아닌 불순물을 제거합니다. 최종 정화 주스는 약 85%의 수분을 함유하고 있으며 제거된 불순물을 제외하고는 원추출 주스와 동일한 조성을 가지고 있습니다.

8 이 맑은 주스를 농축하기 위해 진공 증발을 통해 물의 약 2/3를 제거합니다. 일반적으로 4개의 진공 끓는 셀 또는 본체가 직렬로 배열되어 각 후속 본체가 더 높은 진공을 갖도록(따라서 더 낮은 온도에서 끓습니다). 따라서 한 본체의 증기는 다음 본체의 주스를 ​​끓일 수 있습니다. 첫 번째 셀에 도입된 증기는 다중 효과 증발이라는 작업을 수행합니다. 마지막 셀의 증기는 응축기로 이동합니다. 시럽은 약 65%의 고형분과 35%의 물과 함께 마지막 바디를 계속해서 남깁니다.

이 시점에서 사탕무 자당 용액도 거의 무색이며 마찬가지로 다중 효과 진공 증발을 거칩니다. 시럽은 씨를 뿌리고 식힌 다음 원심분리기에 넣습니다. 완성 된 사탕무 결정은 물로 씻고 건조됩니다.

결정화

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9 결정화는 설탕 제조의 다음 단계입니다. 결정화는 단일 단계 진공 팬에서 발생합니다. 시럽은 설탕으로 포화될 때까지 증발됩니다. 포화점을 초과하자마자 작은 설탕 알갱이가 팬에 추가되거나 "스트라이크"됩니다. 종자 라고 하는 이 작은 알갱이는 설탕 결정을 형성하는 핵 역할을 합니다. (종자 알갱이는 슬러리 기계의 그릇에 백설탕 56온스[1,600그램]를 추가하고 액체 혼합물 3.3부(메틸화 증류주 70%와 글리세린 30%)와 혼합하여 형성됩니다. 기계는 15분 동안 200RPM으로 작동합니다. 시간) 추가 시럽을 스트라이크에 첨가하고 증발시켜 형성된 원래의 결정이 크기가 커지도록 합니다.

결정의 성장은 팬이 가득 찰 때까지 계속됩니다. 자당 농도가 원하는 수준에 도달하면 시럽과 설탕 결정의 촘촘한 혼합물을 massecuite 라고 합니다. 결정화기로 알려진 대형 용기에 배출됩니다. Massecuite가 천천히 교반되고 냉각됨에 따라 결정화는 결정화기에서 계속됩니다.

10 믹서에서 나온 Massecuite는 원심력에 의해 두꺼운 시럽 또는 당밀이 원당에서 분리되는 원심 분리기로 흐르게 합니다.

원심 분리

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11 질량체를 원당 결정과 당밀로 분리하는 데 사용되는 고속 원심 작용은 ​​원심 분리기라고 하는 회전 기계에서 수행됩니다. 원심 기계에는 제곱인치당 400~600개의 천공이 포함된 금속 시트가 내부에 있는 천공된 측면이 와이어 천으로 늘어서 있는 스핀들에 매달린 원통형 바구니가 있습니다. 바구니는 1,000~1,800RPM의 속도로 회전합니다. 천공된 안감이 설탕 결정을 유지하기 때문에 원당은 원심분리기 바구니에 유지됩니다. 모액 또는 당밀은 (가해진 원심력으로 인해) 안감을 통과합니다. 최종 당밀 (블랙스트랩 당밀) 자당, 환원당, 유기농 무설탕, 회분 및 물이 포함된 제품은 대형 저장 탱크로 보내집니다.

설탕이 원심분리되면 "절단"되어 건조를 위해 제립기로 보내집니다. 일부 국가에서는 사탕수수를 원심분리기를 사용하지 않고 소규모 공장에서 가공하여 암갈색 제품(비원심분리 설탕)을 생산하고 있습니다. 원심 설탕은 60개국 이상에서 생산되고 비원심 설탕은 약 20개국에서 생산됩니다.

건조 및 포장

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12 축축한 설탕 결정은 제립기에서 가열된 공기를 통해 텀블링하여 건조됩니다. 그런 다음 건조 설탕 결정은 진동 스크린을 통해 크기별로 분류되어 저장통에 보관됩니다. 그런 다음 설탕은 식료품점에서 볼 수 있는 친숙한 포장, 대량 포장 또는 산업용 액체 형태로 포장되도록 보내집니다.

부산물

사탕수수에서 주스를 추출한 후 생산된 버개스는 공장에서 증기를 발생시키는 연료로 사용됩니다. 점점 더 많은 양의 버개스가 종이, 단열판, 하드보드로 만들어지고 있으며, 푸란과 테트라히드로푸란 합성을 위한 화학적 중간체인 푸르푸랄도 있습니다.

비트 꼭대기와 추출한 조각, 당밀은 소의 사료로 사용됩니다. 미국에서 널리 재배되는 다른 어떤 작물보다 사탕무에서 연간 에이커당 더 많은 소 및 기타 동물용 사료를 생산할 수 있는 것으로 나타났습니다. 비트 스트립은 또한 상업적인 펙틴의 추출을 용이하게 하기 위해 화학적으로 처리됩니다.

설탕 정제에서 파생된 최종 제품은 블랙스트랩 당밀입니다. 소 사료는 물론 공업용 알코올, 효모, 유기 화학 물질 및 럼의 생산에도 사용됩니다.

품질 관리

공장 위생은 품질 관리 조치에서 중요한 요소입니다. 박테리아 학자들은 소량의 신 버개스가 그 위로 흐르는 따뜻한 주스의 전체 흐름을 감염시킬 수 있음을 보여주었습니다. 현대식 제분소에는 버개스가 지지 않고 주스 흐름과 함께 흘러나오도록 설계된 경사가 있는 자동 청소 통이 있습니다. 곤충 및 해충 방제를 위해 엄격한 조치가 취해집니다.

지팡이는 비교적 빨리 부패하기 때문에 운송 방법을 자동화하고 가능한 한 빨리 지팡이를 제분소로 가져오기 위한 많은 조치가 취해졌습니다. 최종 제품의 고품질을 유지한다는 것은 갈색과 노란색 정제당(수분 함량 2~5%)을 시원하고 비교적 습한 분위기에 보관하여 수분을 계속 유지하고 딱딱해지지 않도록 하는 것을 의미합니다.

대부분의 과립 설탕은 미국 식품 가공업자 협회(National Food Processors Association) 및 제약 산업(미국 약전, 국가 처방집)에서 제정한 표준을 준수합니다.