- Застосування.
- Джерела.
- Виробництво.
- Споживання.
- ТРОСТИННИЙ ЦУКОР
- Історія.
- Переробка.
- рафінування
- Виробництво.
- бурякового цукру
- Історія.
- Переробка.
- Виробництво.
- КЛЕНОВИЙ ЦУКОР І СИРОП
ЦУКОР, з хімічної точки зору - будь-яка речовина з великої групи водорозчинних вуглеводів, зазвичай з низькою молекулярною масою і більш-менш вираженим солодким смаком. Йдеться головним чином про моносахаридів (простих цукрі) і дисахариди, молекула яких складається з двох залишків моносахаридів. До перших відносяться глюкоза (звана іноді декстрозой або виноградним цукром) і фруктоза (фруктовий цукор, левулоза); до других - лактоза (молочний цукор), мальтоза (солодовий цукор) і сахароза (тростинний або буряковий цукор). У побуті, однак, цукром прийнято називати тільки звичайний харчовий підсолоджувач - сахарозу; саме вона і буде розглянута в даній статті.
Цукор (сахароза) - солодке кристалічна речовина, що виділяється головним чином із соку цукрової тростини або цукрових буряків. У чистому (рафінованому) вигляді цукор білий, а кристали його безбарвні. Бура забарвлення багатьох його сортів пояснюється домішкою різних кількостей меляси - згущеного рослинного соку, що огортає кристали.
Цукор - висококалорійна їжа; його енергетична цінність - ок. 400 ккал на 100 г. Він легко перетравлюється і легко засвоюється організмом, тобто це досить концентрований і швидко мобілізуються джерело енергії.
Застосування.
Цукор - важливий інгредієнт різних страв, напоїв, хлібобулочних та кондитерських виробів. Його додають в чай, каву, какао; він головний компонент цукерок, глазурі, кремів і морозива. Цукор використовують при консервуванні м'яса, вичинки шкір і в тютюновій промисловості. Він служить консервантом в вареннях, желе та інших продуктах з плодів.
Важливий цукор і для хімічної промисловості. З нього отримують тисячі похідних, використовуваних в самих різних областях, включаючи виробництво пластмас, фармацевтичних препаратів, шипучих напоїв і заморожених харчових продуктів.
Джерела.
У природі відомо кілька сотень різних цукрів. Кожне зелена рослина утворює ті чи інші речовини, що відносяться до цієї групи. У процесі фотосинтезу з вуглекислого газу атмосфери і одержуваної в основному з грунту води під дією сонячної енергії спочатку утворюється глюкоза, а потім вона перетворюється в інші цукру.
У різних частинах світу в якості підсолоджувачів крім тростинного і бурякового цукру використовують і деякі інші продукти, наприклад кукурудзяну патоку, кленовий сироп, мед, сорговий, пальмовий і солодовий цукор. Кукурудзяна патока - дуже в'язка, майже безбарвна рідина, що отримується безпосередньо з кукурудзяного крохмалю. ацтеки , Які вживали цей солодкий сироп, робили його з кукурудзи приблизно так само, як в наш час виробляють цукор з тростини. Патока значно поступається рафінованому цукру по солодощі, проте вона дає можливість регулювати процес кристалізації при виготовленні цукерок і набагато дешевше цукру, тому широко використовується в кондитерській справі. Мед, що відрізняється високим вмістом фруктози і глюкози, дорожче цукру, і його додають до деяких продуктів лише в тих випадках, коли потрібно надати їм особливого смаку. Так само йде справа і з кленовим сиропом, який цінується перш за все за специфічний аромат.
З стебел сорго хлібного отримують цукристий сироп, з глибокої давнини вживається в Китаї . Цукор з нього, однак, ніколи не очищали настільки добре, щоб він міг успішно конкурувати зі буряковим або тростинним. Індія - практично єдина країна, де в комерційних масштабах отримують пальмовий цукор, але тростинного цукру ця країна виробляє значно більше. В Японії вже понад 2000 років використовують в якості солодкої добавки солодовий цукор, що виробляється з крахмалистого рису або проса. Ця речовина (мальтозу) можна за допомогою дріжджів отримувати і зі звичайного крохмалю. Воно сильно поступається сахарози за солодощі, однак знаходить застосування при виготовленні хлібобулочних виробів і різних видів дитячого харчування.
Доісторичний людина задовольняв свою потребу в цукрі за рахунок меду і фруктів. Цій же меті, ймовірно, служили і деякі квіти, нектар яких містить невелику кількість сахарози. В Індії понад 4000 років тому добували своєрідний цукор-сирець з квіток дерева мадука (Madhuca). Африканці в Капській колонії використовували для цього вид Melianthus major, а бури в Південній Африці - Protea cynaroides. В Біблії мед згадується досить часто, а «цукровий очерет» лише двічі, з чого можна зробити висновок, що головним подсластителем в біблійні часи служив саме мед; це, до речі, підтверджується і історичними свідченнями, згідно з якими на Близькому Сході цукрова тростина стали вирощувати в перші століття нашої ери.
На не дуже витончений смак рафінований тростинний і буряковий цукор практично неможливо розрізнити. Інша річ цукор-сирець, проміжний продукт виробництва, що містить домішки рослинного соку. Тут різниця дуже відчутна: тростинний цукор-сирець цілком придатний до вживання (якщо, звичайно, отриманий в адекватних санітарних умов), тоді як буряковий цукор на смак неприємний. Різниться за смаком і меляса (кормова патока) - важливий побічний продукт цукрового виробництва: очеретяну в Англії охоче їдять, а бурякова в їжу не годиться.
Виробництво.
Якщо рафінування бурякового цукру здійснюється безпосередньо на цукрових заводах, то очищення тростинного цукру, в якому лише 96-97% сахарози, вимагає спеціальних рафінадних підприємств, де від кристалів цукру-сирцю відокремлюють забруднюючі домішки: золу, воду і компоненти, що об'єднуються загальним поняттям «несахара ». До останніх відносяться обривки рослинних волокон, віск, що покривав стебло очерету, білок, невеликі кількості целюлози, солей і жирів. Тільки завдяки величезним масштабам виробництва рафінованої тростинного і бурякового цукру цей продукт коштує сьогодні так дешево.
Споживання.
Судячи зі статистичних даних, споживання рафінованого цукру в країні прямо пропорційно доходу на душу населення. До лідерів тут ставляться, наприклад, Австралія, Ірландія і Данія, де на людину припадає в рік понад 45 кг рафінованого цукру, тоді як в Китаї - всього 6,1 кг. У багатьох тропічних країнах, де вирощують цукрову тростину, цей показник значно нижче, ніж в США (41,3 кг), але люди там мають можливість споживати сахарозу не в чистому вигляді, а в іншій формі, зазвичай у складі фруктів і солодких напоїв.
ТРОСТИННИЙ ЦУКОР
Рослина.
Цукрова тростина (Saccharum officinarum) - багаторічний дуже високий трав'янистий вид сімейства злаків - культивується в тропічних і субтропічних регіонах заради міститься в ньому сахарози, а також деяких побічних продуктів цукрового виробництва. Рослина нагадує бамбук: його циліндричні стебла, часто досягають висоти 6-7,3 м при товщині 1,5-8 см, ростуть пучками. Цукор отримують з їх соку. У вузлах стебел знаходяться нирки, або «глазки», що розвиваються в короткі бічні пагони. З них отримують живці, які використовуються для розмноження очерету. Насіння утворюється в верхівкових суцвіттях-мітелках. Їх використовують для виведення нових сортів і лише у виняткових випадках як посівний матеріал. Рослині потрібно багато сонця, тепла і води, а також родючий грунт. Саме тому цукрова тростина обробляють тільки в областях з жарким і вологим кліматом.
При сприятливих умовах він зростає дуже швидко, його плантації перед прибиранням схожі на непрохідні джунглі. У Луїзіані (США) цукрова тростина визріває за 6-7 місяців, на Кубі йому для цього потрібно рік, а на Гаваях - 1,5-2 року. Щоб забезпечити максимальний вміст сахарози в стеблах (10-17% маси), урожай збирають, як тільки рослина перестає рости в висоту. Якщо прибирання ведеться вручну (за допомогою довгих ножів-мачете), пагони зрубують біля самої землі, після чого видаляють листя і розрізають стебла на короткі шматки, зручні для переробки. Ручне вбирання застосовується там, де робоча сила коштує дешево або особливості ділянки не дозволяють ефективно використовувати машини. На великих плантаціях зазвичай використовують техніку, попередньо випалюючи нижній ярус рослинності. Вогонь знищує основну масу бур'янів, не пошкоджуючи цукрової тростини, а механізація процесу істотно знижує собівартість продукції.
Історія.
Право вважатися батьківщиною цукрової тростини оскаржують два регіони - родючі долини на північному сході Індії і острова Полінезії в південній частині Тихого океану. Однак ботанічні дослідження, стародавні літературні джерела і етимологічні дані говорять на користь Індії. Багато зустрічаються там дерев'янисті дикорослі різновиди цукрового очерету за своїми основними ознаками не відрізняються від сучасних культурних форм. Цукрова тростина згадується в Законах Ману та інших священних книгах індусів. Саме слово «цукор» походить від санскритського sarkara (гравій, пісок або цукор); через сторіччя цей термін увійшов в арабську мову як sukkar, в середньовічну латинь як succarum.
З Індії культура цукрової тростини між 1800 і 1700 до н.е. проникла в Китай. Про це свідчить кілька китайський джерел, які повідомляють, що отримувати цукор шляхом виварювання його стебел навчили китайців люди, що жили в долині Гангу. З Китаю древні мореплавці, ймовірно, завезли його на Філіппіни, Яву і навіть на Гаваї. Коли через багато століть в Тихому океані з'явилися іспанські моряки, дикий цукровий очерет вже ріс на багатьох тихоокеанських островах.
Мабуть, перша згадка про цукор в античні часи відноситься до часу походу в Індію Олександра Македонського. У 327 до н.е. один з його полководців, Неарх, доповідав: «Кажуть, що в Індії росте очерет, що дає мед без допомоги бджіл; нібито з нього можна також приготувати п'янкий трунок, хоча плодів на цю рослину немає ». Через п'ятсот років Гален, головний медичний авторитет Стародавнього світу, рекомендував «sakcharon з Індії та Аравії» як засіб від хвороб шлунка, кишечника і нирок. Перси теж, хоча і значно пізніше, перейняли від індусів звичку до вживання цукру і при цьому чимало зробили для вдосконалення способів його очищення. Уже в 700-і роки несторіанські монахи в долині Євфрату успішно виготовляли білий цукор, використовуючи для його очищення золу.
Араби, що поширили з 7 по 9 ст. свої володіння на Близький Схід, Північну Африку та Іспанію, принесли в Середземномор'ї культуру цукрової тростини. Ще через кілька століть повернулися зі Святої Землі хрестоносці познайомили з цукром всю Західну Європу. В результаті зіткнення двох цих великих експансій Венеція, що опинилася на перехресті торгових шляхів мусульманського і християнського світу, стала в кінцевому підсумку центром європейської торгівлі цукром і залишалася ним протягом більше 500 років.
На початку 15 ст. португальські та іспанські моряки поширили культуру цукрової тростини на острови в Атлантичному океані. Його плантації з'явилися спочатку на Мадейрі, Азорах і островах Зеленого Мису. У 1506 Педро де Атьенса наказав посадити цукрова тростина на Санто-Домінго (Гаїті) - таким чином ця культура проникла в Новий Світ. Всього за якихось 30 років після її появи в Карибському басейні вона поширилася там настільки широко, що стала однією з головних у Вест-Індії, яку тепер називають «цукровими островами». Роль виробленого тут цукру швидко росла зі збільшенням попиту на нього в країнах Північної Європи, особливо після того, як в 1453 турки захопили Константинополь і значення Східного Середземномор'я як постачальника цукру впало.
З поширенням цукрової тростини в Вест-Індії і проникненням його культури в Південну Америку було потрібно все більше робочих рук для його вирощування і переробки. Тубільці, які пережили вторгнення перших завойовників, виявилися мало придатними для експлуатації, і плантатори знайшли вихід в завезенні рабів з Африки. Зрештою, виробництво цукру виявилося нерозривно пов'язаним з рабовласницької системою і породжуються нею кривавими бунтами, приголомшливий острова Вест-Індії в 18 і 19 ст. Спочатку преси для віджиму цукрової тростини наводилися в рух волами або кіньми. Пізніше, в місцях, що продуваються пасатами, їх змінили більш ефективні вітряні двигуни. Однак виробництво в цілому все ще залишалося досить примітивним. Після віджимання сирого тростини отриманий сік очищали за допомогою вапна, глини або золи, а потім випарювали в мідних або залізних чанах, під якими розводили багаття. Рафінування зводилося до розчинення кристалів, кип'ятіння суміші і подальшої повторної кристалізації. Ще й в наш час залишки кам'яних жорен і кинуті мідні чани нагадують в Вест-Індії про минулі господарів островів, які зробили стану на цьому прибутковому промислі. До середини 17 ст. головними виробниками цукру в світі стали Санто-Домінго і Бразилія.
На території сучасних США цукрова тростина вперше з'явився в 1791 в Луїзіані, куди його завезли єзуїти з Санто-Домінго. Правда, вирощували його тут спочатку головним чином для того, щоб жувати солодкі стебла. Однак сорок років по тому два підприємливих колоніста, Антоніо Мендес і Етьєн де Борі, заклали його плантації на місці нинішнього Нового Орлеана, маючи на меті виробляти рафінований цукор на продаж. Після того, як у де Борі це справа пішла успішно, його приклад наслідували інші землевласники, і цукрова тростина стали обробляти по всій Луїзіані.
Надалі головні події в історії тростинного цукру зводяться до важливих удосконалень в технології його культивування, механічної переробки і кінцевої очистки продукту.
Переробка.
Очерет спочатку подрібнюють, щоб полегшити подальше отжатие з нього соку. Потім він надходить на трьохвальцьові віджимний прес. Зазвичай очерет віджимають двічі, змочуючи між першим і другим разом водою, щоб розбавити міститься в жомі солодку рідину (цей процес називається мацерацією).
Отриманий в результаті т.зв. «Дифузний сік» (зазвичай сірого або темно-зеленого кольору) містить сахарозу, глюкозу, камедь, пектинові речовини, кислоти і різного роду забруднення. Способи його очищення за століття змінилися слабо. Раніше сік нагрівали у великих чанах над відкритим вогнем, а для видалення «несахаров» додавали в нього золу; Зараз, щоб осадити домішки, використовують вапняне молоко. Там, де цукор виробляється в розрахунку на місцеве споживання, дифузний сік безпосередньо перед додаванням вапна обробляють діоксидом сірки (сірчистим газом) - для прискорення відбілювання та очищення. Цукор виходить жовтуватим, тобто не до кінця очищеним, але досить приємним на смак. В обох випадках після додавання вапна сік переливають у відстійник-освітлювач і витримують там при 110-116 ° С під тиском.
Наступний важливий етап у виробництві цукру-сирцю - випарювання. Сік надходить по трубах в випарніапарати, де його нагрівають паром, який проходить по замкнутій системі труб. Коли концентрація сухої речовини досягає 40-50%, випарювання продовжують в вакуум-апаратах. В результаті виходить маса з кристаликів цукру, зважених в густий мелясі, т.зв. утфель. Утфель центрифугируют, видаляючи мелясу через сітчасті стінки центрифуги, в якій залишаються тільки кристали сахарози. Ступінь чистоти цього цукру-сирцю 96-97%. Вилучену мелясу (набряк утфелю) знову кип'ятять, кристалізують і центрифугують. Отримана друга порція цукру-сирцю кілька менш чиста. Потім проводять ще одну кристалізацію. У що залишається набряк нерідко ще міститься до 50% сахарози, але вона вже не здатна кристалізуватися через великої кількості домішок. Цей продукт ( «чорна меляса») йде в США головним чином на корм худобі. У деяких країнах, наприклад в Індії, де грунт має гостру потребу в добривах, набряк утфелю просто заорюють в землю.
рафінування
его коротко зводу до следующего. Спочатку цукор-сирець змішують з Цукрове сиропом, щоб розчініті Залишки меляси, что огортає кристали. Отримання суміш (аффінаціонні утфель) центрифугують. Відцентріфуговуваті кристали промівають паром, отрімуючі почти білий продукт. Его розчіняють, перетворюючі в густий сироп, додаються туди вапно и фосфорну кислоту, щоб домішки спливла у виде пластівців, а потім фільтрують через кісткове вугілля (чорний гранульований матеріал, что отримується з кісток тварин). Головне завдання на цьом етапі - повне знебарвлення и обеззоліванія продукту. На рафінування 45 кг розчіненого цукри-сирцю вітрачається від 4,5 до 27 кг кістяного вугілля. Точне співвідношення НЕ встановлюється, оскількі поглощательная здатність фільтра у міру его использование зніжується. Отримання білу масу віпарюють и после крісталізації центрифугують, тобто надходять з нею приблизно так само, як з соком цукрової тростини, після чого рафінований цукор сушать, видаляючи з нього залишки (бл. 1%) води.
Виробництво.
До великим виробникам належать Бразилія, Індія, Куба, а також Китай, Мексика, Пакистан, США, Таїланд, Австралія і Філіппіни.
бурякового цукру
Рослина.
У цукрових буряків (Beta vulgaris) використовують довгий сріблясто-білий корінь (з нього і отримують цукор) і розетку листя (бадилля), які служать чудовим кормом для худоби. Корінь у своїй самої товстої частини досягає 10-15 см в діаметрі, а його тонкі відростки проникають в грунт на глибину 90-120 см. Середня маса кореня ок. 1 кг; до 15% становить в ньому сахароза, що відповідає приблизно 14 чайних ложок цукру-піску. Вирощується цукровий буряк головним чином в помірній зоні, і, оскільки кожна рослина споживає за вегетаційний період в середньому ок. 55 л води, культура вимагає рясного поливу. На час збирання врожаю вміст води в коренях може досягати 75-80%, а в бадиллі - 90%.
За ефективністю фотосинтезу, тобто перетворення сонячної енергії і неорганічних речовин в поживні органічні речовини, цукровий буряк займає одне з перших місць серед рослин. Батьківщина її в точності невідома. Вчені вважають, що в доісторичні часи це був дикоростучий однолетник в Південній Європі і Північній Африці. Пізніше, потрапивши в області з більш прохолодним кліматом, цукрові буряки стала двулетников, в перший рік запасаються цукор в корені, а на другий дає насіння. Зараз її прибирають в кінці першого вегетаційного періоду, коли маса коренів і їх цукристість максимальні.
Історія.
Згідно з повідомленнями іспанських землепрохідців, індіанці в долині річки Санта-Клара на території нинішньої Каліфорнії виготовляли якісь солодощі з соку дикоростучої цукрових буряків. У Європі про те, що в буряку міститься цукор, знали вже в 16 ст., Але лише в 1747 німецький хімік А.Маргграф отримав з неї кристалічну сахарозу. Саме ж важлива подія в історії бурякового цукру відбулося в 1799, коли лабораторні досліди Ф.Ахарда підтвердили, що виробництво цього продукту виправдано з економічної точки зору. В результаті вже в 1802 виникли цукробурякові заводи в Сілезії (Німеччина).
На качану 19 ст. під час наполеонівських воєн британський флот блокував берега Франції, і ввезення туди цукру з Вест-Індії тимчасово припинився. Це змусило Наполеона звернутися до німецької моделі і побудувати ряд досвідчених бурякоцукрових підприємств. У 1811 справа була вже непогано налагоджене: посіви цукрових буряків займали понад 32 тис. Га, і по всій країні працювали рафінадні заводи.
Після поразки Наполеона європейський ринок був буквально завалений карибським цукром, і недавно виникло цукробурякове виробництво почало занепадати. Інтерес до нього, проте, знову зріс в роки правління Луї Філіпа і Наполеона III, і з тих пір це одна з важливих галузей економіки Франції.
В Америці про буряковому цукрі заговорили в 1830-і роки. Виникла в Філадельфії асоціація делегувала своїх представників до Європи для вивчення його виробництва. З 1838 по 1879 в США було зроблено близько 14 невдалих спроб налагодити випуск бурякового цукру. Справжня катастрофа спіткала мормонів в 1850-і роки, коли вони закупили у Франції обладнання на 12 500 долл., Доставили його морем в Новий Орлеан, далі вгору по Міссісіпі в штат Канзас, нарешті, звідти на волах в Юту, але запустити його так і не змогли. Успіху добився Е.Дайер, застосував нові методи виробництва в Каліфорнії. Завдяки йому в Америці виникло власне цукробурякове виробництво. З тих пір воно безперервно розвивалося, і зараз частка бурякового цукру становить бл. 25% всього рафінаду, що випускається в США.
Переробка.
Цукрові буряки - об'ємний і швидкопсувний продукт, тому заводи по її переробці зазвичай будуються поблизу від плантацій. Для отримання 45 кг цукру з приблизно 290 кг буряка потрібно ок. 27 кг вугілля і 16 кг вапна і коксу. Процес складається з уже описаних стадій: екстракції, очищення, випарювання і кристалізації.
Спочатку буряк миють, а потім нарізають в стружку, яку завантажують в дифузор, де цукор екстрагується з рослинної маси гарячою водою. В результаті отримують «дифузний сік», що містить від 10 до 15% сахарози. Що залишається буряковий жом служить прекрасним кормом для худоби. Дифузійний сік змішують в сатураторі з вапняним молоком. Тут осідають важкі домішки. Потім через нагрітий розчин пропускають діоксид вуглецю, щоб вапно зв'язала несахара. Отфильтровав їх, отримують т.зв. «Очищений сік». Відбілювання включає пропускання через нього сірчистого газу, а потім фільтрування через активоване вугілля. Надлишок води видаляють випаровуванням. Отримана в кінцевому підсумку рідина містить від 50 до 65% цукру.
Кристалізацію проводять у величезних вакуумних ємкостях висотою іноді з двоповерховий будинок. Її продукт - утфель - являє собою суміш меляси з кристалами сахарози. Ці складові поділяють центрифугуванням, а отриманий твердий цукор сушать. На відміну від тростинного, він не вимагає подальшого рафінування і придатний для вживання.
З меляси (першого відтоку) отримують випаровуванням другу, а потім і третю партію вже менш чистих кристалів. Їх розчиняють і рафінують.
Виробництво.
Головні виробники - Росія, Німеччина, США, Франція, Польща, Китай, Туреччина та Італія. В Європі з цукрових буряків отримують практично весь цукор. У США урожай цукрових буряків склав в 1991 24 982 000 т; вирощується вона головним чином в Міннесоті, Каліфорнії, Айдахо і Північній Дакоті.
КЛЕНОВИЙ ЦУКОР І СИРОП
Кленовий сироп бурого кольору, дуже солодкий і відрізняється сильним своєрідним присмаком, що виникають в результаті реакцій, що протікають в процесі його виготовлення. Проводять кленовий цукор і сироп майже виключно на північному сході США, головним чином в штатах Вермонт і Нью-Йорк. І цукор і сироп отримують переважно з пасоки які ростуть в цих областях кленів чорного, червоного, сріблястого і цукрового. Сама по собі вона особливим смаком не володіє, але містить в середньому 3% сахарози. Одне дерево дає в рік від 38 до 95 л пасоки, з якої виходить в 35 разів менше сиропу.
Американські індіанці додавали його замість солі в каші, супи і навіть в м'ясні страви. Вони ж навчили збору і переробки кленової пасоки європейських поселенців, які пробували подсачивать в тих же цілях берези і сірий горіх. Перша письмова згадка про цей продукт відноситься до 1760; з нього випливає, що в Канаді ростуть клени, «хто дає велику кількість корисного освіжаючого соку», придатного для виготовлення особливого цукру. Племена Віннебаго і Чиппева поставляли великі його кількості Північно-Західної хутровий компанії. Найбільше кленового цукру і сиропу було вироблено між 1850 і 1890 роками. Надалі роль цих продуктів впала, головним чином тому, що тростинний цукор обходиться набагато дешевше. У наш час кленовий сироп цінують тільки за його особливий аромат і вживають в основному з вафлями і оладками.
Підсочування ведуть зазвичай з кінця лютого до кінця квітня; в цей період холодні сухі ночі і сонячні дні сприяють сокоруху. У стовбурі дерева свердлять на глибину 5 см отвір діаметром 1,5 см і вставляють в нього дерев'яний або металевий жолобок, по якому сік стікає в коритце. Оскільки він може швидко заграти, зібрані за день порції відразу відправляють на випарювання. Переробка йде в цілому по тій же схемі, що і в разі цукрового очерету, хоча технологія тут трохи простіше.