砂糖精製所

米国ルイジアナ州アラビにあるドミノ製糖工場
操作は同じ
フランスの大西洋岸ナントの砂糖精製工場

製糖工場は、サトウキビから得られる粗糖や、テンサイから抽出される砂糖を精製して白い精製糖にする工場です。

サトウキビ製糖工場では伝統的に、粗糖を生産している。粗糖は糖蜜をまだ含んでいるため、家庭で通常消費され、ソフトドリンクや食品の材料として使われる白砂糖よりも色（と不純物）が濃い。粗糖は味が良くなるために精製する必要はない。精製されるのは、健康、色、純粋な砂糖の味が求められるためである。粗糖は輸送に安定しており、製糖工場から白砂糖に加工する場所へ運ばれる。サトウキビ製糖工場では、プランテーション（またはミル）ホワイトと呼ばれる部分的に精製された製品を地元市場向けに生産することが多いが、これは精製工場で作られる白砂糖より品質が劣る。[ 1 ]

ビート糖工場では粗糖も生産されますが、これは不快な味がします。この工程には粗糖を別個に生産する段階はなく、ビートから抽出された糖は洗浄後、直接結晶化されて白砂糖になります。[ 1 ]

歴史

概要

砂糖精製技術の起源は、ペルシャのホラーサーン地方に遡るようです。その後、ヴェネツィア人が砂糖菓子に似た精製砂糖を生産しました。1573年、ドイツ初の砂糖精製所がアウクスブルクに建設されました。[ 2 ] 17世紀にはオランダが精製所を設立し、すぐにヨーロッパ市場を席巻しました。[ 3 ]大規模な精製所に伴うリスクは、保険業界の発展を促しました。

コペンハーゲンのニューハウン11は伝統的な砂糖精製工場だった

近世（西暦1500年から1800年）における砂糖精製工程は、いくつかの標準的な工程から構成されていました。まず、粗糖を銅製のボイラーに入れ、牛の血と石灰水と混ぜ合わせます。混合物を一晩置いて溶解させます。翌朝、鍋またはボイラーの下に火が灯されます。すると、血液の卵白が凝固して砂糖の機械的不純物を絡み合わせ、かす状のものが形成されます。このかすは絶えず除去されます。混合物が透明になるまで煮詰め続けます。その後、指と親指の間に糸を引くほどの濃度になるまで急速に煮詰めます。この時点で火を弱めます。第二段階は造粒です。この工程では、シロップをクーラーと呼ばれる容器に移し、木製の櫂で撹拌して造粒させます。第三段階は、造粒した砂糖を型に流し込むことです。[ 4 ]

最初の製糖工場は、西ヨーロッパの沿岸都市にありました。当時は、貨物は目的地に到着する前に船から艀に積み替えられるのが一般的だったため、必ずしも港湾都市にある必要はありませんでした。製糖工場は、北米、ヨーロッパ、日本といった砂糖の大量消費地域に多く設置されています。1990年代以降、ドバイ、サウジアラビア、アルジェリアなど、中東および北アフリカ地域に最先端の製糖工場が数多く建設されました。世界最大の製糖会社は、北米とヨーロッパに工場を持つ アメリカン・シュガー・リファイニングです。

建物の一種としての砂糖精製所

1793年の理想的な砂糖精製所の説明
1880年代のニューヨークのドミノ製糖工場

西暦1500年から1800年頃に建設された砂糖精製所は、専用の建物を必要としませんでした。理想的には、広い運河沿いの広い道路に面し、良好な埠頭を備え、資源をはしけや道路で低コストで運び込むことができました。また、精製所は他の建物からある程度離れた場所に設置する必要がありました。特に夏場は、産物を乾燥させ、発汗を防ぐための風が必要でした。煙突も周囲の建物よりもかなり突き出ている必要がありました。[ 5 ] 1800年頃から、産業革命により蒸気動力やあらゆる種類の機械が導入され、精製プロセスが変化しました。これにより、多数の非常に浅い階を持つ特殊な建物が建設されました。

1800年以前の精製所についてはオランダで詳しく記述されている。これはオランダ共和国が長らく砂糖の取引と精製を支配していたためである。オランダでは理想的な精製所は少なくとも長さ150ラインランドフィート（0.3140メートル）、幅30フィートであった。精製所の倉庫は道路または運河側に設けられ、幅30フィート、長さ40フィート、高さ20フィート以上で、十分な自然光が入り、2000～3000ポンドの樽が通れる10フィートの扉が2つ必要であった。倉庫には垂直移動用のウインドラスと少なくとも1,800ポンドを計量できる秤が必要であった。 [ 6 ]理想的には倉庫と精製所は別々の建物であったが、オランダの不動産価格が高いためこれは稀であった。[ 7 ]

精糖所は、多くの場合、同じ建物内の倉庫のすぐ後ろにありました。倉庫に最も近いのは原料貯蔵庫でした。ここには、異なる種類の粗糖を貯蔵するための4つの部屋/箱があり、原料糖は1階から箱に投入されました。[ 8 ]これらはそれぞれ長さ6フィート、幅12〜14フィートだったので、精糖所の粗糖貯蔵部は約30フィートの長さで、建物全体の幅と同じ、つまり少なくとも30フィートありました。残された16〜18フィートの幅には、あらゆる種類の道具や、スカムを移動するためのバスケットなどが置かれていました。最初の箱の近くの天井と上のすべての階には穴が開けられており、ロープを使って商品を垂直に輸送するためでした。1階には、鍋と同じ大きさの石灰貯蔵庫があり、精糖所を3〜4か月稼働させるのに十分な量の石灰を貯蔵することができました。[ 8 ]

原材料貯蔵庫の奥には乾燥室があり、乾燥ストーブまたはオーブンとも呼ばれていました。[ 9 ] 1～2室は砂糖塊を乾燥させるためのもので、さらに2室はキャンディーを作るためのものでした。これらの乾燥室は長さ10フィート、幅12フィート、高さ30フィートでした。それぞれの乾燥室には石炭を燃料とする鉄製のストーブが設置されていました。ストーブはレンガ造りで、部屋の外から燃料が供給されていました。

精錬所で実際に精製が行われていたのは、乾燥室の裏手だった。ここにはパン[ 10 ] ( ziedpannen ) と呼ばれる銅製のボイラーがあり、ここで砂糖が煮えていた。オランダの精錬所の大半はパンが 4 つあり、多くは 3 つで、2 つのパンがあるのは少数だった。4 つある場合、これらのパンは少なくとも 25 フィートの長さがあった。各パンはレンガ造りの天井に置かれ、その下には専用のストーブがあった。これらのパンは精錬所の裏手に配置されていたのは、できるだけ多くの光を取り入れ、できるだけ隙間風を少なくするためだった。光は建物の裏側ファサードから差し込み、その裏手は長さ約 25 フィートのオープン スペースに続いていた。ここに土や石炭が保管されていた。[ 11 ]精錬所の下には鉛の管があり、アムステルダムでは艀のschuitwaterによって建物の裏手に運ばれていた真水を汲み上げるためのものだった。 [ 12 ]パンがあった建物の同じ部分には、2 つの石灰水槽もあった。これらは少なくとも9メートルの深さに築かれ、地上4フィートの高さに設置する必要がありました。9フィート×6フィートの大きさで、パンの反対側に設置されていました。[ 13 ]石灰箱の後ろには、高さ8～9フィートのスカム箱がありました。最初のパンの反対側（道路から数えて）には、清澄化されたジュースタンク（klaarselketel ）がありました。これは地上約4フィートの高さにあり、約8～9,000ポンドの清澄化された砂糖を収容できました。

1800年以降に建設された工業用砂糖精製所は、重力を利用して砂糖を建物内を下方に輸送し、複数の精製工程を経るという特徴がありました。この特徴と他のいくつかの特徴が相まって、19世紀の砂糖精製所の建物の特徴的な形態を形成しました。例としては、ドミノ製糖所、ボストン製糖所、アムステルダム製糖所、ヴェスター製糖所、オランダ製糖所などが挙げられます。

精製プロセスの歴史

砂糖菓子

精製工程についても1793年に詳しく記述されている。1833年の別の記述では、これを「血、卵、粘土などを用いた古い、あるいはドイツの方法」と呼んでいる。[ 14 ]当時の精製所ではさまざまな種類の砂糖が生産されていた。パン糖が最も品質が高かった。次に角砂糖、その次がバスタードシュガーだった。[ 15 ]バスタードシュガーはパン砂糖と角砂糖の濾し汁から作られていた。[ 16 ]一般的に粉砕されて粉砂糖として販売されていた。[ 17 ]砂糖菓子は糸の周りに形成された非常に大きな結晶で構成されていた。使用された砂糖の品質によって白色または茶色であった。[ 18 ]

最初のステップは、ほぼ精製に相当し、鍋に真水と石灰水を満たすことでした。次に、粗糖を鍋に入れました。鍋には支柱が付いており、鍋の前面の円周の 33 ～ 40 % を占め、高さは約 2 フィートでした。鍋の下部が満たされた後、支柱を固定してさらに砂糖を満杯にできるようにしました。[ 10 ]その後、混合物を一晩放置して砂糖を溶かします。翌日、鍋の下で火をつけ、混合物をゆっくりと加熱しました。鍋に砂糖が付着するのを防ぐため、定期的にかき混ぜました。砂糖が完全に溶けたら、かき混ぜる速度を弱めました。砂糖が沸点にほぼ達すると、火はほぼ消えました。加熱中に石灰は不純物と結合して凝固したスカムを形成しました。これは、6 ～ 8 フィートの柄が付いた穴の開いたスペードに似たスキマー[ 19 ]で除去しました。 [ 20 ]作業が終わるとすぐに、卵を水に溶かした溶液を砂糖混合物に投入した。これは卵白または卵白に不純物をより多く吸着させるためであった。これにより、より多くのアクが削り取られた。この作業を5～6回繰り返すと、アクの代わりに白い粘液層が表面に現れた。この溶液は、澄んだという意味でクラーゼル（klaarsel）と呼ばれた。[ 21 ]ここでの「クリア」は透明という意味も持つ。[ 22 ]非常に粗い砂糖を精製するためには、地下水、さらに石灰と卵が使用された。[ 23 ]卵の使用量は1日400～500個にもなり、冬場には100個で4ギルダーにもなった。牛の新鮮な血を加えると砂糖の純度を高めることができたが、新鮮でない場合によく使われ、高価な卵の代用として使われた。この結果、腐敗した砂糖が作られ、オランダでは公式に砂糖の使用が禁止されたが、効果はなかった。[ 24 ]

第二段階は、澄んだ液を濾過して貯蔵することでした。この貯蔵は、澄んだジュースを澄んだジュース槽に送るためのもので、銅管（または溝）に通し、その先端を濾過器の上に設置しました。この濾過器は布を籠の中に入れたもので、卵の鱗、釘、木片などを捕らえました。[ 25 ]当時、澄んだジュース槽は単に「シスタン」と呼ばれていました。[ 22 ]また、最初の二つの容器を洗浄する間、澄んだジュースを貯蔵しておく役割も担っていました。

3番目のステップは蒸発です。[ 22 ]澄まし汁を少量ずつ最初の鍋に入れ、強火で沸騰させます。約12～30分で、蒸発により液体が必要な粘度に達します。[ 26 ]オランダでは、急速蒸発は砂糖菓子でのみ明らかでした。[ 27 ]液体が指と親指の間で糸を結べるかどうかをテストすることで、砂糖が「完成」したかどうかを判断しました。精製を続ける最初の選択肢は、重力を使用して残りの水を排出することでしたが、これではパン状砂糖、塊砂糖、または混糖になります。もう1つの選択肢は、残りの水を熱で蒸発させて砂糖菓子を作ることでした。

1793年の鋳型の充填

第4段階の冷却は、砂糖菓子には適用されませんでした。塊砂糖の場合は、3つ目または4つ目の鍋が冷却鍋として使用され、角砂糖の場合は3つの鍋が冷却に使用されました。[ 28 ]鍋の中の砂糖が「完成」（つまり煮詰め）されるとすぐに、それは冷却鍋に移されました。十分に冷えると、砂糖は皮を形成します。理想的には、次のバッチの煮詰め砂糖はまさにこの瞬間に完成し、冷却鍋に加えられました。冷却鍋には最大5バッチまで入れることができました。[ 27 ]上記の造粒も参照してください。

型に砂糖を詰めるのは第5段階です。砂糖菓子は砂糖を熱で乾燥させて作られます。このため、砂糖は運搬バケツで乾燥室に運ばれます。ここで砂糖はキャンディーポットに入れられます。[ 29 ]運搬バケツに砂糖を入れ、ポットに詰める作業には2～3分ほどかかります。理想的には、その時までには2つ目の鍋が運搬バケツに詰められる準備ができている必要があります。[ 30 ]キャンディーシュガーが作られると、約6時間の作業で乾燥室には4つの鍋の粗糖から約150個のキャンディーポットが入ることになります。その後、乾燥室は清掃され、電源が切られ、ストーブの火が点火されます。[ 31 ]

砂糖塊や角砂糖が作られると、砂糖は充填室に運ばれました（画像参照：1793年の充填型）。ここで型に砂糖が充填されました。型は円錐形で、先端に穴が開いており、布で塞がれていました。[ 32 ]充填室では、型に砂糖が充填された後、部屋の隅から尖った方を下にして並べられました。型は互いに積み重ねられ、外側の列はプレフィックス・ヴォールツェッツェル（他の用途には使えなくなった壊れた型）で支えられました。[ 29 ]

翌日、型は上の階の一つに運ばれました。[ 33 ]ここで型の栓が外され、数日かけてシロップが漏れ出し、収集容器に集められました。その後、型は箱の上に置かれ、型の外側に付着した砂糖が削り取られて集められました。パンは型から丁寧に取り出されました。[ 34 ]

イギリスでは

グリーブ製糖工場の工場労働者、1918年11月
グリーブ製糖工場で砂糖をシャベルで入れる作業員たち

英国の砂糖精製産業は、1544年頃にロンドンに2つの砂糖精製所が設立されたことに始まります。これらは「シュガーハウス」としても知られていました。当初はアントワープとの激しい競争のため、成功は限定的でした。 1585年にアントワープが陥落した後、ロンドンの砂糖精製産業は拡大しました。[ 35 ] ブリストルで最初の砂糖精製所は1607年にロバート・アルドワースが単一のパンの精製所を設立したときに始まりました。[ 36 ]砂糖貿易と精製は18世紀のブリストルの繁栄の主な源泉となりました。一時期、ブリストルには約20の精製所がありました。[ 37 ]リバプールで最初の砂糖精製所は1667年に設立されました。[ 38 ]

スコットランドの砂糖精製産業は1667年に始まりました。1715年までには、大西洋岸のグラスゴーと北海沿岸のリースに精製所がありました。しかし、スコットランドの精製産業の真の中心地は、グラスゴーの外港グリノックに築かれました。この地に最初の砂糖精製所が1765年に設立されました。1826年までに5つの精製所が続きました。1869年までには、グリノックに14の精製所があり、最大の2つの精製所は1週間に14,000トンの砂糖を処理していました。さらに4つの精製所がクライド川沿いにあり、2つはリースにありました。[ 39 ]グラスゴーはサトウキビ製糖工場に必要な非常に重い機械の製造における重要な中心地でした。[ 40 ]これがおそらく、より軽量だが同等の機械を必要とした砂糖精製の中心地としてのグリノックの成長に貢献しました。

ロンドン、シルバータウンにあるASRのテイト＆ライル・テムズ製油所

1859年、ヘンリー・テイト（1819-1899）はリバプールの砂糖精製所の共同経営者となり、すぐに経営権を握った。1872年、彼の会社ヘンリー・テイト・アンド・サンズは同市にラブ・レーン製糖所を開設した。1878年にはイースト・ロンドンのシルバートンにテムズ製糖所を開設した。[ 41 ]エイブラム・ライル（1820-）は重要な船主となった。1865年、グリーブ製糖所の一部を買収したが、1881年に再び手放した。1883年、ロンドンにテムズ製糖所からわずか1.5マイルのプレイストウ製糖所を開設した。[ 42 ] 1921年、2つの会社が合併してテイト・アンド・ライルとなり、英国の砂糖の約50％を精製する会社となった。

第一次世界大戦後、イギリスの砂糖精製産業は衰退しました。戦争によって政府はサトウキビの輸入に完全に依存することの危険性に気づき、テンサイの栽培とテンサイ糖工場での加工が推進されました。1973年のイギリスの欧州連合加盟により、イギリスの精製産業はヨーロッパでの生産を優遇する欧州の法律に従わなければならなくなりました。2010年、テイト・アンド・ライル社は砂糖精製事業をアメリカン・シュガー・リファイニング社に売却し、同社はこれらの事業に社名を使用することを許可されました。[ 43 ]

ドイツでは

ドイツにおいて、ハンブルクは初期の砂糖精製の中心地であり、アムステルダムに匹敵するほどの規模を誇っていました。1727年までにハンブルクには約200の精製所（砂糖製造所として知られる）があり、ドイツ市場を独占していました。[ 44 ] 1830年から1850年にかけて、ハンブルクのこの産業はほぼ完全に壊滅しました。[ 45 ]ハンブルク最後のサトウキビ精製所は1848年に設立された砂糖製造所で、1885年に閉鎖されました。[ 46 ]

テンサイから砂糖を得る方法が発見された後、テンサイ糖を生産するための製糖工場が数多く設立されました。マクデブルク近郊には約400の製糖工場があり、ほぼすべての村に1つずつありました。1894年、これらの製糖工場はヒルデスハイム製糖所（Zücker Raffinerie Hildesheim）を設立し、そこでテンサイ糖が加工されました。1913年には、ドイツのテンサイ糖の63%が粗糖に加工され、別の製糖所で加工されたと推定されました。アメリカ合衆国ではこの割合はゼロでした。これは大きな混乱を引き起こしました。[ 47 ]

1938年、ヒルデスハイム製糖工場はブラウンシュヴァイクのツッカーラフィネリーを買収し、翌年閉鎖した。最終的に、粗糖工場の集中化により、（中央）製糖工場は不要になった。粗糖（ビート糖）工場は規模が大きくなりすぎたため、別の工場ではなく、敷地内で粗ビート糖を加工することが合理的になった。[ 48 ]

アメリカでは

ニューヨークのオールド・シュガー・ハウス、1830年頃

1833年、アメリカ合衆国の砂糖精製所の概要がまとめられました。[ 49 ]当時、真空蒸発法に切り替えていたのはわずか3つの精製所だけで、残りの精製所は依然として伝統的な方法に依存していました。[ 50 ]

1833年、フィラデルフィアには12の製糖所がありました。これらの製糖所は1400万ポンドの粗糖を処理できました[ 51 ]。キャンビー・アンド・ラヴァリングの製糖所は蒸気動力と真空釜を使用していましたが、もう1つの製糖所が加わろうとしていました[ 52 ] 。ヴァイン通りのJGスミス・アンド・サンの製糖所は広々としていて清潔でした。ブレッド通りのポール・ラジュス・アンド・カンパニーの製糖所はフランス式に切り替えていました。これは鎖で吊るした跳ね上げ釜を使用するもので、直火で蒸発させる場合、固定釜よりもはるかに効果的でした[ 17 ] 。

ニューヨークの製糖工場は約900万ポンドの粗糖を処理できました。そのうち半分強が精製糖、4分の1が粗糖、残りの4分の1が糖蜜になりました。[ 51 ]アーチボルド・アンド・デラフィールドの蒸気コングレス社は蒸気動力と真空パンを使用していました。[ 53 ]リバティ通りにあったティーマン・トビアス社は、オールド・シュガー・ハウスとして知られる建物に設立された裕福な会社でした。[ 10 ]メデイ・アンド・リッター社の製糖工場もまた立派なものでした。 [ 54 ]フランス式製糖工場では、蒸気は加熱には使用されていましたが、蒸発には使用されていませんでした。[ 55 ]

1833年、ボルチモアには9つの製糖所があった。かつてこれらの製糖所はキューバやブラジル産の900万～1000万ポンドの粗糖を精製していたが、1833年にはボルチモアの製糖所は深刻な問題を抱え、処理量はわずか200万ポンド程度にとどまった。大きな蒸気・真空工場が焼失し、再建されていなかった。コンコード通りにあったGW・H・ミラーの製糖所は依然として好調だった。フェデラル・ヒル近郊からの豊富な淡水と粘土の恩恵を受けていた。[ 18 ]ボストンにはドーン氏、アンドリュース氏、ホワイト氏の3人が所有する製糖所が3つあった。セーラムの製糖所と合わせて、これら3つで約200万ポンドの粗糖が処理されていた。[ 15 ]

西に向かうにつれて、ニューオーリンズの製糖工場はむしろ異例な存在となりました。周囲にはサトウキビ農園が数多く存在していたからです。ニューオーリンズ製糖工場は大規模な施設で、約100人の従業員を雇用していました。真空釜と蒸気動力を用いていました。[ 56 ]ニューオーリンズには、旧来の製法を用いた小規模な製糖工場もありました。シンシナティには、ニューオーリンズ産の粗糖に依存していた経営難の製糖工場がありました。[ 57 ]

1974年にはアメリカに29の砂糖精製工場があった。[ 58 ]

粗糖加工

粗糖の保管

製糖工場における原料糖の貯蔵
サトウキビ精製プロセス 米国 1974

粗糖は製糖工場と製糖工場の両方で数ヶ月間貯蔵されることがあります。貯蔵中、粗糖の結晶は製糖工場の最終結晶化工程で残った糖蜜の薄い膜に囲まれています。この糖蜜の膜は微生物の増殖を促し、貯蔵に伴う品質低下につながります。[ 59 ]

親和

砂糖の純度は極性によって測定され、これはショ糖の割合を反映します。今日では、多くの製糖工場は極性が非常に高い砂糖を購入しているため、アフィニテーション工程を省略できます。

精製工程の目的は、粗糖結晶の周囲に残っている糖蜜の膜やコーティングを除去し、結晶の溶解を最小限に抑えることです。粗糖はミキサーに投入されます。ミキサーは通常、長さ約35フィート、幅約3フィート、深さ約4フィートのトラフです。ここで精製シロップと混合され、糖度約92の「マグマ」と呼ばれる混合物が形成されます。マグマはミキサーから出て、異物や固い塊を捕らえる格子を通ってミキサーに入ります。[ 60 ]ミキサーは通常、長さ37.5フィート、幅3フィート4インチ、高さ8フィート6インチです。ここでマグマは混合され、43～60℃の温度で加熱されます。ミキサーの底部には遠心分離機へのシュートがあります。[ 61 ]

遠心分離機では、シロップは遠心分離機の側面にある保持スクリーンを通して押し出され、マグマから分離されます。これにより、結晶は遠心分離機内に残り、残留シロップ膜も残ります。この膜は、バスケットに入ったままの結晶を熱湯（82℃以上）で洗浄することで除去されます。洗浄された結晶は、遠心分離機から押し出されます。[ 61 ]

この「アフィニション糖」は溶解炉に運ばれます。溶解炉は通常、直径12フィート、高さ6フィートの円形タンクです。ここで砂糖は高純度の淡水と混合され、パドルで撹拌されます。[ 62 ]この混合物は蒸気で加熱され、淡水に含まれる結晶が溶けて、一般に溶融液と呼ばれる液体になります。[ 63 ]

精製

精製工程は、清澄化と脱色の組み合わせから構成される。すべての清澄化処理には、溶融液を熱い石灰乳（水酸化カルシウムの懸濁液）と混合することが含まれる。[ 64 ]この処理により、硫酸塩、リン酸塩、クエン酸塩、シュウ酸塩などの多価陰イオン（カルシウム塩として沈殿する）や、タンパク質、サポニン、ペクチンなどの大きな有機分子（多価陽イオンの存在下で凝集する）など、多くの不純物が沈殿する。さらに、アルカリ性条件により、単糖であるグルコースとフルクトース、およびアミノ酸であるグルタミンが化学的に安定なカルボン酸に変換される。これらの糖とアミンを処理せずに放置すると、最終的にスクロースの結晶化が阻害される。[ 65 ]最も重要な清澄化プロセスは炭酸化とリン酸化である。[ 64 ]

炭酸化処理では、二酸化炭素をアルカリ性の砂糖溶液に吹き込み、石灰を炭酸カルシウム（チョーク）として沈殿させます。チョーク粒子は不純物を吸着し、他の不純物を吸収します。循環プロセスによってチョーク粒子は大きく成長し、重い粒子がタンク（清澄槽）で沈殿する自然な凝集が起こります。最後に二酸化炭素をさらに追加すると、溶液からより多くのカルシウムが沈殿します。これを濾過すると、「シンジュース」と呼ばれる、よりきれいな黄金色の薄茶色の砂糖溶液が残ります。[ 66 ]

リン酸塩処理を施す場合、溶融液を60～70℃に加熱し、少量のリン酸を加える。混合物は直ちに石灰処理され、pH7.0～8.0に調整される。その後、片方の端から清澄槽に入り、通過中に88℃まで加熱される。これによりリン酸カルシウムの凝集沈殿物が形成され、不純物の一部を捕捉し、残りの不純物を吸収する。この沈殿物はタンクの上部に浮上し、パドルによって掬い取られる。[ 64 ]

脱色は炭酸化とリン酸化の両方の後に行われ、両方とも細かく分散した粒子状物質を濾過することによって終了します。[ 64 ]濾過された澄明液はいくつかの方法で脱色できます。[ 67 ]骨炭は、焼結した牛の長い骨で構成されています。[ 68 ]脱色を達成するだけでなく、コロイド状物質とかなりの量の灰も除去します。活性炭(GAC) 自体は色のみを除去します。どちらも通常、直径約 10 フィートで高さ 20～25 フィートの円筒形の塔に入れて使用され、その中で液体はゆっくりと濾過されます。一部の最新のプラントでは、イオン交換樹脂を備えたやや小さなシリンダーを使用しています。これらははるかに高速に動作します。

蒸発

脱色された液体は、蒸発器に送られます。これは蒸気で加熱され、真空状態に置かれた密閉容器です。基本的な原理は、ジュースは減圧下で沸点よりも高い温度で蒸発器に入るか、またはこの温度まで加熱されることです。これによりフラッシュ蒸発が起こり、多重効用蒸発による濃縮が可能になります。1970年代、アメリカの砂糖精製業者は一般的に二重効用または三重効用蒸発を使用していました。[ 69 ]

その結果、「濃厚ジュース」が生まれます。これは重量比で約60%がショ糖で、メープルシロップに似た外観をしています。また、紫外線殺菌も行われます。濃厚ジュースはタンクに貯蔵し、後工程で処理することで、結晶化プラントの後工程への負荷を分散させることができます。

結晶

真空パン
回収製品用連続糖遠心分離機

濃縮果汁は、他の工程から回収された低品位の結晶糖と溶融炉で混合され、濾過されて「標準液」となる。結晶化段階は、標準液を通常76ブリックスの真空パンに供給することから始まる。[ 70 ]これらのパンは基本的に単効用蒸発器であり、独自の真空源と凝縮器を備えている。[ 71 ]

砂糖結晶を成長させるには、砂糖溶液を過飽和状態にする必要があります。過飽和状態には3つの段階があり、これはショ糖濃度と温度によって決まります。準安定段階では既存の結晶が成長しますが、新しい結晶は形成されません。 [ 72 ]種結晶を使用し、真空容器を準安定状態に保つことで、均一な大きさの結晶が生成されます。

種結晶は、通常、粒径と量が既知のスラリーとしてパンに投入されます。最初の結晶が確立されると、標準液がパンに供給され、結晶が成長して目的のサイズに達するまで、さらに成長が続けられます。

得られた砂糖の結晶とシロップの混合物は、フランス語で「煮詰めた塊」を意味する「マスキット」と呼ばれます。シロップは母液[ 73 ]と呼ばれます。これは、結晶がこの液体から成長するためです。1つの鍋に含まれるマスキットの量はストライクと呼ばれます。[ 71 ]

マスキットは遠心分離機に送られ、遠心力によって結晶がシロップから分離されます。結晶は遠心分離機に残り、残ったシロップを取り除くために熱湯で洗浄されます。純粋な結晶糖は遠心分離機から取り出され、乾燥冷却機に送られます。[ 71 ]

1回のマスキットは通常4回のストライク、つまり最初の1回目と3回目の再溶解に繋がります。[ 71 ]これは、最初のストライクで残ったシロップ（ファーストジェットまたはファーストシロップと呼ばれる[ 74 ] [ 70 ]）を別の鍋に移すことで行われます。2回目のストライクでさらに多くの結晶が生成され、さらにジェット2も生成されます。ジェット3とジェット4のシロップは、ソフトシュガーの製造[ 70 ]やアフィニテーションによく使用されます。[ 71 ]

顆粒化

グラニュー糖は、個々の砂糖粒が凝集していない砂糖です。これは乾燥によって実現されます。乾燥機または造粒機は、通常、直径1.5～2.4m、長さ7.6～11mの水平回転ドラムです。これらのドラム内では、蒸気加熱空気が結晶から水分を除去し、水分含有量を約1%から0.02%以下に減少させます。造粒機は結晶同士を分離する役割も担います。結晶はその後、冷却機に送られます。乾燥と冷却を組み合わせた機械もあります。[ 71 ]

白砂糖の保管

完成品は大型のコンクリート製または鋼鉄製のサイロに保管されます。産業顧客にはバルク、大型袋、または25～50kg（55～110ポンド）入りの袋で出荷され、小売業者には消費者サイズの包装で出荷されます。

乾燥した砂糖は、粉塵爆発の可能性があるため、慎重に取り扱う必要があります。例えば、 2008年にジョージア州ポートウェントワースで発生した砂糖精製工場の粉塵爆発では、13名の死者が出ました。

副産物

  • 糖蜜– 粗糖の結晶化によって生じる、濃い色の糖分を多く含む副産物
  • バガス– ジュース抽出時に生じる繊維質の副産物
牛の飼料補助として使用されるテンサイ糖蜜

北米の多くの道路管理者は、冬季の道路管理作業において、脱糖ビート糖蜜を融氷剤または凍結防止剤として使用しています。糖蜜はそのまま使用することも、[ 75 ]液体塩化物と混合して路面に散布することも、道路に散布された塩を処理するために使用することもできます。[ 76 ]糖蜜は腐食を抑制し、塩と塩水の混合物の凝固点を下げるため、低温でも融氷剤の効果を維持するため、道路塩単独よりも有利です。[ 75 ]岩塩に液体を加えることで、岩塩の跳ね返りや飛散が抑えられ、必要な場所に留まり、塩が溶解し始めるまでの活性化時間が短縮されます。[ 76 ]

砂糖精製工場の工場自動化

他の多くの産業と同様に、製糖工場でも近年、工場の自動化が積極的に推進されてきました。生産プロセスは通常、中央プロセス制御システムによって制御され、ほとんどの機械とコンポーネントが直接制御されています。製糖工場の遠心分離機など、特定の特殊な機械については、セキュリティ上の理由から分散型PLCが使用されています。[ 77 ]

参考文献

  1. ^ a bミッチェル 2004、p. 10。
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参考文献

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