Сахарный завод и процесс производства белого сахара.

Введение

Завод, перерабатывающий сырой сахар в белый сахар.

Сахарный завод – это предприятие, перерабатывающее сырой сахар из тростника или сахар, полученный из свеклы, в белый рафинированный сахар. Традиционно сахарные заводы производят сырой сахар, который содержит мелассу, придающую ему более темный цвет (и примеси) по сравнению с белым сахаром, обычно потребляемым в быту и используемым в качестве ингредиента в безалкогольных напитках и продуктах питания. Сырой тростниковый сахар не требует рафинирования, чтобы быть съедобным. Его рафинируют по причинам, связанным со здоровьем, цветом и необходимостью чистого вкуса сахара. Сырой сахар стабилен при транспортировке и может быть доставлен с сахарных мельниц в места переработки для получения белого сахара. Сахарные заводы часто производят частично рафинированный продукт, известный как "Плантационный белый", для местного рынка, но он уступает по качеству белому сахару, производимому на рафинадных заводах. Из свеклы также можно производить сырой сахар, однако он обладает неприятным вкусом. В процессе производства свекловичного сахара нет отдельного этапа получения сырого сахара; сахарный экстракт из свеклы после очистки сразу кристаллизуется в белый сахар.

Обзор

Судя по всему, искусство рафинирования сахара возникло в персидском Хорасане. Затем венецианцы изготовили примитивную форму рафинированного сахара, напоминавшую сахарную патоку. К концу XVI века искусство очистки сахара распространилось в Германию, а через 50 лет голландцы открыли свои рафинады, которые вскоре стали доминировать на европейском рынке. Риски, связанные с крупными рафинадами, стимулировали развитие страховой индустрии. В раннюю Новую эпоху (1500–1800 гг.) процесс рафинирования сахара состоял из нескольких стандартных этапов. Сначала сырой сахар помещали в медный котел и смешивали с бычьей кровью и известковой водой. Затем смесь оставляли на ночь для растворения. Утром под котлом разводили огонь. Альбумин крови затем коагулировал и захватывал механические примеси сахара, образуя пену, которую постоянно удаляли. Кипячение продолжали до тех пор, пока образец смеси не становился прозрачным. Затем его быстро уваривали до консистенции, позволяющей формировать нити между пальцами. После этого огонь убавляли. Вторым этапом было гранулирование. Для этого сироп переливали в сосуд, называемый охладитель, где его перемешивали деревянными веслами до образования гранул. Третьим этапом было помещение гранулированного сахара в формы. Первые рафинады располагались в прибрежных городах западной Европы. Они не обязательно должны были находиться в портовом городе, поскольку в то время товары обычно перегружали с корабля на баржу перед доставкой в пункт назначения. Рафинады часто располагаются в регионах с высоким потреблением сахара, таких как Северная Америка, Европа и Япония. С 1990-х годов многие современные рафинады были построены на Ближнем Востоке и в Северной Африке, например, в Дубае, Саудовской Аравии и Алжире. Крупнейшей в мире компанией по рафинированию сахара является American Sugar Refining с предприятиями в Северной Америке и Европе.

Сахарные заводы как тип здания

Сахарные заводы, построенные примерно с 1500 по 1800 год н.э., не требовали специально возведенных зданий. В идеале они располагались на широкой улице вдоль широкого канала с хорошим причалом, чтобы ресурсы можно было недорого доставлять баржами и по суше. Рафинад также должен был быть несколько обособлен от других строений. Для сушки продукта и предотвращения его отсыревания, особенно летом, требовался ветер. Кроме того, дымоходы должны были значительно возвышаться над окружающими зданиями. Примерно с 1800 года промышленная революция изменила процесс переработки, внедрив паровую энергию и разнообразные машины. Это привело к строительству специализированных зданий, которые можно было узнать по большому количеству очень низких этажей. Рафинады до 1800 года были подробно описаны в Нидерландах, поскольку Нидерландская республика долгое время доминировала в торговле и переработке сахара. В Голландии идеальный рафинад имел длину не менее 150 рийнландских футов (0,3140 м) и ширину 30 футов. Склад рафинада располагался со стороны улицы/канала. Он должен был быть не менее 30 футов в ширину, 40 футов в длину и 20 футов в высоту, с достаточным количеством естественного света и двумя дверями шириной 10 футов для прохода бочек весом 2000-3000 фунтов. На складе требовался полиспаст для вертикальной транспортировки и весы для взвешивания грузов весом не менее 1800 фунтов. В идеале склад и рафинад были бы отдельными зданиями, но из-за высоких цен на недвижимость в Голландии это было редкостью. Рафинад часто располагался непосредственно за складом в одном здании. Ближе всего к складу находилось хранилище сырья. Здесь было 4 помещения/ящика для хранения различных видов сырого сахара, который подавался в ящики с первого этажа. Каждый из них был длиной 6 футов и шириной 12–14 футов, что означало, что часть рафинада, предназначенная для хранения сырого сахара, имела длину около 30 футов и такую же ширину, как и все здание, то есть не менее 30 футов. В оставшихся 16–18 футах ширины находились различные инструменты и предметы, такие как корзины для удаления пены. Рядом с первым ящиком в потолке и на всех этажах над ним было отверстие для вертикальной транспортировки грузов с помощью веревки. На первом этаже располагался склад для извести, который был такого же размера, как и варочные котлы, чтобы обеспечить достаточное количество извести для работы рафинада в течение 3–4 месяцев. За хранилищем сырья находилась сушилка, также называемая сушильной печью или духовкой. Одно или два помещения использовались для сушки сахарных головок, еще два – для изготовления конфет. Эти сушильные помещения были длиной 10 футов, шириной 12 футов и высотой 30 футов. В каждом из них находилась железная печь, работающая на угле, облицованная кирпичом и загружаемая снаружи помещения. Часть рафинада, где фактически происходила переработка, находилась за сушилкой. Здесь располагались медные котлы, называемые варочными котлами (ziedpannen), в которых варился сахар. Большинство голландских рафинадов имели четыре варочных котла, многие – три, и лишь немногие – два. Если их было четыре, то эти котлы занимали длину не менее 25 футов. Каждый котел опирался на кирпичный свод, под которым находилась собственная печь. Расположение этих котлов было выбрано в задней части рафинада, чтобы обеспечить максимальное количество света и минимальное сквозняк. Свет поступал с заднего фасада здания, который выходил на открытое пространство длиной около 25 футов, где хранились земля и уголь. Под рафинадом проходила свинцовая труба, позволявшая закачивать свежую воду, которая в Амстердаме доставлялась баржей (schuitwater) к задней части здания. В той же части здания, где находились варочные котлы, располагались два известковых резервуара. Они должны были быть заложены на глубину не менее 30 футов и возвышаться на 4 фута над уровнем земли. Их размеры составляли 9 на 6 футов, и они располагались напротив варочных котлов. За известковыми ящиками находились ящики для пены высотой 8–9 футов. Напротив первых варочных котлов (считая от улицы) находился резервуар для осветленного сока (klaarselketel). Он находился примерно в 4 футах над землей и мог вместить около 8 9000 фунтов осветленного сахара. Промышленные сахарные рафинады после 1800 года характеризовались использованием силы тяжести для транспортировки сахара вниз по зданию в процессе нескольких этапов переработки. В сочетании с некоторыми другими особенностями это привело к появлению узнаваемого типа здания сахарного рафинада 19-го века. Примерами являются здания: Domino Sugar Refinery, Boston Sugar Refinery, Amsterdamsche Stoom Suikerraffinaderij, Wester Suikerraffinaderij и Nederlandsche Suikerraffinaderij.

The sugar refineries that were built from about 1500 AD to 1800 did not require purpose built buildings. Ideally, they were located on a broad street along a broad canal with a good quay, so resources could be brought in at low cost by barge and by road. The refinery also had to stand somewhat free from other buildings. It required wind to dry the produce and to keep it from sweating, especially in Summer. The chimneys also had to significantly stick out above the surrounding buildings. From about 1800 the Industrial Revolution changed the refining process by introducing steam power and all kinds of machinery. It led to the construction of specialized building that could be recognized by having a large number of very shallow floors. The pre 1800 refinery was extensively described in the Netherlands, because the Dutch Republic dominated the trade in and refining of sugar for a long time. In Holland, the ideal refinery was at least 150 Rijnland feet (0.3140 m) long and 30 feet wide. The warehouse of the refinery would be on the street/canal side. It had to be at least 30 feet wide, 40 feet long and 20 feet high, with enough natural light and two 10 feet doors to let pass 2000 3000 pound barrels. The warehouse needed a windlass for vertical transport and a scale to weigh at least 1,800 pounds. Ideally, the warehouse and the refinery were separate buildings, but with the high real estate prices in Holland, this was rare. The refinery was often directly behind the warehouse in the same building. Closest to the warehouse was the storage for raw materials. Here, there were 4 rooms/boxes to store different kinds of raw sugar, which was fed into the boxes from the first floor. These were each 6 feet long and 12–14 feet wide, making that the raw sugar storage part of the refinery was about 30 feet long, and as wide as the total building, i. e. at least 30 feet. In the 16–18 feet of width that was left there were all kinds of tools, and things like baskets to move the scum. Near the first box, there was a hole in the ceiling and all the floors above, in order to transport goods vertically by rope. On the first floor, there was a storage for lime, which was the same size as the pans, so enough lime could be stored to operate the refinery for 3–4 months. Behind the storage for raw materials was the drying house, also called drying stove or oven. One or two houses were for drying the sugar loaves, two more were for making candy. These drying rooms were 10 feet long, 12 feet wide and 30 feet high. Each contained an iron stove burning on coal. It was set in brick, and fed from outside the room. The part of the refinery where the actual refining took place was behind the drying house. Here were the copper boilers called pans (ziedpannen) where the sugar was boiled. Most of the Dutch refineries had four pans, many had three, and only a few had two. If there were four, these pans occupied a length of at least 25 feet. Each pan rested on a brick vault under which was its own stove. The location of these pans was in the rear of the refinery in order to have as much light as possible, and as little draft as possible. The light came from the rear façade of the building, which ended on an open space of about 25 feet long. Here earth and coal were stored. Below the refinery was a lead tube that allowed to pump fresh water that, in Amsterdam, was brought by barge schuitwater to the rear of the building. The same part of the building that contained the pans also contained the two lime cisterns. These had to be founded at least 30 feet deep and stood 4 feet above ground level. They were 9 by 6 feet and stood opposite the pans. Behind the lime boxes were the scum boxes of 8–9 feet high. Opposite the first pans (counted from the street) was the cleared juice cistern klaarselketel. It was about 4 feet above ground and could contain about 8 9000 pounds of cleared sugar. The post 1800 industrial sugar refinery was characterized by using gravity to transport sugar downwards through the building as it went through several refining steps. In combination with some other features, this led a recognizable type of 19th century sugar refinery building. Examples were buildings of: the Domino Sugar Refinery, the Boston Sugar Refinery, the Amsterdamsche Stoom Suikerraffinaderij, the Wester Suikerraffinaderij and the Nederlandsche Suikerraffinaderij.

История процесса переработки

В 1793 году также подробно описан процесс рафинирования. В 1833 году другое описание называло его «Старый, или немецкий метод, с использованием крови, яиц, глины и т. д.». В то время на рафинадах производили различные виды сахара. Сахар-рафинад был самого высокого качества. Далее следовал кусковой сахар, затем сахар-бастард. Сахар-бастард изготавливался из отходов при производстве сахара-рафинада и кускового сахара. Его обычно измельчали и продавали в виде сахарной пудры. Сахарные конфеты состояли из очень крупных кристаллов, образованных вокруг нитей. Он был либо белым, либо коричневым, в зависимости от качества используемого сахара. Первый этап, примерно соответствующий очистке, заключался в заполнении чанов свежей водой и небольшим количеством известковой воды. Затем в чан добавляли сырой сахар. Чаны имели упор, который занимал от 33 до 40% окружности передней части чана и был высотой около двух футов. После заполнения нижней части чана упор фиксировался, чтобы можно было продолжить наполнение. Затем смесь оставляли на ночь для растворения сахара. На следующее утро под чаном разводили огонь и смесь медленно нагревали. Её регулярно перемешивали, чтобы сахар не пригорал к чану. Перемешивание уменьшали, когда сахар полностью растворялся. Когда сахар почти достигал точки кипения, огонь почти гасили. Во время нагрева известь связывала примеси и образовывала затвердевшую пену, которую удаляли шумовкой, напоминающей перфорированную лопату с ручкой длиной 6–8 футов. Как только это было сделано, в сахарную смесь добавляли раствор яиц в воде. Это делалось ради яичного белка или альбумина, который связывал больше примесей. Это приводило к образованию большего количества пены, которую удаляли. Это повторялось 5–6 раз, пока на поверхности не появлялся белый слизистый слой вместо пены. Раствор тогда называли «клаарсель» (klaarsel), что означало «очищенный». Здесь «чистый» также означало «прозрачный». Для очистки очень грубого сахара использовали грунтовые воды, больше извести и больше яиц. Общее количество используемых яиц могло достигать 400–500 в день, что стоило до четырех гульденов за сотню зимой. Добавление свежей воловьей крови могло помочь дополнительно осветлить сахар, но её часто использовали несвежей, в качестве альтернативы дорогим яйцам. Это приводило к порче сахара, а в Голландии – к официальному, хотя и неэффективному, запрету на её использование. Второй этап заключался в фильтрации и хранении очищенной жидкости. Для этого её перекачивали по медной трубе (или желобу), заканчивающейся над фильтром, установленным над цистерной для очищенного сока. Фильтр представлял собой кусок ткани в корзине, который задерживал такие вещи, как яичная шелуха, гвозди, куски дерева и т. д. В то время цистерна для очищенного сока просто называлась цистерной. Она также служила для хранения очищенного сока, пока очищались первые две чаны. Третий этап соответствовал выпариванию. Небольшие порции очищенного сока подавали в первую чану, которую доводили до кипения сильным огнем. Примерно через 12–30 минут выпаривание приводило к достижению жидкостью необходимой вязкости. В Голландии быстрое выпаривание было заметно только при производстве сахарных конфет. Тест на то, может ли жидкость образовывать нити между пальцем и большим пальцем, определял, когда сахар был «готов». Первым вариантом продолжения рафинирования было сливание оставшейся воды под действием силы тяжести, что приводило к получению сахара-рафинада, кускового сахара или сахара-бастарда. Другой вариант заключался в выпаривании оставшейся воды нагревом, что приводило к получению сахарных конфет. Четвертый этап – охлаждение – не применялся к сахарным конфетам. Для сахара-рафинада в качестве охлаждающих чанов использовались третья или четвертая чаны. Для кускового сахара для охлаждения использовались три чана. Как только чан с сахаром был «готов» (то есть сварен), его переносили в охлаждающую чану. Когда он достаточно остывал, сахар образовывал корку. В идеале, следующая партия сваренного сахара была готова в этот момент и затем добавлялась в охлаждающую чану. Охлаждающую чану можно было заполнить до пяти партий. См. также грануляцию выше. Заполнение форм было пятым этапом. Сахарные конфеты делали, высушивая сахар на огне. Для этого его доставляли в сушильную комнату с помощью ковша. Там сахар помещали в конфетные горшки. Операция по загрузке сахара в ковши и заполнению горшков занимала около двух-трех минут. В идеале, ко второму чану к этому времени был готов к заполнению ковшей. Если делали сахарные конфеты, в сушильной комнате могло находиться около 150 горшков конфет, изготовленных из сырого сахара с четырех чанов после примерно 6 часов работы. Затем сушильную комнату очищали, закрывали и разжигали огонь в её печи. Если делали сахар-рафинад или кусковой сахар, сахар переносили в формовочную комнату, см. изображение: Заполнение форм в 1793 году. Там заполняли формы. Они имели коническую форму с отверстием на кончике, которое закрывали куском ткани. В формовочной комнате заполняли формы, а затем ставили их на острый конец, начиная от угла комнаты. Затем их складывали друг на друга, а внешние ряды поддерживали обломками форм (voorzetsels), то есть сломанными формами, которые не годились для других целей. На следующий день формы переносили на один из верхних этажей. Там удаляли пробку из форм, и в течение нескольких дней сироп вытекал и собирался в сборные горшки. Затем формы ставили на ящик, где соскребали сахар, прилипший к внешней стороне формы, и собирали его. Сахарные головы аккуратно вынимали из форм.

The refining process was also extensively described in 1793. In 1833 another description referred to it as 'The old, or German Method, by Blood, Eggs, Clay etc. At the time refineries produced different kinds of sugar. Loaf sugar was the highest quality. Next came lump sugar, followed by bastard sugar. Bastard sugar was made from the drainings of loaf and lump sugar. It was generally ground and sold as powder sugar. Sugar candy consisted of very large crystals formed around threads. It was either white or brown, depending on the quality of the sugar that was used. The first step, roughly equal to purification, was to fill the pans with fresh water and some lime water. Next raw sugar was put into the pan. The pans had a brace, which was a part of the front of the pan which occupied between 33 and 40% of its circumference, and was about two feet high. After the lower part of the pan had been filled, the brace was fixed in place to allow further filling. The mixture would then be left to stand during the night to dissolve the sugar. On the morrow, the fire below the pan was lit, and the mixture was slowly heated. It was regularly stirred to prevent the sugar from attaching to the pan. Stirring was decreased when the sugar had completely dissolved. When the sugar had almost reached the boiling point, the fire was almost extinguished. During heating the lime bound to impurities and formed a solidified scum, which was removed with a skimmer, resembling a perforated spade, with a 6–8 feet long handle. As soon as this was done a solution of eggs in water was plunged into the sugar mixture. This was done for the egg white or albumen, which bound more impurities. This led to more scum being scraped off. This was repeated 5 6 times, till a white slimy layer appeared on the surface instead of more scum. The solution was then called klaarsel for being cleared. Here clear also meant transparent. For purifying very rough sugar, ground water was used, and more lime and more eggs. The total use of eggs could be 400 or 500 a day, costing up four guilders for 100 in the winter. Adding fresh blood of oxen could help to further clarify sugar, but it was often used when not fresh, and as an alternative to expensive eggs. This led to rotten sugar, and in Holland it led to an official, but ineffective ban of its use. The second step was to filter and store the cleared liquor. For that it was brought to the cleared juice cistern by feeding it into a copper tube (or trough) that ended above a filter that was placed over the cistern. This filter was a piece of cloth in a basket and caught things like egg scales, nails, pieces of wood etc. At the time, the cleared juice cistern, was simply called cistern. It also served to hold the cleared juice while the first two pans were cleaned. The third step was equal to evaporation. Small portions of the clarified juice were fed to the first pan, which was brought to boil by a brisk fire. In about 12–30 minutes, evaporation would lead the liquor to attain its requisite degree of viscosity. In Holland fast evaporation was obvious only for sugar candy. The test whether the liquor could form threads between one's finger and thumb determined when the sugar was 'done'. The first option to continue refining was to drain off the remaining water by using gravity, which would result in loaf, lump or bastard sugar. The other option was to evaporate the remaining water by heat, resulting in Sugar candy. The fourth step cooling, was not applicable to sugar candy. For loaf sugar the third or fourth pan were used as cooling pans. For lump sugar three pans were used for cooling. As soon as a pan of sugar was 'done' (i. e. boiled), it was transferred to a cooling pan. when it had sufficiently cooled, the sugar would form a crust. Ideally, the next batch of boiled sugar was done at this exact moment and was then added to the cooling pan. A cooling pan could be filled with up to five batches. Also see granulation above. Filling the molds was the fifth step. Sugar candy was made by drying the sugar by heat. For this it was brought to the drying house by transport bucket. Here the sugar was put in candy pots. The operation to put the sugar in the transport buckets and to fill the pots could take about two three minutes. Ideally, the second pan was by then ready to fill the transport buckets. If candy sugar was made, the drying room could contain about 150 pots of candy made from the raw sugar of four pans after about 6 hours of work. The drying room was then cleaned, shut off, and the fire in its stove was lit. If sugar loaves or lump sugar was made, the sugar was brought to the filling room, see image: Filling molds in 1793. Here, the molds were filled. These had a conical shape with a hole in the tip, which was stopped by a piece of cloth. In the filling room, the molds were filled and then placed on their pointy end, starting in a corner of the room. They were then stacked up to each other while the outer rows were supported by prefixes voorzetsels, i. e. broken molds that were not fit for any other purpose. The day after, the molds were brought to one of the upper floors. Here the stop of the forms was removed, and over a few days syrup leaked out and was gathered into collection pots. The forms were then put on top of a box, where sugar that stuck to the outside of the form was scraped off and collected. The loaves were carefully ticked out of the molds.

В Соединенном Королевстве

Британская сахарная промышленность началась примерно в 1544 году, когда в Лондоне были основаны два сахарных завода. Они также были известны как «сахарные дома». Поначалу их успех был ограничен из-за сильной конкуренции со стороны Антверпена. После падения Антверпена в 1585 году сахарная промышленность в Лондоне расширилась. Первый сахарный завод в Бристоле был основан в 1607 году, когда Роберт Олдворт основал завод с одной варочной установкой. Торговля сахаром и его переработка стали главным источником процветания Бристоля в XVIII веке. В Бристоле когда-то насчитывалось около 20 сахарных заводов. В Ливерпуле первый сахарный завод был основан в 1667 году. Сахарная промышленность Шотландии началась в 1667 году. К 1715 году сахарные заводы появились на атлантическом побережье в Глазго и на побережье Северного моря в Лейте. Однако настоящий центр шотландской сахарной промышленности сформировался в порту Гриннок, пригороде Глазго. Здесь в 1765 году был основан первый сахарный завод. До 1826 года последовали еще пять. К 1869 году в Гринноке было 14 сахарных заводов, два крупнейших из которых перерабатывали 14 000 тонн сахара в неделю. Еще четыре сахарных завода располагались на реке Клайд, а два — в Лейте. Глазго был важным центром производства тяжелого машинного оборудования, необходимого для сахарных фабрик, перерабатывающих тростниковый сахар. Вероятно, это способствовало росту Гриннока как центра сахарной промышленности, для которой требовалось более легкое, но сопоставимое оборудование. В 1859 году Генри Тейт (1819–1899) стал партнером на сахарном заводе в Ливерпуле, который вскоре взял под свой контроль. В 1872 году его компания Henry Tate & Sons открыла сахарный завод Love Lane в том же городе. В 1878 году был открыт Темзовский сахарный завод в Сильвертауне, в Восточном Лондоне. Абрам Лайл (1820–) стал крупным судовладельцем. В 1865 году он приобрел часть сахарного завода Glebe, но покинул его в 1872 году. В 1883 году он открыл сахарный завод Plaistow в Лондоне, всего в 2,4 километрах от Темзовского сахарного завода. В 1921 году обе компании объединились, образовав Tate & Lyle, компанию, которая перерабатывала около 50% сахара в Великобритании. После Первой мировой войны британская сахарная промышленность пришла в упадок. Война заставила правительство осознать опасность полной зависимости от импорта тростникового сахара, поэтому было стимулировано выращивание сахарной свеклы и ее переработка на сахарных заводах. В 1973 году вступление Великобритании в Европейский союз означало, что британская сахарная промышленность должна была соответствовать европейскому законодательству, которое поддерживало производство в Европе. В 2010 году Tate & Lyle продала свой сахарный бизнес компании American Sugar Refining, которой также было разрешено использовать это название для своей деятельности.

The British refining industry started in about 1544, when two sugar refineries were established in London. These were also known as 'sugar houses'. At first, their success was limited because of the strong competition from Antwerp. After the fall of Antwerp in 1585, the sugar refining industry in London expanded. The first sugar refinery in Bristol was started in 1607, when Robert Aldworth founded a single pan refinery. Sugar trade and refining would become the main source of prosperity for Bristol in the 18th century. At one time, there were some 20 refineries in Bristol. In Liverpool, the first sugar refinery was established in 1667. The sugar refinery industry in Scotland started in 1667. By 1715 there were refineries on the Atlantic coast in Glasgow and on the North Sea coast in Leith. However, the real center of the Scottish refining industry would be established in Glasgow's outport Greenock. Here, the first sugar refinery was established in 1765. Up till 1826 five others followed. By 1869 there were 14 sugar refineries in Greenock, with the two largest processing 14,000 tons of sugar per week. Four more sugar refineries were also located on the River Clyde, and two were in Leith. Glasgow was an important center for the production of the very heavy machinery required for cane sugar mills. This probably contributed to the growth of Greenock as a center for sugar refining, which required lighter, but comparable machinery. In 1859 Henry Tate (1819–1899) became a partner in a sugar refinery in Liverpool, which he soon came to control. In 1872 his company Henry Tate & Sons opened the Love Lane refinery in the same city. In 1878 it opened the Thames Refinery at Silvertown in East London. Abram Lyle (1820–) became an important ship owner. In 1865 he bought part of the Glebe Sugar Refinery, but left it again in 1872. In 1883 he opened the Plaistow Refinery in London, only 1.5 miles from the Thames Refinery. In 1921 the two companies merged to become Tate & Lyle, a company that refined about 50% of the UK's sugar. After World War I, the British Sugar refining industry went downhill. The war made the government see the dangers of completely relying on cane sugar imports, and so the cultivation of sugar beet, processed in beet sugar factories was promoted. In 1973 the accession of the UK to the European Union meant that the British refining industry had to deal with European legislation, which favored production in Europe. In 2010 Tate & Lyle sold its sugar refining business to American Sugar Refining, which was also allowed to use the name for these activities.

В Германии

В Германии Гамбург был одним из первых центров сахарных рафинадов, соперничая по значимости с Амстердамом. К 1727 году в Гамбурге насчитывалось около 200 рафинадов (известных как Zuckersiederei), доминировавших на немецком рынке. С 1830 по 1850 год эта гамбургская промышленность была почти полностью уничтожена. Последним сахарным рафинадом Гамбурга была Dampfzuckersiederei von 1848, закрывшаяся в 1885 году. После открытия процесса получения сахара из сахарной свеклы было основано множество сахарных заводов для производства сырого свекловичного сахара. Вблизи Магдебурга их насчитывалось около 400, почти в каждой деревне по одному. В 1894 году эти заводы по производству сырого сахара основали сахарный рафинад Hildesheim Sugar Refinery Zücker Raffinerie Hildesheim, который перерабатывал их сырой свекловичный сахар. В 1913 году оценивалось, что 63% немецкой сахарной свеклы перерабатывалось в сырой сахар, который затем перерабатывался на отдельном сахарном рафинаде. В Соединенных Штатах этот показатель был равен нулю, что вызывало значительную путаницу. В 1938 году Hildesheim Sugar Refinery приобрела Zuckerraffinerie Braunschweig и закрыла ее в следующем году. В конечном итоге концентрация заводов по производству сырого сахара привела к тому, что (центральные) рафинады стали ненужными. Заводы по производству сырого (свекловичного) сахара стали настолько крупными, что стало целесообразно перерабатывать сырой свекловичный сахар непосредственно на месте, а не на отдельном заводе.

В Соединенных Штатах

В 1833 году был составлен обзор сахарных рафинадных заводов Соединенных Штатов. В то время лишь три рафинада перешли на вакуумное выпаривание. Остальные по-прежнему использовали традиционные методы. В Филадельфии в 1833 году насчитывалось 12 сахарных рафинадных заводов. Они могли перерабатывать 14 000 000 фунтов сырого сахара. Рафинад Canby & Lovering использовал паровую энергию и вакуумные аппараты, и вскоре к нему должен был присоединиться еще один. Рафинад J. G. Smith & Son на Вайн-стрит был просторным и чистым. Рафинад Paul Lajus & Co. на Бред-стрит перешел на французский метод, который включал в себя поворотные чаны, подвешенные на цепях, – они были гораздо эффективнее неподвижных чанов при выпаривании на открытом огне. В Нью-Йорке сахарные рафинады могли перерабатывать около 9 000 000 фунтов сырого сахара. Немногим больше половины превращалось в рафинированный сахар, четверть – в сахар-рафинад, и еще четверть – в патоку. Компания Steam Congress Company Archibald & Delafield использовала паровую энергию и вакуумные аппараты. Рафинад Teaman, Tobias & Co. на Либерти-стрит был состоятельной компанией, основанной в здании, известном как Старый Сахарный Дом. Рафинад Meday & Ritter также пользовался уважением. На одном из рафинадов, использующем французский метод, пар применялся для нагрева, но не для выпаривания. В Балтиморе в 1833 году было 9 сахарных рафинадных заводов. Ранее они перерабатывали 9–10 миллионов фунтов сырого сахара из Кубы и Бразилии, но в 1833 году балтиморские рафинады переживали серьезные трудности, и было переработано всего около 2 миллионов фунтов. Крупная паровая и вакуумная фабрика сгорела и не была восстановлена. Рафинад G. W. и H. Miller на Конкорд-стрит все еще успешно функционировал, благодаря обильному запасу пресной воды и глины с близлежащего Холма Федерала. В Бостоне было три рафинада, принадлежащих мистеру Доуну, мистеру Эндрюсу и мистеру Уайту. Вместе с рафинадом в Салеме они перерабатывали около 2 000 000 фунтов сырого сахара. На западе сахарные рафинады Нового Орлеана были довольно необычными, поскольку вокруг них располагалось множество плантаций сахарного тростника. Новый Орлеанский сахарный рафинад был огромным предприятием, на котором работало около 100 рабочих. Он использовал вакуумные аппараты и паровую энергию. В Новом Орлеане также был небольшой рафинад, использовавший старые методы. В Цинциннати был испытывающий затруднения рафинад, который зависел от сырого сахара из Нового Орлеана. В 1974 году в США насчитывалось 29 сахарных рафинадных заводов.

In 1833 an overview of the United States Sugar refineries was made. At the time, only three refineries had switched to evaporation in vacuum. The rest still relied on traditional methods. In Philadelphia there were 12 sugar refineries in 1833. These could process 14,000,000 pounds of raw sugar The refinery of Canby & Lovering used steam power and vacuum pans, but was about to be joined by another. The refinery of J. G. Smith & Son on Vine street was spacious and clean. The refinery of Paul Lajus & Co. on Bread Street had switched to the French method. This involved bascule pans hung on chains, which were far more effective than fixed pans, when open fire was used for evaporation. In New York, the sugar refineries could process about 9,000,000 pounds of raw sugar. Slightly more than half would become refined sugar, a quarter became bastard sugar, and another quarter became molasses. The Steam Congress Company Archibald & Delafield used steam power and vacuum pans. The refinery of Teaman, Tobias & Co. on Liberty street was a wealthy company established in the building known as The Old Sugar House. The refinery of Meday & Ritter was also respectable. A refinery on the French method used steam for heating, but not for evaporation. In Baltimore, there were 9 sugar refineries in 1833. In the past, these refineries used to refine 9 10 million pounds of raw sugar from Cuba and Brazil, but in 1833 the Baltimore refineries were in serious trouble, and only about 2 million pounds were processed. A large steam and vacuum factory had burned down, and had not been rebuilt. The refinery of G. W. and H. Miller on Concord Street was still doing quite well. It benefitted from an abundant supply of fresh water, and clay from nearby Federal Hill. In Boston there were three refineries owned by Mr. Doane, Mr. Andrews and Mr. White. Together with a refinery in Salem these processed about 2,000,000 pounds of raw sugar. Towards the west, the sugar refineries of New Orleans were rather atypical, because they had many sugar cane plantations in the surroundings. The New Orleans Sugar Refinery was a massive establishment, employing about 100 workers. It used vacuum pans and steam power. New Orleans also had a small refinery using the old methods. In Cincinnati there was a struggling sugar refinery which relied on raw sugar from New Orleans. In 1974 there were 29 sugar refineries in the USA.

Хранение сахара-сырца

Сырой сахар может храниться месяцами как на сахарном заводе, так и на рафинадном заводе. Во время хранения кристаллы сырого сахара остаются покрытыми тонкой плёнкой мелассы, оставшейся после финальной стадии кристаллизации на сахарном заводе. Эта плёнка мелассы создает благоприятную среду для роста микроорганизмов, что приводит к ухудшению качества при хранении.

Аффинация

В настоящее время многие сахарные заводы покупают сахар с таким высоким содержанием полярности, что могут обойтись без процесса аффинации. Целью этапа аффинации является удаление мелассовой пленки/покрытия, которое все еще окружает кристаллы сырого сахара, минимизируя при этом растворение кристаллов. Сырой сахар загружается в смеситель, обычно представляющий собой желоб длиной около 35 футов, шириной 3 фута и глубиной 4 фута. Здесь он смешивается с аффинационным сиропом, образуя смесь, называемую "магмой", с содержанием около 92 Брикс. Из смесителя магма поступает в месильную машину через решетку, задерживающую посторонние предметы и твердые комки. Месильная машина обычно имеет длину 37,5 футов, ширину 3 фута 4 дюйма и высоту 8 футов 6 дюймов. В ней магма перемешивается и нагревается до температуры от 43 до 60 °C. В нижней части месильной машины расположены желоба, ведущие к центрифугам. В центрифугах сироп отделяется от магмы путем проталкивания его через удерживающую сетку на боковой стенке центрифуги. Это оставляет кристаллы в центрифуге, а также остаточную сиропную пленку, которая удаляется промывкой кристаллов горячей водой (82 °C+) непосредственно в корзине центрифуги. Затем промытые кристаллы выгружаются из центрифуги. Полученный "аффинационный сахар" направляется в варочный котел. Это обычно круглый резервуар диаметром 12 футов и высотой 6 футов. Здесь сахар смешивается с высокоочищенной патокой и перемешивается лопастями. Эта смесь нагревается паром, что приводит к растворению кристаллов в патоке и образованию ликера, обычно называемого варочным ликером.

Очищение

Этап очистки состоит из комбинаций осветления и обесцвечивания. Все процедуры осветления включают смешивание расплава с горячим молоком извести (суспензия гидроксида кальция в воде). В результате этой обработки осаждаются различные примеси, включая многовалентные анионы, такие как сульфат, фосфат, цитрат и оксалат, которые выпадают в осадок в виде солей кальция, а также крупные органические молекулы, такие как белки, сапонины и пектины, которые агрегируют в присутствии многовалентных катионов. Кроме того, в щелочных условиях простые сахара – глюкоза и фруктоза – вместе с аминокислотой глутамином превращаются в химически стабильные карбоновые кислоты. Без обработки эти сахара и амины в конечном итоге затруднят кристаллизацию сахарозы. Наиболее важными процессами осветления являются карбонатация и фосфатация. При карбонатации через щелочной сахарный раствор пропускают углекислый газ, осаждая известь в виде карбоната кальция (мела). Частицы мела захватывают некоторые примеси и адсорбируют другие. Процесс рециркуляции увеличивает размер частиц мела, и происходит естественная флокуляция, при которой тяжелые частицы оседают в отстойниках (осветлителях). Дополнительное добавление углекислого газа осаждает больше кальция из раствора; это отфильтровывается, оставляя более чистый, золотисто-светло-коричневый сахарный раствор, называемый "тонким соком". При фосфатации расплав нагревают до 60–70 °C и добавляют небольшое количество фосфорной кислоты. Смесь немедленно нейтрализуют известью до pH 7,0–8,0. Затем она поступает в осветлитель с одного конца и нагревается до 88 °C по мере протекания. Это приводит к образованию флокулентного осадка фосфата кальция, который захватывает некоторые примеси и адсорбирует другие. Он всплывает на поверхность отстойника, где его удаляют с помощью скребков. Обесцвечивание следует за карбонатацией и фосфатацией, которые завершаются фильтрацией мелкодисперсных твердых частиц. Отфильтрованный осветленный раствор можно обесцветить различными способами. Костный уголь состоит из спеченных трубчатых костей крупного рогатого скота. Он обеспечивает обесцвечивание, но также удаляет коллоидные вещества и значительное количество золы. Активированный уголь (АУ) сам по себе удаляет только цвет. Оба обычно используются в цилиндрических колоннах высотой 20–25 футов и диаметром около 10 футов, через которые медленно фильтруется расплав. Некоторые современные заводы используют несколько меньшие цилиндры с ионообменными смолами, которые работают значительно быстрее.

The purification step consists of combinations of clarification and decolorization. All clarification treatments include mixing the melted liquor with hot milk of lime (a suspension of calcium hydroxide in water). This treatment precipitates a number of impurities, including multivalent anions such as sulfate, phosphate, citrate and oxalate, which precipitate as their calcium salts and large organic molecules such as proteins, saponins and pectins, which aggregate in the presence of multivalent cations. In addition, the alkaline conditions convert the simple sugars, glucose and fructose, along with the amino acid glutamine, to chemically stable carboxylic acids. Left untreated, these sugars and amines would eventually frustrate crystallization of the sucrose. The most important clarification processes are carbonatation and phosphatation. If carbonatation is applied, carbon dioxide is bubbled through the alkaline sugar solution, precipitating the lime as calcium carbonate (chalk). The chalk particles entrap some impurities and absorb others. A recycling process builds up the size of chalk particles and a natural flocculation occurs where the heavy particles settle out in tanks (clarifiers). A final addition of more carbon dioxide precipitates more calcium from solution; this is filtered off, leaving a cleaner, golden light brown sugar solution called "thin juice". If phosphatation is applied, the melted liquor is heated to 60 70 °C and a bit of phosphoric acid is added. The mixture is immediately limed to pH 7.0 8.0. It then enters a clarifier at one end and is heated to 88 °C while flowing through it. This forms a flocculent precipitate of calcium phosphate, entrapping some impurities and absorbing others. This floats to the top of the tank, where it is skimmed off by paddles. Decolorization follows after both carbonatation and phosphatation, which are both ended by filtering out finely dispersed particulate matter. The filtered clarified liquor can be decolorized by several means. Bone char consists of sintered long bones of cattle. It achieves decolorization, but also removes colloidal material and a considerable amount of ash. Activated charcoal (GAC) by itself removes only color. Both are generally used in cylindrical 20–25 feet high columns of about 10 feet diameter through which the liquor is slowly filtered. Some modern plants use somewhat smaller cylinders with ion exchange resins. These operate much faster.

Испарение

Затем обесцвеченный ликёр подается в испаритель. Это закрытый сосуд, нагреваемый паром и работающий под вакуумом. Основной принцип заключается в том, что сок поступает в испаритель при температуре выше температуры кипения при пониженном давлении, либо нагревается до этой температуры. Это вызывает мгновенное испарение, обеспечивающее концентрирование за счет многоэффектной испарительной установки. В 1970-х годах американские производители сахара обычно использовали двух- или трёхеффектную испарительную установку. В результате получается "густой сок", содержащий около 60% сахарозы по массе и по виду напоминающий кленовый сироп. Он также стерилизуется ультрафиолетовым излучением. Густой сок можно хранить в резервуарах для последующей переработки, что позволяет равномерно распределить нагрузку на последующие стадии кристаллизационной установки.

Кристаллизация

Густой сок смешивается с низкосортным кристаллическим сахаром, регенерированным из других стадий процесса, в варочном котле и фильтруется, образуя "стандартный ликер". Фаза кристаллизации начинается с подачи стандартного ликера в вакуум-выпарные аппараты, обычно при 76 Бриксах. Эти аппараты по сути являются однокорпусными выпарными установками, оснащенными собственным источником вакуума и конденсатором. Для роста сахарных кристаллов раствор сахара должен быть пересыщенным. Существует три фазы пересыщения, определяемые концентрацией сахарозы и температурой. В метастабильной фазе растут существующие кристаллы, но новые не образуются. Используя затравку и поддерживая вакуум-выпарной аппарат в метастабильной фазе, достигается однородный размер кристаллов. Затравка вводится, как правило, в виде суспензии с известным размером и количеством частиц, в аппарат. После формирования начальных кристаллов в аппарат добавляется дополнительный стандартный ликер по мере роста кристаллов до достижения желаемого размера. Полученная смесь сахарных кристаллов и сиропа называется массекуитом, от французского "приготовленная масса". Сироп называется маточным ликером, поскольку кристаллы растут из этого ликера. Содержимое одного вакуум-выпарного аппарата называется "удар". Массекуит затем направляется в центрифуги, где кристаллы отделяются от сиропа центробежной силой. Кристаллы остаются в центрифуге и промываются горячей водой для удаления остатков сиропа. Затем чистый кристаллический сахар извлекается из центрифуги и отправляется в сушильно-охладительную установку. Один массекуит обычно дает четыре удара: первый и три перекристаллизации. Это достигается путем подачи сиропа, оставшегося после первого удара (известного как первый поток или первый сироп), в другой аппарат. Второй удар создает больше кристаллов, а также поток 2, и так далее. Сиропы потоков 3 и 4 часто используются для производства мягких сахаров и при рафинировании.

Грануляция

Гранулированный сахар – это сахар, в котором отдельные кристаллы не слипаются. Это достигается путем сушки. Сушилки или грануляторы обычно представляют собой горизонтальные вращающиеся барабаны диаметром от 1,5 до 2,4 м и длиной от 7,6 до 11 м. Внутри этих барабанов, нагреваемых паром, воздух удаляет влагу из кристаллов, снижая содержание влаги примерно с 1% до 0,02% или меньше. Гранулятор также разделяет кристаллы друг от друга. Затем кристаллы отправляются на охлаждение. Существуют машины, объединяющие процессы сушки и охлаждения.

Хранение белого сахара

Готовый продукт хранится в больших бетонных или стальных силосах. Он отгружается навалом, в больших мешках или мешках промышленным потребителям, либо упаковывается в потребительскую тару для розничной торговли. Сухой сахар следует обрабатывать с осторожностью, поскольку существует опасность взрыва сахарной пыли. Например, взрыв сахарной пыли, приведший к 13 погибшим, произошел в 2008 году на сахарном заводе в Порт-Уэнтуорте, штат Джорджия.

Автоматизация заводов в сахарных заводах

Как и во многих других отраслях, автоматизация производства активно внедрялась на сахарных заводах в последние десятилетия. Производственный процесс обычно управляется центральной системой управления технологическими процессами, которая напрямую контролирует большую часть оборудования и компонентов. Однако, для некоторых специализированных машин, таких как центрифуги в сахарном цехе, по соображениям безопасности используются децентрализованные ПЛК.