Geschichte der SaccharoseveredelungBearbeiten
Die Herstellung von Tafelzucker hat eine lange Geschichte. Einige Gelehrte behaupten, dass die Inder während der Gupta-Dynastie, um 350 n. Chr., entdeckten, wie man Zucker kristallisiert.
Andere Gelehrte verweisen auf die alten Manuskripte Chinas, die auf das 8. Jahrhundert v. Chr. datiert werden, wo eine der frühesten historischen Erwähnungen von Zuckerrohr enthalten ist, zusammen mit der Tatsache, dass ihr Wissen über Zuckerrohr aus Indien stammte. Außerdem scheint es, dass die Bewohner des heutigen Indiens um 500 v. Chr. begannen, Zuckersirup herzustellen und diesen in großen flachen Schalen zu kühlen, um rohe Tafelzuckerkristalle herzustellen, die einfacher zu lagern und zu transportieren waren. In der lokalen indischen Sprache wurden diese Kristalle khanda (खण्ड) genannt, woraus sich das Wort Süßigkeit ableitet.
Das Heer Alexanders des Großen wurde am Ufer des Indus aufgehalten, weil sich seine Truppen weigerten, weiter nach Osten zu ziehen. Sie sahen, dass die Menschen auf dem indischen Subkontinent Zuckerrohr anbauten und daraus ein körniges, salzähnliches, süßes Pulver herstellten, das sie sākhar (साखर) nannten, was auf Griechisch als sakcharon (ζακχαρον) ausgesprochen wird (neugriechisch, zachari ζάχαρη). Auf ihrer Rückreise nahmen die griechischen Soldaten einige der „honigtragenden Schilfrohre“ mit. Zuckerrohr blieb für mehr als ein Jahrtausend eine begrenzte Kulturpflanze. Zucker war eine seltene Ware und Zuckerhändler wurden reich. Venedig, auf dem Höhepunkt seiner finanziellen Macht, war das wichtigste Zentrum für die Verteilung von Zucker in Europa. Araber begannen ihn in Sizilien und Spanien zu produzieren. Erst nach den Kreuzzügen begann er, dem Honig als Süßungsmittel in Europa den Rang abzulaufen. Die Spanier begannen 1506 mit dem Anbau von Zuckerrohr auf den Westindischen Inseln (Kuba 1523). Die Portugiesen bauten 1532 erstmals Zuckerrohr in Brasilien an.
Zucker blieb in weiten Teilen der Welt bis ins 18. Jahrhundert ein Luxusgut. Nur die Wohlhabenden konnten ihn sich leisten. Im 18. Jahrhundert boomte die Nachfrage nach Tafelzucker in Europa, und im 19. Jahrhundert wurde er zu einem menschlichen Bedürfnis. Die Verwendung von Zucker wuchs von der Verwendung in Tee, zu Kuchen, Süßwaren und Schokolade. Die Anbieter brachten Zucker in neuartigen Formen auf den Markt, wie z. B. in Form von festen Kegeln, bei denen die Verbraucher eine Zuckerspitze, ein zangenähnliches Werkzeug, benutzen mussten, um Stücke abzubrechen.
Die Nachfrage nach billigerem Tafelzucker trieb zum Teil die Kolonisierung tropischer Inseln und Nationen voran, auf denen arbeitsintensive Zuckerrohrplantagen und die Tafelzuckerherstellung gedeihen konnten. Der Anbau von Zuckerrohr in heißem, feuchtem Klima und die Herstellung von Tafelzucker in Zuckermühlen mit hohen Temperaturen war harte, unmenschliche Arbeit. Die Nachfrage nach billigen und fügsamen Arbeitskräften für diese Arbeit trieb zunächst den Sklavenhandel aus Afrika (insbesondere Westafrika) an, gefolgt vom Handel mit indentierten Arbeitskräften aus Südasien (insbesondere Indien). Millionen von Sklaven, gefolgt von Millionen von Vertragsarbeitern wurden in die Karibik, den Indischen Ozean, die Pazifischen Inseln, Ostafrika, Natal, den nördlichen und östlichen Teil Südamerikas und Südostasien gebracht. Der moderne ethnische Mix vieler Nationen, die in den letzten zwei Jahrhunderten besiedelt wurden, wurde durch den Tafelzucker beeinflusst.
Beginnend im späten 18. Jahrhundert wurde die Produktion von Zucker zunehmend mechanisiert. Die Dampfmaschine trieb 1768 erstmals eine Zuckermühle in Jamaika an, und bald darauf ersetzte Dampf die direkte Befeuerung als Quelle der Prozesswärme. Im selben Jahrhundert begannen die Europäer mit der Zuckerproduktion aus anderen Pflanzen zu experimentieren. Andreas Marggraf entdeckte Saccharose in der Rübenwurzel und sein Schüler Franz Achard baute in Schlesien (Preußen) eine Fabrik zur Verarbeitung von Zuckerrüben. Der Aufschwung der Rübenzuckerindustrie erfolgte während der Napoleonischen Kriege, als Frankreich und der Kontinent vom karibischen Zucker abgeschnitten waren. Im Jahr 2010 wurden rund 20 Prozent des weltweiten Zuckers aus Rüben hergestellt.
Heute benötigt eine große Rübenraffinerie, die täglich rund 1.500 Tonnen Zucker produziert, etwa 150 festangestellte Mitarbeiter für eine 24-Stunden-Produktion.
TrendsEdit
Tafelzucker (Saccharose) stammt aus pflanzlichen Quellen. Zwei wichtige Zuckerpflanzen überwiegen: Zuckerrohr (Saccharum spp.) und Zuckerrüben (Beta vulgaris), bei denen der Zucker 12 bis 20 % des Trockengewichts der Pflanze ausmachen kann. Zu den kleineren kommerziellen Zuckerpflanzen gehören die Dattelpalme (Phoenix dactylifera), Sorghum (Sorghum vulgare) und der Zuckerahorn (Acer saccharum). Saccharose wird durch Extraktion dieser Pflanzen mit heißem Wasser gewonnen; die Konzentration des Extrakts ergibt Sirupe, aus denen feste Saccharose kristallisiert werden kann. Im Jahr 2017 betrug die weltweite Produktion von Tafelzucker 185 Millionen Tonnen.
Der meiste Rohrzucker stammt aus Ländern mit warmem Klima, da Zuckerrohr keinen Frost verträgt. Zuckerrüben hingegen wachsen nur in kühleren, gemäßigten Regionen und vertragen keine extreme Hitze. Etwa 80 Prozent der Saccharose wird aus Zuckerrohr gewonnen, der Rest fast ausschließlich aus Zuckerrüben.
Zur Jahresmitte 2018 hatten Indien und Brasilien mit 34 Millionen Tonnen etwa die gleiche Zuckerproduktion, gefolgt von der Europäischen Union, Thailand und China als Hauptproduzenten. Indien, die Europäische Union und China waren 2018 die führenden inländischen Zuckerverbraucher.
Rübenzucker kommt aus Regionen mit kühlerem Klima: Nordwest- und Osteuropa, Nordjapan sowie einige Gebiete in den USA (einschließlich Kalifornien). In der nördlichen Hemisphäre endet die Rübenanbausaison mit dem Beginn der Ernte etwa im September. Die Ernte und Verarbeitung dauert in manchen Fällen bis März. Die Verfügbarkeit von Verarbeitungskapazitäten und das Wetter beeinflussen die Dauer der Ernte und Verarbeitung – die Industrie kann geerntete Rüben bis zur Verarbeitung lagern, aber eine frostgeschädigte Rübe wird praktisch unverarbeitbar.
Die USA setzen hohe Zuckerpreise fest, um ihre Produzenten zu unterstützen, mit dem Effekt, dass viele frühere Abnehmer von Zucker auf Maissirup umgestiegen sind (Getränkehersteller) oder das Land verlassen haben (Süßwarenhersteller).
Die niedrigen Preise von Glukosesirupen, die aus Weizen und Mais (Mais) hergestellt werden, bedrohen den traditionellen Zuckermarkt. In Kombination mit künstlichen Süßstoffen können sie es Getränkeherstellern ermöglichen, sehr kostengünstig zu produzieren.
High-Fructose Corn SyrupEdit
High-Fructose-Maissirup (HFCS) ist als Süßungsmittel für die Lebensmittel- und Getränkeherstellung deutlich günstiger als raffinierte Saccharose. Dies hat dazu geführt, dass Saccharose in der industriellen Lebensmittelproduktion der USA teilweise durch HFCS und andere natürliche Süßstoffe ohne Saccharose verdrängt wurde.
Berichte in den öffentlichen Medien haben HFCS als weniger sicher als Saccharose angesehen. Die gängigsten Formen von HFCS enthalten jedoch entweder 42 Prozent Fruktose, die hauptsächlich in verarbeiteten Lebensmitteln verwendet wird, oder 55 Prozent Fruktose, die hauptsächlich in Softdrinks verwendet wird, im Vergleich zu Saccharose, die 50 Prozent Fruktose enthält. Bei etwa gleichem Glukose- und Fruktosegehalt scheint es keinen signifikanten Unterschied in der Sicherheit zu geben. Dennoch sind sich klinische Ernährungsberater, Mediziner und die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) einig, dass Zucker eine Quelle leerer Kalorien ist, die mit bestimmten Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht werden, und empfehlen, den Gesamtkonsum von Süßungsmitteln auf Zuckerbasis einzuschränken.
TypenBearbeiten
ZuckerrohrBearbeiten
Seit dem 6. Jahrhundert v. Chr, Jahrhundert zerkleinern Rohrzuckerhersteller das geerntete Pflanzenmaterial des Zuckerrohrs, um den Saft zu sammeln und zu filtern. Anschließend behandeln sie die Flüssigkeit (oft mit Kalk (Kalziumoxid)), um Verunreinigungen zu entfernen und sie anschließend zu neutralisieren. Beim Kochen des Saftes setzt sich dann das Sediment am Boden ab und kann abgeschöpft werden, während der Schaum an die Oberfläche steigt und abgeschöpft wird. Beim Abkühlen kristallisiert die Flüssigkeit, meist unter Rühren, und es entstehen Zuckerkristalle. Zentrifugen entfernen in der Regel den nicht kristallisierten Sirup. Die Hersteller können das Zuckerprodukt dann entweder für den Eigengebrauch verkaufen oder es weiterverarbeiten, um leichtere Qualitäten herzustellen. Die spätere Verarbeitung kann in einer anderen Fabrik in einem anderen Land stattfinden.
Zuckerrohr ist ein Hauptbestandteil der brasilianischen Landwirtschaft; das Land ist der weltgrößte Produzent von Zuckerrohr und seinen Folgeprodukten, wie Kristallzucker und Ethanol (Ethanol-Kraftstoff).
Zuckerrüben
Hauptartikel: Zuckerrübe
Die Hersteller von Rübenzucker schneiden die gewaschenen Rüben in Scheiben und extrahieren dann den Zucker mit heißem Wasser in einem „Diffusor“. Eine alkalische Lösung („Kalkmilch“ und Kohlendioxid aus dem Kalkofen) dient dann zur Ausfällung von Verunreinigungen (siehe Karbonatisierung). Nach der Filtration wird der Saft durch Eindampfen auf einen Gehalt von ca. 70 % Feststoff konzentriert und durch kontrollierte Kristallisation der Zucker extrahiert. Eine Zentrifuge entfernt die Zuckerkristalle aus der Flüssigkeit, die in den Kristallisatorstufen wiederverwendet wird. Wenn wirtschaftliche Zwänge die Entfernung von mehr Zucker verhindern, verwirft der Hersteller die verbleibende Flüssigkeit, die jetzt als Melasse bekannt ist, oder verkauft sie an Hersteller von Tierfutter weiter.
Das Sieben des resultierenden Weißzuckers ergibt verschiedene Qualitäten für den Verkauf.
Rohr versus Rübe
Es ist schwierig, zwischen vollständig raffiniertem Zucker aus Rüben und Rohr zu unterscheiden. Eine Möglichkeit ist die Isotopenanalyse des Kohlenstoffs. Rohr verwendet C4-Kohlenstofffixierung, während Rüben C3-Kohlenstofffixierung verwenden, was zu einem unterschiedlichen Verhältnis von 13C- und 12C-Isotopen in der Saccharose führt. Die Tests werden eingesetzt, um betrügerischen Missbrauch von EU-Subventionen aufzudecken oder bei der Erkennung von gepanschtem Fruchtsaft zu helfen.
Zuckerrohr verträgt heißes Klima besser, aber die Produktion von Zuckerrohr benötigt etwa viermal so viel Wasser wie die Produktion von Zuckerrüben. Daher haben einige Länder, die traditionell Rohrzucker produzierten (z. B. Ägypten), seit etwa 2008 neue Rübenzuckerfabriken gebaut. Einige Zuckerfabriken verarbeiten sowohl Zuckerrohr als auch Zuckerrüben und verlängern auf diese Weise ihre Verarbeitungszeit.
Bei der Herstellung von Zucker fallen Rückstände an, die sich je nach den verwendeten Rohstoffen und dem Ort der Produktion stark unterscheiden. Während Rohrmelasse häufig in der Lebensmittelzubereitung verwendet wird, ist Melasse aus Zuckerrüben für den Menschen ungenießbar und landet daher meist als industrielles Fermentationsmaterial (z. B. in Alkoholbrennereien) oder als Tierfutter. Einmal getrocknet, können beide Arten von Melasse als Brennstoff zum Verbrennen dienen.
Reiner Rübenzucker ist, so gekennzeichnet, auf dem Markt schwer zu finden. Obwohl einige Hersteller ihr Produkt eindeutig als „reinen Rohrzucker“ kennzeichnen, wird Rübenzucker fast immer einfach als Zucker oder reiner Zucker gekennzeichnet. Interviews mit den 5 großen Rübenzucker produzierenden Unternehmen ergaben, dass viele Handelsmarken oder „Private Label“-Zuckerprodukte reiner Rübenzucker sind. Anhand des Chargencodes kann das Unternehmen und die Pflanze, aus der der Zucker stammt, identifiziert werden, so dass Rübenzucker identifiziert werden kann, wenn die Codes bekannt sind.
Kulinarische ZuckerBearbeiten
MühlenweißBearbeiten
Mühlenweiß, auch Plantagenweiß, Kristallzucker oder Superior-Zucker genannt, wird aus Rohzucker hergestellt. Er wird während der Herstellung Schwefeldioxid ausgesetzt, um die Konzentration der Farbstoffe zu reduzieren und eine weitere Farbentwicklung während des Kristallisationsprozesses zu verhindern. Obwohl dieses Produkt in den Zuckerrohranbaugebieten üblich ist, lässt es sich nicht gut lagern oder versenden. Nach einigen Wochen neigen seine Verunreinigungen dazu, Verfärbungen und Verklumpungen zu fördern; daher ist diese Art von Zucker im Allgemeinen auf den lokalen Verbrauch beschränkt.
Blanco directoEdit
Blanco directo, ein weißer Zucker, der in Indien und anderen südasiatischen Ländern verbreitet ist, wird durch Ausfällen vieler Verunreinigungen aus dem Zuckerrohrsaft mit Phosphorsäure und Kalziumhydroxid hergestellt, ähnlich der Karbonatisierungstechnik, die bei der Raffination von Rübenzucker verwendet wird. Blanco directo ist reiner als Mühlenweißzucker, aber weniger rein als Weißraffinade.
Weißraffinade
Weißer raffinierter Zucker ist die häufigste Form von Zucker in Nordamerika und Europa. Raffinierter Zucker wird durch Auflösen und Reinigen des Rohzuckers mit Phosphorsäure, ähnlich wie beim blanco directo, einem Karbonatisierungsprozess mit Kalziumhydroxid und Kohlendioxid oder durch verschiedene Filtrationsstrategien hergestellt. Anschließend wird er durch Filtration über ein Bett aus Aktivkohle oder Knochenkohle weiter gereinigt. Rübenzuckerraffinerien stellen raffinierten Weißzucker direkt ohne eine Rohzwischenstufe her.
Weißer raffinierter Zucker wird typischerweise als Kristallzucker verkauft, der getrocknet wurde, um ein Verklumpen zu verhindern, und in verschiedenen Kristallgrößen für den Heim- und Industriegebrauch erhältlich ist:
- Grobkörniger, wie z.B. Sandzucker (auch „Perlzucker“, „Dekorationszucker“, Nibbelzucker oder Zuckerspitzen genannt) ist ein grobkörniger Zucker, der verwendet wird, um Glanz und Geschmack auf Backwaren und Süßigkeiten zu geben. Seine großen, reflektierenden Kristalle lösen sich bei Hitze nicht auf.
- Granuliert, bekannt als Haushaltszucker, mit einer Korngröße von etwa 0,5 mm Durchmesser. „Zuckerwürfel“ sind Klumpen für den bequemen Verzehr, die durch Mischen von Kristallzucker mit Zuckersirup hergestellt werden.
- Caster (0,35 mm), ein sehr feiner Zucker in Großbritannien und anderen Commonwealth-Ländern, so benannt, weil die Körner klein genug sind, um durch einen Zuckerstreuer zu passen, der ein kleines Gefäß mit einem perforierten Deckel ist, aus dem man Zucker bei Tisch streut. Er wird häufig zum Backen und für Mischgetränke verwendet und wird in den Vereinigten Staaten als „superfine“ Zucker verkauft. Aufgrund seiner Feinheit löst er sich schneller auf als normaler weißer Zucker und ist besonders für Baiser und kalte Flüssigkeiten geeignet. Streuzucker kann zu Hause zubereitet werden, indem man Kristallzucker ein paar Minuten in einem Mörser oder einer Küchenmaschine mahlt.
- Puderzucker, 10X Zucker, Konditorzucker (0,060 mm) oder Puderzucker (0,024 mm), hergestellt durch Mahlen von Zucker zu einem feinen Pulver. Der Hersteller kann eine kleine Menge Antibackmittel hinzufügen, um ein Verklumpen zu verhindern – entweder Maisstärke (1 % bis 3 %) oder Tri-Calciumphosphat.
Braune Zuckerkristalle
Brauner Zucker entsteht entweder in den späten Phasen der Rohrzuckerraffination, wenn der Zucker feine Kristalle mit erheblichem Melasseanteil bildet, oder aus dem Überziehen von weißem raffiniertem Zucker mit einem Rohrmelassesirup (Blackstrap Melasse). Die Farbe und der Geschmack von braunem Zucker werden mit zunehmendem Melassegehalt stärker, ebenso wie seine feuchtigkeitsspeichernden Eigenschaften. Brauner Zucker neigt auch dazu, zu verhärten, wenn er der Atmosphäre ausgesetzt wird, obwohl die richtige Handhabung dies umkehren kann.
MessungBearbeiten
Gehalt an gelöstem ZuckerBearbeiten
Wissenschaftler und die Zuckerindustrie verwenden Grad Brix (Symbol °Bx), eingeführt von Adolf Brix, als Maßeinheiten für das Massenverhältnis von gelöster Substanz zu Wasser in einer Flüssigkeit. Eine 25 °Bx-Saccharoselösung hat 25 Gramm Saccharose pro 100 Gramm Flüssigkeit; oder anders ausgedrückt: In den 100 Gramm Lösung sind 25 Gramm Saccharosezucker und 75 Gramm Wasser vorhanden.
Die Brix-Grade werden mit einem Infrarotsensor gemessen. Diese Messung ist nicht gleichzusetzen mit den Brix-Graden einer Dichte- oder Brechungsindexmessung, da hier speziell die Konzentration des gelösten Zuckers und nicht die aller gelösten Feststoffe gemessen wird. Wenn man ein Refraktometer verwendet, sollte man das Ergebnis als „refraktometrische Trockensubstanz“ (RDS) angeben. Man könnte von einer Flüssigkeit sprechen, die 20 °Bx RDS hat. Dies bezieht sich auf eine Messung des Gewichtsprozentsatzes der gesamten getrockneten Feststoffe und ist zwar technisch gesehen nicht dasselbe wie der mit einer Infrarotmethode bestimmte Brix-Grad, ermöglicht aber eine genaue Messung des Saccharosegehalts, da Saccharose tatsächlich den Großteil der getrockneten Feststoffe ausmacht. Das Aufkommen von Inline-Infrarot-Brix-Messsensoren hat die Messung der Menge des gelösten Zuckers in Produkten durch eine direkte Messung wirtschaftlich gemacht.
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