Suiker raffineren
proces en geschiedenis
SUIKER
PROCESSEN
EINDSTADIUM SUIKERRAFFINAGE: HAGELWITTE KRISTALSUIKER

SUIKER RAFFINEREN

Suiker wordt gewonnen uit suikerbieten, suikerriet en suikerpalmen door deze te raffineren, een proces dat is gericht op het verkrijgen van witte suiker, die voor 99% uit sucrose bestaat.

Raffineren is een proces dat niet aleen op suikerbronnen wordt toegepast, maar ook op andere voedingsproducten, zoals olie en vet. De term raffineren betekent 'verfijnen'.

Raffineren en kristalliseren zijn twee met suiker verbonden begrippen, die los van elkaar kunnen staan. Kristalsuiker kan geraffineerd zijn of ruw (niet-geraffineerd). In beide gevallen zijn suikerkristallen gevormd door energie toe te voegen in de vorm van warmte. Bij raffinage worden de suikerkorrels een tweede maal gekristalliseerd (herkristallisatie).

AFFINAGE

Affinage, zonder 'r' is het stadium in het raffinageproces waarin de suikerkristallen worden ontdaan van de bruine deklaag. Dat gebeurt door de deklaag los te weken door middel van een zware, verzadigde suikersiroop. Geaffineerde suiker is een halfproduct dat raffinaderijen rechtstreeks inkopen om deze stap over te slaan.

KLAREN

Van de geaffineerde suiker wordt een 70% siroop gemaakt, die geklaard wordt door carbonatie of carbonotatie. Door de toevoeging van gebluste kalk (calciumhydroxide, E526) en koolstofdioxide wordt onoplosbaar calciumcarbonaat gevormd dat met de ongerechtigdheden in de siroop neerslaat en uitgefilterd wordt. Deze fase duurt slechts 20 minuten tot een uur. De carbonisatie heeft een meerleidig doel, de zuurgraad te verhogen waardoor de eiwitten samenklonteren en verwijderd kunnen worden, monosachariden als glucose en fructose te vernietigen, en kleurstoffen te absorberen. Het resultaat hiervan is een siroop met een Brix van 15 (15° Bx) en 90% sucrose.

KRISTALLISATIE

De gefilterde siroop wordt vervolgens ontkleurd met actieve kool of door ionisatie. De siroop is dan klaar om weer verwarmd te worden en te laten kristalliseren. De vloeistof (melasse) en de suikerkristallen (sucrose) worden tenslotte door centrifugatie gescheiden.

 

Wat hier is beschreven is raffinage in een notendop, allerminst bedoeld om het proces in al zijn finesses en al zijn varianten te beschrijven. Interessant is vooral hoe men tot het raffineren van suiker is gekomen, en met welk doel. Vooropgesteld dar het raffineren van rietsuiker niet strikt nodig is, en dat ruwe rietsuiker én prima smaakt, én niet (on)gezonder is dan geraffineerde rietsuiker. Niet geraffineerde bietsuiker smaakt niet geweldig, en dat is een understatement.

Tenslotte. Het raffineren van suiker uit suikerbieten is seizoensarbeid, gebeurt kort na de oogst van de bieten, de raffinage van suiker uit suikerriet heeft dat veel minder. Reden om de verwerking van bietsuiker en rietsuiker te combineren.

DE GESCHIEDENIS VAN HET RAFFINEREN VAN SUIKER

De eerste raffinage van suiker was een proces waarin kalk en eiwit (calciumoxide en albumen) werden gebruikt om rietsap mee te zuiveren, alvorens het in te koken en te kristalliseren.

Toen de Spanjaarden in het jaar 650 suiker raffineerden, waren zij zeker niet de eersten. De rietsuiker had toen al een lange weg gevolgd, van India via Perzië naar Egypte en vervolgens naar Sicilië en Spanje. Toen Plinius er kennis mee maakte, beschreef hij het als witte korrels die kraakten als zout, zo zoet waren als honing en zo groot als een hazelnoot.

Het maakt het meer dan aannemelijk dat de raffinage door de Perzen is uitgevonden, die sinds 500 voor Christus suikerriet verbouwden, en met zekerheid al in het jaar 460 (na Christus) de kunst verstonden van het raffineren van suiker. De Sasaniërs in het bijzonder, die hun suikerriet in Makran en Khuzestan, wat letterlijk 'het land van de suiker' betekent, verbouwden In verscheidene geschriften wordt geschreven over de witte suiker die vanuit Makran naar de omringende landen werd uitgevoerd. Zij verhandelden deze in de vorm van grote tot supergrote suikerbroden, die wel 25 kilogram konden wegen. Ze noemden de witte suiker al-faniḏ.

Venetiaanse Kruisvaarders maakten al tijdens hun eerste kruisvaart aan het begin van de12e eeuw kennis met suiker, dat zij het zoete zout noemden. Ze bekwaamden zich zelf ook in het raffineren. In Khirbet Manot, een van origine Romeins-Byzanthijnse nederzetting in het noorden van het huidige Israel, richtten zij bijvoorbeeld hun eigen suikerfabriek op, maar niet alleen daar. Het was één van hun belangrijkste commerciële activiteiten in het Heilige Land en de fabriek bleef nog eeuwen na hun vertrek in gebruik.

Toen de Venetianen in 1124 de historische havenplaats Tyrus in het zuiden van Libanon veroverden, veroverden ze daarmee een belangrijke poort naar het oosten, de zijderoute, maar ook ander handelsroutes, en verwierven zo hun toegang tot de rietsuikergebieden en het monopolie op de handel in  geraffineerde suiker uit het uitgestrekte achterland.

DE RAFFINAGEMETHODEN

De kunst van het raffineren is al die eeuwen een goed bewaard geheim gebleven. Ook de Venetianen gaven om hun monopolie te beschermen hun geheim niet prijs. De eerste maal dat het door de Venetianen gevolgde raffinageproces uit de doeken werd gedaan, was in L'art de raffiner le sucre, dat in 1764 door de Fransman Monceau is geschreven.

DE VENETIAANSE METHODE

De Venetiaanse methode die Monceau beschreef, is tot ver in de 17e eeuw gebruikt, en verliep als volgt. Nadat het sap uit het in stukken gesneden riet is geperst, wordt het sap gekookt om helder te worden. Vervolgens wordt kalkwater (calciumdioxide) aan het sap toegevoegd om de zuurgraad naar beneden te brengen, waardoor ongerechtigdheden naar boven komen druiven. Door het sap te koken, vormt zich schuim waaran de verontreinigd, die onder meer uit vezels bestaat, zich hecht. Door het schuim af te scheppen wordt ook deze verontreiniging verwijderd. Dit proces wordt eenmaal herhaald. Monceau noemt de vloeistof in dit stadium treche.

De treche wordt ingekookt tot een dikke vloeistof waarin de suiker bij afkoeling kristalliseert. De treche valt uiteen in suikerkristallen en melasse. In het nu volgend stadium worden de melasse en de kristallen gescheiden. Dat gebeurde in houten vaten. Deze waren voorzien van gaten in de bodem waarin een membraan was aangebracht in de vorm van een stuk bananenstengel. Hier door kon de melasse langzaam weg sijpelen.

Het resultaat na drie weken in deze eerste fase van het raffinageproces was een suiker die je zou kunnen vergelijken met muscovado, een onvolledig geraffineerde, donkerbruine en plakkerige suiker. Deze werd als inferieure suiker verkocht, of verwerkt in distilleerderijen voor de bereiding van alcoholische drank. Het merendeel werd overgebracht naar grote vaten voor de tweede fase van de raffinage, die naar het witte goud moest leiden.

De tweede fase wordt klaring genoemd. Hiervoor wordt aan de suiker weer kalkwater toegevoegd in combinatie met ossenbloed, eiwit of gebrand beendermeel. De kristallen lossen daarin op, en wanneer de oplossing de volgende dag aan de kook wordt gebracht, ontstaat uit de toegevoegde proteïnen opnieuw een schuim, dat afgeschept kan worden met de laatste ongerechtigdheden. De afgeschuimde vloeistof bklijft dan zachtjes tegen de kook om in te dikken tot een dikke siroop. Deze wordt onder voortdurend roeren met houten spanen, afgekoeld om de suiker te kristaliseren.

De suiker wordt vervolgens in palissandervormige vormen gedaan, die van aardewerk, hout of metaal konden zijn, die aan de punt van een gat zijn voorzien, zodat de laatste vloeistof ook nog weg kon lopen. Het resultaat, een suikerbrood van nog steeds geen witte suiker, wordt na een rustperiode van 12 uur nogmaals gereinigd. De melasse die in de opeenvolgende stappen vrij komt, wordt verder bewerkt tot er geen kristallisatie meer plaats vindt, en er de zogenaamde black strap molasses over blijft.

DE KLEIMETHODE

Deze tweede methode is vrijwel identiek aan de Venetiaanse methode, behalve dat de suikerbroden in het laatste stadium stuk voor stuk worden afgedekt met natte witte klei. Door daar steeds weer water op te gieten, wordt de melasse uit de broden gespoeld, zonder deze te beschadigen. Het begieten gaat door tot de suiker de vereiste witheid heeft bereikt.

De kleimethode werd toegepast in de Franse, Spaanse en Portugese koloniën, en in aangepaste vorm in de Nederlandse suikerbakkerijen van de 17 en 18e eeuw. In de 19e eeuw werd deze methode geheel vervangen door de Franse methode.

DE FRANSE METHODE

In de Franse methode wordt de kleilaag vervangen door een met koper beklede mal, en de suiker wordt schoongemaakt door deze te overgieten met een verzadigde suikeroplossing. Deze tast het suikerbrood niet aan, maar spoelt wel de melasse weg. Bij deze methode wordt het suikerbrood niet dor en door wit, naar het hart van het brood toe, kleurt de suiker donkerder. De suiker in het hart van het suikerbrood werd 'zwarte suiker' genoemd.

Zie vervolg" Innovaties

INNOVATIES

Tot de 19e eeuw vond de raffinage overwegend plaats volgens de Venetiaanse methode. In de 19e eeuw veranderde er echter veel, door de inzet van stoommachines en de inustriële revolutie, waarin de mogelijkheden enorm verruimd werden door de snelle ontwikkeling van staal, electriciteit en de verbandingsmotor.

DE VACUUMPAN

Een belangrijke wijziging in de raffinagemethode werd mogelijk toen de vacuumpan werd geïtroduceerd. Deze uitvinding van Howard of Richmond uit Demerara op het toenmalige Brits Guiana maakte het mogelijk de kristalisatie bij een lagere temperatuur te laten plaats vinden en in kortere tijd.

De vacuumpan maakte het bij hoge temperaturen uitdampen overbodig. De pannen werden verwarmd tot slechts 70° door middel van stoom. Zodra de suiker kristaliseerde, werd de siroop overgedaan in vacuumdozen waarin de melasse en de kristallen geforceerd gescheiden werden. Later werd dit een continu proces en hoefde de suiker niet meer beetje bij beetje overgebracht te worden.

Het resultaat van het vacuumproces waren grote, heldere kristallen, die op de vertrouwde manier tot broden werden gevormd om gewassen te worden. Hiervoor werd hetzij de kleimethode, hetzij de Franse methode gebruikt. Deze 'premium'suiker werd vacuumsuiker, gele suiker of naar zijn herkomst demerara genoemd.

CENTRIFUGEREN

In de tweede helft van de 19e eeuw doet de centrifuge zijn intree in het raffinageproces. Deze uitvinding uit 1849 kon worden ingezet om de melasse van de kristallen te scheiden.

Er ontstond een nieuwe techniek, waarbij een moedervloeistof in de vorm van een van verzadigde suikersiroop werd gecreërd in grote vacuumpannen. De helft ervan werd gebruikt om suiker te wassen, de andere helft om te kristalliseren. In deze pannen vond een beheerste kristallisatieplaats dor wanneer zich kristallen vornden, nieuwe suikersiroop toe te voegen, en daarmee te voorkomen dat zich te grote kristallen zouden vormen.

Vervolgens werden de kristallen en de melasse in de centrifuge gescheiden en de kristallen met de moedervloeistof gewassen. Na droging worden de kristallen op maat gesorteerd en verpakt. Dat gebeurde toto het einde van de 19e eeuw nog uitsluitend in de vorm van de vertrouwde suikerbroden, vanaf 1898 ook in zakken.

DE TOEKOMST, DE OMGEKEERDE AANPAK

TNO heeft een raffinage-concept ontwikkeld dat is gebaseerd op de 'vloeibaar-bed' scheidingstechnologie. Het is een proces dat zich zonder omwegen op de suikermoleculen richt.

Bij een temperatuur van 35° worden deze suikermoleculen selectief gebonden aan een absorbent van onverzadigde koolwaterstoffen. Hierna worden de suikerdeeltjes bij 90° gescheiden van de absorbent. Het klinkt heel simpel: niet meer inkoken, rechstreeks kristalliseren.

DE RAFFINAGE IN NEDERLAND, VAN SUIKERBAKKER TOT CSM

De raffinage van suiker in ons land dateert uit de 16e eeuw. Aanvankelijk alleen rietsuiker, bietsuiker zou pas veel later komen. Nederland, Holland moet je eigenlijk zeggen, vervulde een functie als centrale stapelmarkt, waar suiker uit ale delen van de wereld werden aangevoerd, bewerkt en over Europa gedistribueerd. De belangrijkste aanvoerhavens waren Amsterdam en Rotterdam, vanwege hun ligging aan zee. Voor de distributie waren de Maas en de IJssel belangrijk, vanwege hun verbinding met het zuiden, Frankrijk in het bijzonder.

Het ging Holland aanvankelijk voor de wind, het aantal raffineurs, suikerbakerijen genoemd, steeg gestaag, niet aleen in de beide havensteden, ook in steden als Dordrecht en Zwolle, zelfs in Utrecht. Het episch centrum was Amsterdam waar op een gegeven moment wel 150 suikerbakkerijen actief waren, waarvan een groot aantal in de Jordaan gevestigd was.

Met enige ups-en-downs bleef de Hollandse raffinage in de 17e en 18e eeuw fier overeind, maar met de introductie van nieuwe technieken, de mechanisatie (opkomst van de stoommachine) en een toenemende concurrentie vanuit de omringende landen, liep het aantal raffinage-bedrijven hard terug. De raffinage werd verplaatst van veel kleine bedrijven naar enkele grotere, stoom-aangedreven raffinagebedrijven.

Halverwege de 19e eeuw deed de suikerbiet zijn intree. Dat was een nieuwe impuls voor de Nederlandse raffinage-industrie, en leverde nieuwe spelers op, zoals de in 1882 opgerichte Wester Suikerraffineerderij, die aan de wieg stond van de latere Centrale Suiker Maatschappij (CSM), thans de Suikerunie, met als belangrijk merk Van Gilse.

DE EVOLUTIE VAN HET RAFFINEREN

In de 16e eeuwse suikerbakkerijen werden, om het kort samen te vatten, suikerbroden gesmolten en gekookt en in pallisade-vormige vormen gegoten. Deze liet men 'leeglopen, waarbij een stroperige vloeistof (melasse) vrij kwam, die werd opgevangen om gebruikt te worden in de jeneverstokerij. Niet voor niets bevindt de oudste distilleerderij ter wereld, Het Lootsje, in 1664 opgericht door de familie Bols, zich in Amsterdam.

De ruwe suiker werd in grote ziedpannen met kalkhoudend water gedaan, om een nacht te weken. De suiker loste dan al merendeel op. De volgende dag werden de pannen opgestookt, om de suiker - al roerende - volledig op te lossen. De suiker mocht beslist niet aankoeken.

Zodra de suiker geheel was opgelost, werd de suikermassa aan de kook gebracht, en liet men het doorkoken en rijzen. Daarbij vormde zich schuim op de vloeistof, dat de ongerechtigdheden in het mengsel vast hield, en zo afgeschept kon worden. De eerste zuivering van de suikermassa vond plaats met behulp van eiwit of ossenbloed, dat later verboden zou worden.

Nu ging de klare suiker over in de klaarsketel, om weer gekookt te worden en na enige afkoeling in de palissandervormige vormen gegoten te worden. Wanneer deze afgekoeld waren en uitgestort konden worden, werden ze in siroopbakken geplaatst en afgedekt met natte aarde. Het doel hiervan was het vocht langzaam door de suikerbroden te laten sijpelen, waarmee de laatste nog aanwezige melasse uit de broden zou lekken.

Men herhaalde dit tot de broden geheel helder waren, waarna deze in hun geheel of in de vorm van kandij drooggestookt werden.

Tegenwoordig voegt men bij lage temperatuur kalkwater toe aan suikersap en verwarmt dat mengsel tot het kookpunt. De verontreinigingen worden daarbij omgezet in onoplosbare stoffen. Het heldere sap wordt afgefiltreerd, geneutraliseerd en ingedampt. Bij lage temperatuur, om ontleding van de suiker te voorkomen.

Het poppodium De Melkweg aan de Lijnbaansgracht is gevestigd in een voormalige suikerraffinaderij, De Granaatappel (zie foto's hierboven). Deze bestond uit twee complexen aan weerszijden van de gracht, met elkaar verbonden door middel van een luchtbrug. De fabriek moest sluiten toen er onvoldoende grondstoiffen waren tijdens de Eerste wereldoorlog. Tot 1969 was melkfabriek OVV Eendracht in het complex gevestigd, vandaar De melkweg.

GEZONDHEIDSASPECTEN (VOEDINGSSTOFFEN, GEZONDHEIDSRISICO'S)

Koolhydraten geven energie, wat betekent dat ze calorierijk zijn, alhoewel ongeveer half zoveel als vet. De Gezondheidsraad adviseert volwassenen om tussen 40 en 70% van hun energie uit koolhydraten te halen. Over het gezond of ongezond zijn van suiker zijn de meningen zeer verdeeld.

BRONVERMELDING UPDATE AUGUSTUS 2016

Sugar refinery | Wikipedia (EN/NL) Suikerfabriek van de toekomst | TNO Innovation for life Raffinage in de eerste helft van de 19e eeuw | TU/e, Over techniek in Nederland De Rotterdamse suikerraffinaderij in de Gouden Eeuw | G. v.d. Laan, Engelfriet.net Cultivation, manufacturing and processing sugar | Encyclopædia Iranica Khirbet Manot sugarfactory | Bible walks Circulation in vacuum pans | P.W. Rein Circulation in vacuum pans, Audubon sugar institute