น้ำตาลทรายเป็นสินค้าที่ถือว่าเป็นต้นทุนราคาสินค้า รวมไปถึงอาหาร หลายอย่าง ทั้งๆที่อาหารบางอย่างไม่ได้ใส่น้ำตาลทราย ก็อ้างขึ้นราคาไปกับเขาด้วย เนียนจริงๆ สมัยผมยังเด็กๆ เท่าที่จำความได้น้ำตาลทรายราคากิโลกรัมละ 13บาท และยืนที่ราคาเท่านี้นานมาก จนเพิ่งจะมาขึ้นเป็น 23-24บาท เมื่อไม่ถึง 5ปีที่ผ่านมานี่เองครับ น้ำตาลทรายจัดว่าแทรกอยู่ในเกือบทุกเมนูอาหารบ้านเรา ดังนั้นจะเห็นว่าราคามันขึ้นเกือบสองเท่่าในระยะเวลาไม่นานเองเนอะ กลไกอะไรก็ไม่รู้สิ แต่อย่างไรก็ตามครับ เรื่องการเมือง (เอ๊ะ...น้ำตาลทรายเกี่ยวอะไรกับการเมืองหว่า) กระผมคงไม่พูดในนี้ดีกว่า เดี๋ยวหัวจะขาดเอา
อย่างที่เราทราบๆกันมานะครับ น้ำตาลทรายบ้านเราใช้อ้อยเป็นวัตถุดิบในการผลิต แต่ถ้าเป็นบ้านอื่นเมืองอื่นก็จะมีการใช้บีทรูทเป็นวัตถุดิบในการผลิต น้ำตาลทรายก็คือผลึกน้ำตาลซูโครส (Sucrose) ฝรั่งเขามีศัพท์เรียกน้ำตาลทรายว่า table sugar ก็คือน้ำตาลโต๊ะ(แปล...ตรงตัวดีแท้) ซูโครสเป็นน้ำตาลโมเลกุลคู่ (Disaccharide) หากเราไปไฮโดรไลซิสน้ำตาลทราย ก็จะแตกตัวออกเป็น น้ำตาลกลูโคส (Glucose)กับ น้ำตาลฟรุกโทส (Fructose) อย่างละ 1โมเลกุล อันนี้เป็นพื้นฐานเคมีอาหารเลยนะครับ
เห็นไหมครับว่ากลูโคส เชื่อมต่อกับฟรุกโทส ที่ตำแหน่ง1ของกลูโคส กับ 2ของฟรุกโทสตามภาพ โดยตำแหน่งของคาร์บอนอะตอมตรงที่เชื่อมต่อระหว่างแต่ละโมเลกุลเข้าด้วยกันนี้ เราเรียกว่า anomeric carbon น้ำตาลซูโครสจะต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก (Glycosidic) แบบแอลฟ่า จากการเชื่อมต่อในแบบนี้มันก็เลยทำให้สมบัติการเป็นน้ำตาลรีดิวซ์หมดไปในบัดดล!! จากที่เราเคยเรียนๆ(หรือฟังเขามาอีกที) ว่าซูโครสไม่ทำปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกต์ ซึ่งเป็นการทดสอบทางคุณภาพวิเคราะห์กับน้ำตาลริดิวซ์ ซึ่งสาเหตุมันก็ง่ายนิดเดียวคือ anomeric carbon ของตัวฟรุกโทสไปจับกับ -OH ที่ anomeric carbon ของกลูโคสแล้ว!! ซึ่งขออธิบายต่อตรงนี้ครับ ถ้าเราไปดูเรื่องการจัดเรียงตัวของน้ำตาลโดยเขียนในรูป Haworth projection แล้ว น้ำตาลฟรุกโทสจะมี anomeric แค่ตำแหน่งที่ 2 เท่านั้น ส่วนกลูโคสนั้นไม่ว่าจะเป็นในแบบแอลฟ่า หรือ เบต้าก็ตามแต่มีหมู่ -OH อิสระ เหลือในตำแหน่งที่ 1,4 เสมอ จึงสามารถเลือก anomeric carbon ในตำแหน่งไหนก็ได้ จึงเป็นหนึ่งในเหตุผลที่มอลโทส แลคโทส เซลโลไบโอส ก็ยังแสดงสมบัติน้ำตาลรีดิวซ์อยู่ได้ แม้ว่าจะเป็นน้ำตาลโมเลกุลคู่ ก็เพราะมันไม่ได้ไปจับกับฟรุกโทสนี่เอง
บางคนอาจจะเคยได้ยินคำว่าน้ำตาลอินเวิร์ท ซึ่งมันจะไปผูกกับเจ้าน้ำตาลทราย แล้วมันเกี่ยวอะไรกับน้ำตาลซูโครส?
คำว่า invert นั้นแปลตรงตัวก็คือ กลับด้าน ซึ่งไอ้ที่กลับด้านนั้นคือ มุมระนาบการหมุนแสง ซึ่งสามารถวัดได้โดยเครื่องสเปคโทรโพลาริมิเตอร์ (Spectropolarimeter) ซึ่งปกติแล้วน้ำตาลซูโครสจะมีค่า specific rotate +66.5o (ค่าบวกคือ หมุนระนาบแสงไปทางขวา) แต่เมื่อนำน้ำตาลซูโครสไปไฮโดรไลซ์จะได้น้ำตาลกลูโคส และฟรุกโทสที่มีค่า specific rotate เป็น -20.4o (ค่าติดลบคือ หมุนระนาบแสงไปทางซ้าย) ซึ่งปกติแล้วตัวน้ำตาลกลูโคส และฟรุกโทส ในรูปอิสระตามธรรมชาติ จะมีค่า specific rotate เท่ากับ+52.2o และ -93o ตามลำดับ เท่าที่ผมอธิบายมานี้ ผู้อ่านน่าจะเข้าใจตามได้โดยง่ายนะครับ
ทีนี้มาดูกระบวนการผลิตน้ำตาลทรายกัน ก่อนที่ผมจะเขียนนอกเรื่องออกทะเลไปไกลกว่านี้ เมื่อก่อนนี้ผมเคยทำชาร์ทให้อ่าน ซึ่งก็ไม่ได้อธิบายอะไรเลย ดังนั้นวันนี้ก็จะขอทำอธิบายขั้นตอนในการแปรรูปอ้อยไปเป็นน้ำตาลทรายที่เราใช้กันในครัวเรือน (จริงๆแล้ว เคยมีรายการ"กบนอกกะลา"เขาออกอากาศเรื่อง น้ำตาลทรายด้วยนะ ลองหาซื้อแผ่นมาดูนะครับ ทีวีบูรพาขายแผ่นละ100บาท (วงเล็บของวงเล็บ ไม่ได้ค่าโฆษณาเลยนะเนี่ย...)) ซึ่งในกระบวนการแปรรูปน้ำตาลจากอ้อย ก็มีการแบ่งเกรดน้ำตาลเหมือนกัน!! ผมถือว่าโชคดีอย่างหนึ่ง เพื่อนสนิทผมที่เตะบอลด้วยกัน มันเรียนพืชไร่นาก็ดันทำหัวเรื่องเกี่ยวกับอ้อย ตอนนี้มมันทำงานโรงงานแปรรูปกาแฟใหญ่ระดับประเทศ ผมก็เลยถามนั่นถามนี่ได้เรื่อย กลับมาคุยเรื่องอ้อยก่อน...ก่อนที่จะเริ่มนำอ้อยไปหีบเอาน้ำ ทางโรงงาน ก็จะนำเอาอ้อยมาคั้นน้ำเพื่อดูปริมาณของแข็งโดยรวม(Total solid) ซึ่งโดยนัยยะแล้วจะใช้แทนระดับความหวานในหน่วยองศาบริกซ์ อ้อยเกรดดี จะถูกแปรรูปไปเป็นน้ำตาลทรายขาวบริสุทธิ์ ส่วนอ้อยเกรดรองลงไปก็จะกลายไปเป็นน้ำตาลทรายขาวเกรดตลาดธรรมดาทั่วไป แล้วจึงแยกไปแปรรูป, ตกผลึก, ไล่น้ำ, ฟอกสี และสิ่งปนเปื้อนออกไป โดยน้ำตาลทรายก็จะมีมาตรฐานการผลิตที่ออกโดยสำนักงานมาตรฐานอุตสาหกรรมไว้เป็นมาตรฐานอยู่นะครับ ลองหาโหลดมาอ่านดู หาไม่ยากหรอกนะ และน้ำตาลทรายกรวดจะได้มาจากการนำเอาน้ำตาลทรายขาวบริสุทธิ์มาละลายน้ำใหม่ แล้วจะปล่อยให้เกิดการตกผลึกอย่างช้าๆเป็นระยะเวลาหลายวัน ซึ่งจะทำให้โครงสร้างผลึกน้ำตาลเกาะกันแน่นกว่า และอาจจะมีการใส่สีลงไปด้วยเพื่อความสวยงาม ก็ที่ใส่ซองเล็กๆ ใส่กาแฟตามร้านหรูนั่นนะครับ แกะออกมาน้ำตาลสีเขียวแถมกลิ่นใบเตยอีกต่างหาก
ทีนี้มาดูแผนภาพกระบวนการผลิตน้ำตาลทรายกันบ้างนะครับ ภาพข้างบนนั้นเป็นกระบวนการผลิตน้ำตาลทรายดิบ ซึ่งมันก็คือน้ำตาลที่ยังไม่ได้ผ่านการฟอกสีออก เพื่อที่จะได้เข้าใจมากขึ้น หลังจากที่ผมได้อธิบายภาพรวมของกระบวนการไป ซึ่งในแต่ละขั้นตอนก็จะมีชื่อเฉพาะและเทคนิควิธีดังต่อไปนี้
1. กระบวนการสกัดน้ำอ้อย (Juice Extraction)
ช่วงนี้จะเป็นการสกัดเอาน้ำอ้อย ซึ่งเป็นส่วนของเหลวที่มีซูโครสละลายน้ำอยู่ โดยอาจจะมีการลดขนาดของอ้อยลงก่อนด้วยชุดใบมีด เพื่อที่จะได้บีบเอาน้ำออกมาได้มากขึ้น ในการสกัดน้ำอ้อย จะผ่านอ้อยเข้าไปในชุดลูกหีบ หรือ Crusher ( 4 – 5 ชุด ) และกากอ้อยที่ผ่านการสกัดน้ำอ้อยจากลูกหีบชุดสุดท้าย จะถูกนำไปเป็นเชื้อเพลิงเผาไหม้ภายในหม้อไอน้ำ เพื่อผลิตไอน้ำมาใช้ในกระบวนการผลิตและน้ำตาลทราย
2. การทำความสะอาดหรือทำใสน้ำอ้อย (Juice Purification)
น้ำอ้อยที่ผลิตได้ทั้งหมดจะเข้าสู่กระบวนการทำใส เนื่องจากน้ำอ้อยมีสิ่งสกปรกต่างๆ จึงต้องแยกเอาส่วนเหล่านี้ออกโดยผ่านวิธีทางกล เพื่อแยกสารแขวนลอยออกไป เช่น ผ่านเครื่องกรองต่างๆ และวิธีทางเคมี เช่น โดยให้ความร้อนและผสมปูนขาว น้ำอ้อยบางส่วนที่นอนก้นในหม้อก็จะถูกรีดน้ำต่อไป จนได้สารละลายที่มีความเข้มข้นราวๆ 12-16% ก่อนการผ้อนเข้าสู่ระบบระเหยน้ำในขั้นตอนต่อไป
3. การระเหย (Evaporation)
น้ำอ้อยที่ผ่านการทำใสแล้วจะถูกนำเข้าสู่ชุดหม้อต้ม (Multiple Evaporation) เพื่อระเหยเอาน้ำออก จนได้น้ำอ้อยที่มีความเข้มข้นประมาณ 65% อุณหภูมิของหม้อระเหยแต่ละตัวจะไม่เท่ากัน ซึ่งขึ้นอยู่กับค่าความดันภายในที่ทำการควบคุมไว้ ในที่สุดจะได้น้ำอ้อยเข้มข้นที่ออกมาจากเครื่องระเหย เรียกว่า Syrup
4. ขั้นตอนการตกผลึกครั้งที่หนึ่งการเคี่ยว (Crystallization)
Syrup ที่ได้จากการระเหยจะถูกป้อนเข้าหม้อเคี่ยวระบบสุญญากาศ (Vacuum Pan) เพื่อทำการตกผลึก ซึงการตกผลึกในขั้นตอนนี้อาศัยหลักการทำให้ตัวถูกละลาย ละลายได้น้อยลง เพราะตัวทำละลายคือน้ำเดือดภายใต้สภาวะสูญญากาศนั่นเอง แล้วในที่สุดทำให้ตัวถูกละลายคือผลึกซูโครสที่อยู่ในสภาพอิ่มตัวยิ่งยวด ที่จุดนี้ผลึกซูโครสจะเกิดขึ้นมาร่วมกับมาสสิคิวท์ (Massecuite)
5. การปั่นแยกผลึกน้ำตาล (Centrifugaling)
แมสิควิทที่ได้จากการเคี่ยวจะถูกนำไปปั่นแยกผลึกน้ำตาลออกจากกากน้ำตาลโดยใช้เครื่องปั่น (Centrifugals) แล้วเข้าระบบเป่าเพื่อไล่ความชื้นออก ในที่สุดเราจะได้ผลึกน้ำตาลที่ได้นี้จะเป็น น้ำตาลดิบ (Raw Sugar) ซึ่งเป็นน้ำตาลที่ยังไม่ได้ผ่านการฟอกสี สามารถบรรจุขายได้ทันทีเหมือนกันครับ หรือนำไปฟอกสีออกในขั้นตอนต่อไป
ทัศนคติของผู้บริโภคทั่วไปนั้น น้ำตาลทรายที่ดี จะต้องมีผลึกใสไม่มีสี ดังนั้นขั้นตอนนี้จึงเป็นการนำน้ำตาลทรายดิบไปฟอกสีออกจึงต้องมีกระบวนกระบวนการผลิตน้ำตาลทรายขาว และน้ำตาลรีไฟน์ แล้วน้ำตาลทรายดิบที่ผลิตจากกระบวนการข้างต้นจะถูกนำไปละลายน้ำ แล้วถูกผ่านเพิ่มไปอีกราวๆ 5 ขั้นตอน ดังต่อไปนี้
6. การปั่นละลาย (Affinated Centrifugaling)
นำน้ำตาลดิบมาผสมกับน้ำร้อน หรือน้ำเหลืองจากการปั่นละลาย (Green Molasses) จะได้สารละลายน้ำตาลดิบที่ผสมซึ่งเรียกว่า แมกม่า (Magma) และแมกม่านี้จะถูกนำไปปั่นละลายเพื่อล้างคราบน้ำเหลืองหรือกากน้ำตาลออก
7. การทำความสะอาดและฟอกสี (Clarification)
น้ำเชื่อมที่ได้จากหม้อปั่นละลาย (Affinated Syrup) จะถูกนำไปละลายอีกครั้งเพื่อละลายผลึกน้ำตาลบางส่วนที่ยังละลายไม่หมดจากการปั่น และผ่านตะแกรงกรองเข้าผสมกับปูนขาว เข้าฟอกสีโดยผ่านเข้าไปในหม้อฟอก (ปัจจุบันนิยมใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นตัวฟอก) จากนั้นจะผ่านเข้าสู่การกรองโดยหม้อกรองแบบใช้แรงดัน (Pressure Filter) เพื่อแยกตะกอนออก และน้ำเชื่อมที่ได้จะผ่านไปฟอกสีเป็นครั้งสุดท้ายโดยกระบวนการแลกเปลี่ยนประจุ (Ion Exchange Resin) จะได้น้ำเชื่อมรีไฟน์ (Fine Liquor)
8. การเคี่ยว (Crystallization)
น้ำเชื่อมรีไฟน์ที่ได้จะถูกนำเข้าหม้อเคี่ยวระบบสุญญากาศ (Vacuum Pan) เพื่อระเหยน้ำออกจนน้ำเชื่อมถึงจุดอิ่มตัว หากถ้าเราต้องการผลิตน้ำตาลกรวดที่มีราคาแพงก็สามารถทำในขั้นตอนนี้ได้ครับ โดยที่เทคนิคก็คือ เราจะต้องปล่อยให้การตกผลึกนั้นเกิดขึ้นอย่างช้าๆ (2-3วัน) จึงไม่ต้องแปลกใจครับว่าทำไมน้ำตาลกรวดถึงได้แพงซะเหลือเกิน การตกผลึกช้าๆนั้นจะทำให้ได้สารละลายที่มีโครงผลึกแน่นขึ้น เนื้อสัมผัสถึงได้แตกต่างไปจากน้ำตาลทรายปกตินั่นเองครับ
9. การปั่นแยกผลึกน้ำตาล (Centrifugaling)
แมสิควิทที่ได้จากการเคี่ยวจะถูกนำไปปั่นแยกผลึกน้ำตาลออกจากกากน้ำตาลโดยใช้เครื่องปั่น (Centrifugals) ผลึกน้ำตาลที่ได้นี้จะเป็น น้ำตาลรีไฟน์และน้ำตาลทรายขาว
10. การอบ (Drying)
ผลึกน้ำตาลรีไฟน์และน้ำตาลทรายขาวที่ได้จากการปั่นก็จะเข้าหม้ออบ ( Dryer ) เพื่อไล่ความชื้นออก โดยความชื้นสุดท้ายจะเหลือไม่ถึง 1% แล้วบรรจุกระสอบ หรือแพคใส่ถุงใสเพื่อจำหน่ายต่อไป
