Cukor je neodmysliteľnou súčasťou nášho stravovania. Kedysi bol luxusným artiklom, ku ktorému mali bežní ľudia len obmedzený prístup, pričom v tých časoch sladili medom. Až v polovici 19. storočia sa stal bežnou komoditou v Európe a dnes patrí k základným potravinárskym tovarom. Na Slovensku a v miernych oblastiach Európy sa na jeho výrobu využíva cukrová repa. Tento článok podrobne opisuje postup výroby cukru z tejto plodiny.
História výroby cukru z cukrovej repy
Už v dávnych dobách, okolo roku 6000 pred Kristom, poznali ľudia vo východnej Ázii cukrovú trstinu. Prvé zmienky o varení sladkej šťavy z tejto rastliny pochádzajú z Indie. Zahustená šťava sa nalievala do kužeľovitých nádob, kde kryštalizovala, a tak vznikal cukor. V čase križiackych výprav sa o cukre dozvedela aj západná Európa.
Trvalo niekoľko storočí, kým sa cukrová repa stala surovinou na výrobu cukru. V roku 1747 berlínsky chemik Andreas Sigismund Marggraf zistil, že cukrová repa má rovnaký obsah cukru ako cukrová trstina, a koncom 19. storočia prevážila produkcia repného cukru nad trstinovým.
Možnosť vyrábať cukor z európskej poľnohospodárskej plodiny a nahradiť tak drahý zámorský trstinový cukor lacnejším, ale kvalitatívne rovnocenným produktom, inšpirovala Marggrafa skúmať kvalitu sladkej látky v domácich plodinách. Jeho výskumy dokázali, že cukor z bielej kŕmnej repy sa kvalitatívne stotožňuje s cukrom z cukrovej trstiny.
Napriek tomu, že výsledky jeho výskumov uverejnené v sborníku Berlínskej akadémie v roku 1747 vzbudili záujem v odborných kruhoch, nedostali sa im žiadnej podpory od vládnych činiteľov. Marggraff, ktorý nemal finančné prostriedky, nemohol pokračovať vo výskumoch a vypracovať priemyselnú technológiu výroby repného cukru. Jeho laboratórne výsledky však položili základ pre ďalší výskum, ktorý uskutočnil iný nemecký chemik, Franz Carl Achard.
Prečítajte si tiež: Podrobný postup výroby slivovice
Myšlienku výroby repného cukru začali rozširovať v Uhorsku predovšetkým v nemeckých odborných časopisoch na prelome 18. a 19. storočia. Slovák Samuel Tešedík patril medzi popredných propagátorov tohto nového priemyselného odvetvia. Koncom 18. storočia ako prvý v Uhorsku varil sirup z cukrovej repy. Za priekopníka priemyselnej veľkovýroby repného cukru sa považuje prešovský lekárnik J. S. Gertinger.
Rozdelenie dejín cukrovarníckeho priemyslu na Slovensku
Dejiny cukrovarníckeho priemyslu na Slovensku možno rozdeliť do troch etáp:
- Začiatok priemyselnej veľkovýroby repného cukru (30. roky 19. storočia - 1849): Toto obdobie predstavuje udomácnenie sa nového priemyselného odvetvia. Mnohé cukrovary založené v tomto období svedčia o záujme veľkostatkárov a obchodného kapitálu využívať možnosť na získanie nových príjmov. Väčšina cukrovarov vznikla v župách západného a menšia v župách stredného Slovenska. Na východnom Slovensku pracoval iba cukrovar v Košiciach.
- Obdobie zavedenia zdanenia výroby repného cukru (1850 - 1867): V tomto období začal príliv zahraničného kapitálu a zakladanie veľkých cukrovarov.
- Obdobie po rakúsko-uhorskom vyrovnaní (1868 - 1887): V tomto období sa prehlboval proces zakladania cukrovarov. Cukrovary založené v rokoch 1868 - 1887 pracovali nielen do konca skúmaného obdobia, ale pracujú aj dodnes. Tieto roky znamenajú aj ukončenie priemyselnej revolúcie v cukrovarníckom priemysle.
Technologický postup výroby cukru z cukrovej repy
Cukrová repa sa zaraďuje medzi okopaniny. Pestuje sa jeden rok a jej sejba sa začína vždy na jar. Na Slovensku sa zber repy uskutočňuje koncom septembra.
Výroba cukru z cukrovej repy je proces pozostávajúci z rôznych fáz, ktorý prebieha vo väčšine európskych krajín vo veľkom meradle. Väčšina fáz tohto procesu sa uskutočňuje priebežne. Cieľom tohto procesu je získanie mikrobiologicky stabilného produktu (kryštálový cukor alebo skladovateľný sirup), ktorý sa dá skladovať za účelom zásobovania počas celého roka (kryštálový cukor) alebo ďalšieho spracovania (sirup).
Po zbere sa repa dopraví do cukrovaru, kde sa uskladňuje na repnom dvore. Predtým, než sa s ňou začne pracovať, je potrebné ju očistiť od hliny, kameňov, zeliny a rôznych zvyškov pôdy. Preto sa dopravuje suchou cestou do bubnovej práčky.
Prečítajte si tiež: Zdravý domáci jogurt
Samotný proces výroby cukru pozostáva z nasledujúcich krokov:
Príprava rezkov: Rezačkami sa repa nareže na rezky v tvare prúžkov, ktoré vykazujú obsah cukru medzi 16 až 20 percentami. Dĺžka rezkov by mala byť od 8 do 12 cm, mali by byť stredne hrubé, pružné a na dotyk suché. Maximálny obsah drviny (časti repy s dĺžkou menej ako 1 cm) by mal byť 3-4%.
Získavanie šťavy (Difúzia): Cukor sa z rezkov vylúhuje pomocou horúcej vody (cca 70 stupňov Celzia) v protiprúdovom procese - rezky sa dopravujú proti prúdu vody zdola nahor - (extrakcia). Vzniká surová šťava. Táto obsahuje približne 98 percent cukru obsiahnutého v repe ako aj organické a anorganické látky (takzvané „necukrové látky“) z repy. Sacharóza prechádza cez polopriepustnú membránu buniek repného rezku, do roztoku, bielkoviny ostávajú v rezkoch.
Činitele ovplyvňujúce priebeh difúzie:
- Teplota extrakcie: ideálna teplota je 72°C, nesmie byť nad 80°C.
- Čas extrakcie: do 120 minút.
- Alkalita: pH 5,8 (slabokyslé).
- Dĺžka rezkov: od 8 do 12 cm.
- Hmotnostný odťah: dostatočná výťažnosť.
Konečným produktom difúzie je difúzna šťava - tmavá hnedočierna kvapalina s nepríjemnou chuťou. Obsahuje sušinu (S=15%), čistotu 85 až 9 %, pH 6 až 6,3. Necukornaté látky bránia kryštalizácii a pôsobia nepriaznivo na kvalitu.
Prečítajte si tiež: Všestranné použitie rýžovaru
Čistenie šťavy (Epurácia): Necukrové látky nachádzajúce sa v surovej šťave sa pridaním prírodných látok vápenného mlieka (čerenie) a oxidu uhličitého (saturácia), ktoré sa vyrábajú vo vlastnej vápenke, viažu a vyzrážajú. Do difúznej šťavy sa pridáva vápenné mlieko. Čistenie sa delí na:
- Predčerenie: pridáva sa malé množstvo CaO (0,28 až 0,40%).
- Dočerenie: do predčerenej šťavy sa pridáva ďalší podiel CaO (1,5% až 2% na množstvo cukrovej repy).
- Saturácia: odstránenie nadbytočného CaO pomocou CO2.
Reakciou necukrov vzniká ľahká difúzna šťava s obsahom sušiny 15%.
Filtrácia: Vyzrážané nerozpustné necukrové látky a vápno sa odfiltrujú vo filtračných zariadeniach. Filtrát sa označuje ako ľahká šťava, zvyšok na filtri je saturačný kal. Tento predstavuje cennú zúrodňujúcu látku, ktorá sa používa na hnojenie pôdy.
Zahusťovanie šťavy (Odparovanie): Ľahká šťava sa zahusťuje v procese viacstupňového odparovania. Tým vzniká ťažká šťava (s obsahom sušiny 70%). Zahusťovaním ľahkej šťavy vzniká ťažká difúzna šťava s obsahom sušiny 70%. Na výrobu cukru je potrebné veľké množstvo energie, ktoré je pokryté prevádzkou vlastnej elektrárne. Para vyrobená vo vysokotlakových kotloch slúži na výrobu vlastnej elektriny v turbogenerátoroch. Odpadová para z turbín sa používa ako procesná para (kogenerácia) na ohrev odparky.
Kryštalizácia (Varenie): Ťažká šťava sa ďalej zahusťuje vo varostrojoch za pôsobenia vákua. Kryštalizácia sa spúšťa pridaním jemne zomletého cukru („očkovanie“). Ďalším zahusťovaním narastajú kryštály do požadovanej veľkosti zŕn. Prebieha v zariadení, ktoré sa nazýva zrnič. Počas varenia sa vykryštalizuje 70 až 75% cukru a získa sa cukrovná zmes kryštálov cukru a matečného sirupu. Prebieha vo varni - široké valcové nádoby, kde pri znížení tlaku dochádza k odparovaniu vody a kryštalizácii sacharózy. Vzniká tzv. cukrovná zmes kryštálov cukru a matečného sirupu.
Odstreďovanie: Kryštály cukru sa oddelia od sirupu odstreďovaním. Cukrovina prechádza do odstrediviek, kde sa oddelí matečný sirup, kryštáli cukru ostanú na sebe, ktoré sa premývajú vodou alebo parou. Odlúčený sirup sa ešte podrobí ďalším dvom stupňom kryštalizácie. Takto získaný kryštáľovo čistý cukor sa pri rozptyle svetla v kryštáloch javí ako biely.
Sušenie cukru: Biely cukor sa suší prúdom vzduchu, ochladí sa a uskladní v silách. V rozličných formách, v balení pre domácnosti alebo priemysel, sa ako dôležitá potravina a pochutina vydáva na cestu k spotrebiteľovi.
Melasa: Odstredený sirup, ktorý vznikne pri poslednom stupni kryštalizácie sa nazýva melasa. Melasa obsahuje cukor, ktorý už nemôže vykryštalizovať (6 až 9 percent cukru z repy) a rozpustné necukrové látky pochádzajúce z repy.
Surový a rafinovaný cukor
- Surový cukor: Hlavný produkt získaný po oddelení kryštálov cukru od matečného sirupu v odstredivkách.
- Rafinovaný cukor: Cukor, ktorý prešiel procesom rafinácie, ktorého cieľom je vyrobiť chemicky čistý biely cukor s obsahom 99,8% sacharózy.
Proces rafinácie:
- Afinácia: Odstraňovanie zvyškov matečného sirupu. Surový cukor sa rozmieša s miešacím sirupom v afinárnom miešadle na umelú cukrovinu. Umelá cukrovina sa odstreďuje v afinárnom odstreďovači - vzniká afináda.
- Výroba kléru: Afináda sa rozpustí vo vode, ľahkej šťave alebo sirupe, čím vzniká klér s obsahom okolo 70%.
- Čistenie kléru: Surový klér sa upravuje vápenným mliekom a aktívnym uhlím.
- Kryštalizácia rafinovaného cukru: Vyčistený klér sa varí a mieša a vzniká rafinádna cukrovina.
Produkty po odstredení: melasa, štiavny kryštál, medziproduktový cukor. Štiavne kryštálové cukroviny sa varia z klérov a ťažkej šťavy.
Vlastnosti, balenie a skladovanie cukru
- Vlastnosti: Cukor (sacharóza) je biela kryštalická látka sladkej chuti, dobre rozpustná vo vode. Z chemického hľadiska je to čistá sacharóza, zložená z jednej molekuly glukózy a jednej molekuly fruktózy.
- Balenie: Hotový cukor sa plne automaticky balí do spotrebiteľských balení a dodáva sa aj vo veľkých baleniach určených pre priemysel.
- Skladovanie: Voľne sypaný cukor sa skladuje v železobetónových silách pri teplote 18°C - 25°C a vlhkosti vzduchu 40 - 60%. Po vyskladnení zo síl sa cukor triedi podľa veľkosti kryštálov na obchodné druhy cukor kryštálový a krupicu a balí sa do spotrebiteľských balení.
Vedľajšie produkty výroby cukru
Okrem cukru sa pri spracovaní cukrovej repy využívajú aj sekundárne produkty:
- Vylisované cukrovarnícke rezky: Používajú sa ako krmivo alebo na výrobu elektrickej energie.
- Melasa: Využíva sa v liehovarníckom a droždiarskom priemysle.
- Saturačný kal: Používa sa ako hnojivo a vracia sa späť na polia.
Význam cukrovarníckeho priemyslu
Na pestovanie repy a jej spracovanie do podoby bielych kryštálikov cukru je napojených viac ako 3000 pracovných miest najmä vo vidieckych oblastiach. Sektor pestovania repy a produkcie cukru prináša pre štátny rozpočet Slovenska každoročne okolo 42 miliónov eur.