Výroba cukru z cukrovej repy je komplexný proces, ktorý prebieha vo veľkom meradle cukrovarenskými podnikmi po celom kontinente. Väčšina etáp sa vykonáva priebežne s cieľom získať mikrobiologicky stabilný výrobok - kryštálový cukor alebo skladovateľný sirup - pripravený na zásobovanie po celý rok. Na Slovensku a v miernych oblastiach Európy sa cukrová repa používa ako hlavný zdroj cukru, pričom jej zber a spracovanie sú plne mechanizované a logisticky prepojené s cukrovarom.
1. Zber a skladovanie cukrovej repy
Cukrovka sa po zbere zhromažďuje na skládkach alebo sa okamžite dopravuje do závodu. Pri preberaní vo fabrike sa repa odváži a vyklopí na dopravné pásy, ktoré tvoria hromadu repy na sklade. Optimálna skladovacia teplota je od -3 do 5 °C, aby sa udržal obsah cukru a predišlo sa znehodnoteniu. Spracovanie zamrznutej repy je možné, ale rozmrazená repa môže rýchlo podliehať rozkladu. Po prvom umytí a medziskladovaní v repnom bunkru sa repa konečne dopraví ku spracovaniu.
2. Príprava rezkov
Rezačkami sa repa nareže na úseky - rezky - s obsahom cukru 16-20 %. Dĺžka rezkov je 8-12 cm, hrúbka stredná a na dotyk suchá. Maximálny obsah drviny (časti repy s dĺžkou <1 cm) by mal predstavovať 3-4 %. Rezky tvoria základ difúzneho procesu, z ktorého neskôr vzniká šťava.
3. Získavanie šťavy (difúzia)
Cukor sa získava z rezkov horúcou vodou (cca 70 °C) v protiprúde - rezky idú proti smeru vody. Vzniká difúzna šťava, ktorá obsahuje približne 98 % cukru obsaženého v repe a aj necukrové látky. Sacharóza prechádza cez bunkové membrány rezkov do vodného roztoku, zatiaľ čo bielkoviny zostávajú v rezkoch. Dôležité faktory priebehu difúzie zahŕňajú teplotu (ideál 72 °C, max 80 °C), čas extrakcie (do 120 minút), pH (slabokyslé 5,8), dĺžku rezkov a dosiahnutie dostatočnej výťažnosti.
4. Epurácia a filtrácia
Necukrové látky v surovej šťave sa viažu pomocou vápenca a oxid uhličitý, vyrobených na vlastnej vápenke, a vyzrážajú. Následná filtrácia odfarbí a oddelí nerozpustné látky a zvyšky vápna. Filtrát sa nazýva ľahká šťava, zvyšok vo filtri je saturačný kal, ktorý sa využíva ako hnojivo alebo zlepšovadlo pôdy.
5. Zahusťovanie šťavy a výroba ťažkej šťavy
Ľahká šťava sa za viacstupňového odparovania zahusťuje na ťažšiu šťavu. Na výrobu cukru je potrebné veľké množstvo energie; táto energia sa získava z vlastnej elektrárne cukrovary. Odpadová para z turbín sa využíva ako kogenerácia na ohrev odparky a na výrobu procesnej pary.
6. Kryštalizácia a zrnič
Ťažká šťava sa ďalej zahusťuje vo vákuových varostrojoch. Kryštalizácia sa spúšťa pridaním jemne zomletého cukru - „očkovaním“ - a pokračuje až po dosiahnutie požadovanej veľkosti kryštálov. Z vykryštalizovanej cukroviny vzniká heterogénna zmes kryštálov a materského sirupu, nazývaná cukrovina. Po kryštalizácii sa kryštály oddeľujú od sirupu odstreďovaním.
7. Odstredenie a ďalšie kryštalizácie
Kryštály cukru sa oddelia od sirupu a tekutý zvyšok podlieha ďalším stupňom kryštalizácie. Prvá A kryštály sú určené najmä pre kryštálový cukor, ďalšie varianty sa spracúvajú na práškový cukor alebo kockový cukor.
8. Sušenie, balenie a skladovanie
Krystály cukru sa sušia v prúde vzduchu, ochladia a uskladnia v silách. Biely cukor obsahuje minimálne 99,7 % sacharózy a zvyšok predstavuje vlhkosť. Cukor sa distribuuje v domácnostiach aj priemyselných baleniach ako dôležitá potravina a sladidlo.
9. Melasa
Odstredený sirup z posledného stupňa kryštalizácie sa nazýva melasa. Obsahuje zvyšný cukor (6-9 %) a rozpustné necukrové látky získané z repy. Melasa nachádza využitie v liehovarníctve, droždíarskom priemysle a ako súčasť hnojív vo forme saturačného kalu.
Sekundárne produkty spracovania
- Vylisované cukrovarnícke rezky - krmivo pre zvieratá, výroba elektrickej energie.
- Melasa - používaná v liehovarníctve a droždíarskom priemysle.
- Saturačný kal - ako hnojivo vracané späť na polia.
Použitie cukru a cestou alternatív
Cukor sa používa v potravinárskom priemysle, pri pečení, cukrovinkách a nápojoch. Na trhu sa objavuje v malých aj veľkých baleniach pre domáce i priemyselné využitie. O dopadoch cukru na zdravie a jeho alternatívach sa často diskutuje; WHO odporúča Denný príjem cukru do 10 % z celkového energetického príjmu, pričom existujú aj prirodzené a syntetické alternatívy ako med, sirupy, polyalkoholové sladidlá a stevia.
Historické poznámky a Slovensko
Na Slovensku sa tradične využíva cukrová repa ako hlavný zdroj cukru. Do konca 20. storočia prebiehala transformácia cukrovárenského priemyslu, po ktorej nasledovali zmeny v legislatíve a privatizácii. Dnes sú dve cukrovary na Slovensku plne fungujúce, pričom pestovanie repy a výroba cukru sú integrované s modernými technológiami. Trstina a repa predstavujú kľúčové plodiny pre kryštalizáciu cukru; cukrová repa obsahuje 16-20 % sacharózy a približne 75 % vody, zatiaľ čo repa sa spracováva podobne, s ohľadom na udržanie kvality a výťažnosti.
Ako to funguje - výroba cukru
Tabuľka: Hlavné kroky výroby cukru z cukrovej repy
| Krok | |
|---|---|
| Zber a skladovanie | Zhromažďovanie repy, skladovanie pri -3 až 5 °C, preprava do závodu |
| Príprava rezkov | Rezky s obsahom cukru 16-20 %, dĺžka 8-12 cm |
| Difúzia | Extrahcia cukru horúcou vodou (cca 70 °C) proti prúdu vody |
| Epurácia a filtrácia | Vápno, CO2, filtrácia, vznik ľahkej šťavy |
| Zahusťovanie a kryštalizácia | Odparovanie, kryštalizácia, vznik cukroviny |
| Odstredenie a sušenie | Oddelenie kryštálov, sušenie, balenie |
| Melasa | Vytvorený melasový sirup po kryštalizácii |