Výroba cukru

Surovinou pri výrobe repného cukru je cukrová repa. Je to dvojročná rastlina. V prvom roku vyrastú zo semena zelené časti rastliny a koreň. V druhom roku repa kvitne a po dozretí dáva semená. Surovinou pre cukrovary sú korene vyrastené v prvom roku. Zberajú sa zvyčajne koncom septembra alebo koncom októbra.
V cukrovej repe alebo cukrovej trstine vzniká sacharóza zložitými chemickými reakciami, kt. súhrne nazývame fotosyntetická asimilácia. Rastlina pritom viaže za katalytického účinku zeleného listového farbiva – chlorofylu – oxid uhličitý a vodu. Chlorofyl má tiež schopnosť pohlcovať energiu potrebnú na viazanie oxidu uhličitého. Samotný dej je zložitý, no celkom isto vzniká glukóza, kt. sa v živom tele rastlín mení na iné zlúčeniny, v tomto prípade na sacharózu. V cukrovej repe sa sacharóza ukladá v koreňoch, kde je zásobnou látkou. Obsah sacharózy v cukrovej repe sa pohybuje v rozmedzí od 15 do 20 %.

Celý výrobný postup možno rozdeliť na dve fázy:

a)výroba surového cukru,
b)rafinácia surového cukru.

Výroba surového cukru

Očistená cukrová repa sa dopravuje do cukrovaru, kde sa uskladňuje v repných jamách, uprostred ktorých je kanál s tečúcou vodou. Kanál je pokrytý plechmi, na ktorých je uložená repa. Keď je to potrebné, plechy sa postupne odstraňujú a repa padá do prúdiacej vody, ktorá ju unáša do závodu. Z konca splavného kanála sa dostáva repa repným kolesom do práčky, v ktorej sa zbaví nečistôt a na sitách aj vody. Zo sít vypadáva do repného výťahu, ktorým sa dopravuje na automatické váhy. 

Z repy sa získava cukor (sacharóza) vylúhovaním vodou. Aby sa uľahčilo vylúhovanie cukru, reže sa repa na rezačke na rezky. Rezačka je plechový bubon, v ktorom na vertikálnom hriadeli je oceľovoliatinová platňa s nožmi. Nože musia byť ostré, aby rezky boli dlhé (18 až 25 mm), hladké a nie tenšie ako 0,5 mm. Z rezačky sa rezky dopravujú do difuzérov.

Cukrová šťava sa získava z bunkovej šťavy difúziou. Aby difúzia mohla prebiehať, treba umŕtviť protoplazmu. Živá protoplazma totiž prepúšťa cez bunkovú stenu vodu, ale neprepúšťa sacharózu. V podstate poznáme dva spôsoby difúzie, a to diskontinuálny a kontinuálny spôsob.

Diskontinuálny spôsob difúzie charakterizuje to, že počas difúzie ostávajú rezky v pokoji a šťava je v pohybe. Používa sa Robertova difúzna batéria. Difúzia prebieha vo valcovitých nádobách z oceľového plechu, ktoré sú uzavreté vekom. Difuzér sa plní čerstvými rezkami a na rezky sa pôsobí tlakovou vodou. Difuzéry sú navzájom spojené armatúrou (štiavnym potrubím, vodnými ventilmi a pod.) do batérie, ktorá sa skladá zvyčajne zo 16 difuzérov umiestnených v dvoch radoch za sebou tak, že každý člen môže byť prvý a posledný. Čerstvá voda pod tlakom 196,2 kPa sa privádza do difuzéra, v ktorom sú rezky s najmenším obsahom cukru a naopak, šťava, ktorá už obsahuje veľa cukru, privádza sa na čerstvé rezky. Difúzny proces musí prebiehať tak, aby obsah cukru vo vysladených rezkoch bol čo najmenší. Táto difúzia v súčasnosti nevyhovuje požiadavkám zvyšovania produktivity práce, pretože je tu veľa ručnej práce. Chyba však nie je v princípe difúzie, ale v jej technickej realizácii, lebo difúzna batéria pracuje pretržite – diskontinuálne.

Kontinuálny spôsob difúzie charakterizuje to, že počas difúzie sa rezky pohybujú proti prúdu repnej šťavy, resp. vody. rezky vstupujú do difúzneho zariadenia v miestach, kde sa odťahuje sladká šťava. Z druhej strany sa odvádzajú vysladené rezky a súčasne sa privádza voda. Poznáme kontinuálne difúzne zariadenia vertikálne (vežové) alebo horizontálne.Surová difúzna šťava je špinavosivá kvapalina, ktorá okrem cukru obsahuje veľa necukrových látok, preto sa musí čistiť. Úlohou čistenia je odstrániť čo najväčšie množstvo necukrov a pripraviť čistý roztok sacharózy schopný kryštalizácie. Necukry sa odstraňujú pridávaním Ca(OH)2 vo forme vápenatého mlieka (čírenie) a pôsobením oxidu uhličitého (saturácia).

Pri čírení difúznej šťavy prebiehajú rozličné chemické deje. Čírenie sa uskutočňuje v malaxéroch. Vyčírená šťava obsahuje nadbytok Ca(OH)2, ktorý treba odstrániť. Robí sa to nasycovaním šťavy oxidom uhličitým. Tento dej sa nazýva saturácia.

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

Saturačný kal nemá obsahovať viac ako 1 % cukru. Ďalšou jeho súčasťou sú: uhličitan vápenatý, fosforečnan vápenatý, dusíkaté a draselné látky a voda. Používa sa ako hnojivo.

Surová šťava sa po prefiltrovaní varí pri teplote 100 °C.

Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2

Uhličitan vápenatý sa odfiltruje a získa sa tzv. ľahká šťava, ktorá obsahuje 13 až 16 % sušiny. Ľahká šťava sa ďalej zahusťuje odparovaním na hustú ťažkú šťavu, ktorá obsahuje 60 až 65 % sušiny v odparovacej stanici. Odparovacia stanica je sústava odparovacích telies, ktoré sú spojené potrubím tak, aby sa teplo vyhrievacej pary mohlo niekoľkonásobným použitím hospodárne využiť. Ťažká šťava odteká do zberných nádrží, odkiaľ sa čerpá do varostroja; je to veľké odparovacie teleso vyhrievané štiavnymi parami z odparky. Tu sa ťažká šťava zahustí na cukrovinu, zmes kryštálikov cukru a kryštalizačného sirupu. Po skončení varu vo varostroji (4 až 5 hodín) sa cukrovina vypúšťa do kryštalizátora, kde sa za miešania kryštalizácia dokončí. Odtiaľ sa kryštalická kaša vypúšťa do odstrediviek, kde sa oddelí sirup (tzv. zelený sirup) od vyrobeného surového cukru. Zelený sirup sa ďalej spracúvava na cukrovinu – druhý produkt, ktorý je tmavší ako prvý produkt (surový cukor). Sirup, ktorý zostal po kryštalizácii druhého produktu, sa nazýva melasa.

Melasa je roztok cukru a necukrových látok. Pre veľký obsah necukrových látok sacharóza z nej zle kryštalizuje a jej získanie nie je ekonomické. Sacharózu, ktorá sa v nej nachádza, možno využiť ekonomickejšie. Najvýznamnejšie použitie melasy je v kvasnom priemysle, kde sa z nej vyrába lieh (etanol) a droždie, v menšej miere kyselina mliečna, citrónová, butylénglykol, acetón, glycerol a iné. Melasa je aj vhodné krmivo, a to priamo, alebo sa používa na výrobu melasových krmív (napr. sušená zmes rezkov, saturačného kalu a melasy).

Rafinácia surového cukru

Surový cukor je žltý, obsahuje rozličné nečistoty, ktoré mu dodávajú nepríjemný zápach a chuť. Nie je vhodný na priamu spotrebu, preto sa rafinuje na konzumný cukor, ktorý sa nazýva rafináda.

Surový cukor sa najprv prečisťuje – afinuje, aby sa zbavil tenkej vrstvičky sirupu, z ktorého vykryštalizoval. Robí sa to vykrývaním v odstredivkách. Surový cukor sa dá do odstredivky a do jej stredu sa vstrekuje voda alebo vodná para, ktorá preniká vrstvou cukru, pričom zmýva sirup z kryštálov cukru. Takto prečistený cukor sa nazýva afináda. Rozpúšťa sa v horúcej vode na hustý cukrový roztok – klér. Klér sa zahusťuje za prídavku modrého farbiva ultramarínu, ktorý výrobok zjasňuje. Takto vzniká rafinačná cukrovina, ktorá ide do kryštalizátora a do odstrediviek, kde sa zbaví sirupu. Získaná zmes kryštálov sa triedi podľa veľkosti, suší, chladí a uskladňuje v zásobníkoch. Používa sa aj na výrobu kockového a práškového cukru, i keď najviac sa vyrába kryštálový cukor.