Wie wird Zucker aus Zuckerrüben hergestellt
Zucker wird aus Pflanzen mit hohem Zuckergehalt - wie der heimischen Zuckerrübe oder dem tropischen Zuckerrohr - gewonnen. Bei der Zuckerrübe lösen wir den Zucker aus den Zellen mit heißem Wasser heraus, während er beim Zuckerrohr aus den Zellen gepresst wird. In effizienten Produktionsanlagen, die stetig modernisiert werden, verarbeiten wir Rüben & Rohr. Am Ende des Prozesses zur Zuckergewinnung steht das Produkt: kristalliner Zucker.
Anbau und Ernte der Zuckerrübe
Hierzulande entsteht Zucker direkt in der Zuckerrübe auf dem Feld. Die Rübe bildet ihn aus Wasser, CO2 und Sonnenenergie und speichert ihn. Durch Fotosynthese wandelt sie Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid in Zucker um und speichert ihn. Die Samen der Zuckerrübe werden von Mitte März bis Mitte April ausgebracht. Im Herbst erreichen die Zuckerrüben ihren höchsten Zuckergehalt. Geerntet werden die Zuckerrüben in Österreich etwa von Mitte September bis Mitte Dezember - abhängig von der Witterung.
Die Zuckerrübe ist dann im Schnitt 700-1000 Gramm schwer und enthält rund 17-19 Prozent Zucker. Die Zuckerrübe ist im Schnitt 770 Gramm schwer und enthält rund 20 Prozent Zucker. Aus gut sechseinhalb Zuckerrüben kann also ein Kilo Zucker gewonnen werden.
Früher war das Ernten mühsame Handarbeit, heute übernimmt ein modernes Gerät, der Rübenvollernter, fast alle Arbeitsschritte. Die Maschine schneidet die Blätter samt Rübenkopf ab, hebt die Rüben aus der Erde und sammelt sie ein. Ein Rüttelsieb befreit diese von Sand und Steinen. Per Traktor, Lkw oder Bahn gelangen die Zuckerrüben in eine Zuckerfabrik.
Anlieferung und erste Reinigung in der Zuckerfabrik
Wenn die Rüben nach der Ernte in der Fabrik ankommen, werden sie im ersten Schritt gewaschen - die abgewaschene Erde wird wieder zurück auf das Feld gebracht. Die Güterzüge werden von Mitarbeitern entladen, die einen Wasserstrahl auf die Rüben lenken und damit lockern. Dann schwimmen sie aus dem Waggon. LKWs kippen ihre Ladung auf ein Förderband. Die ersten Schritte der Verarbeitung sind das Aussortieren von Steinen und das Waschen der Rüben. Sogar die bei der ersten Reinigung anfallende Erde wird gelagert und kommt später auf landwirtschaftliche Felder zurück. Steine, die von der Erntemaschine am Feld aufgenommen wurden, werden ebenfalls gesammelt und für den Bau von Wegen eingesetzt.
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Zerkleinerung und Extraktion (Gegenstromextraktion)
Die gereinigten Rüben werden in Schneidemaschinen von rotierenden Messern zu dünnen Rübenschnitzeln zerkleinert (Schnitzelmaische). In der Zuckerfabrik werden die Rüben gewaschen und anschließend von Schneidemaschinen zu streifenförmigen Rübenschnitzeln zerkleinert. Diese Schnitzel haben einen Zuckergehalt von rund 16 bis 20 Prozent.
Die Rübenschnitzel werden auf Förderbändern zu ca. 20 m hohen Extraktionstürmen geleitet. Dort bewegen sich die Schnitzel von unten nach oben, während von oben im Gegenstrom 70° C heißes Wasser an den Schnitzeln vorbeifließt. Die Schnitzel werden mit Wasser auf über 70 Grad erhitzt, dabei platzen die Zellwände und der Zucker wird im Gegenstrom aus den Schnitzeln herausgelöst. Durch die Hitze des Wassers öffnen sich die Zellwände der Schnitzel und die enthaltenen Zuckermoleküle treten ins Wasser über. Dieses Verfahren wird auch Gegenstromextraktion genannt. Am unteren Ende des Extraktionsturmes wird der sogenannte „Rohsaft“ abgepumpt.
Saftaufbereitung: Reinigung und Filtration
Der Rohsaft enthält neben dem Zucker auch verschiedene organische und anorganische Bestandteile der Rübe. Diese Nichtzuckerstoffe werden mit Hilfe von zugesetzter Kalkmilch und Kohlensäure gebunden und ausgeschieden. Zurück bleibt eine klare, hellgelbe Flüssigkeit - der Dünnsaft. Der Rohsaft wird nun beim Raffinieren mit natürlicher Kalkmilch und Kohlensäure gereinigt. Die Nicht-Zuckerstoffe werden so gebunden, flocken aus und können abfiltriert werden. Sie werden den Feldern wieder zur Bodenverbesserung zugeführt.
Das übrigbleibende Kalkgemisch nennt sich Carbokalk - er wird abgepresst und als Kalk-Düngemittel in der Landwirtschaft eingesetzt. Carbokalk fällt im Zuge der Reinigung des Rohsaftes an und ist ein besonders schnell wirkender Kalkdünger. Reich an Phosphor und Stickstoff ist er auch für biologische Landwirtschaft geeignet.
Saftkonzentrierung: Verdampfung und Dicksaft
In der Verdampfstation wird dem Dünnsaft in mehreren hintereinander geschalteten Verdampfungsapparaturen solange Wasser entzogen, bis er als dickflüssiger Sirup einen Zuckergehalt von 65 - 70 Prozent hat. Die Verdampfungsapparate sind so miteinander verbunden, dass der dabei entstehende Dampf stets die nächste Stufe heizt. Der dabei entstehende Dampf wird zur Eigenstromerzeugung und zum Beheizen des Verdampfers genutzt. Der gewonnene goldbraune Dicksaft wird in der Kochstation weiter eingedampft.
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Dies geschieht unter vermindertem Druck, da das Wasser dann bereits zwischen 65° und 80° C verdampft und der Zucker bei dieser schonenden Methode nicht karamellisiert.
Kristallisation und Impfung
Bei einem bestimmten Verhältnis von Wasser zu Zucker wird die Kristallbildung häufig durch Zugabe von so genannten Impfkristallen in Form feinsten Zuckers angeregt. Bei der Kristallisation unter Vakuum wird der sirupartige Dicksaft beim Kristallisieren nochmals eingedickt und mit fein gemahlenem Zucker „geimpft“. Dadurch bildet der Sirup Zuckerkristalle. Diese Kristalle wachsen durch weiteres Eindicken bis zur gewünschten Größe der Zuckerkörner.
Die entstehende Masse besteht je zur Hälfte aus Kristallen und aus Flüssigkeit. Der Kristallbrei wird zum Abkühlen in Maischen abgelassen.
Trennung: Zentrifugieren und Melasse
In hochtourigen Zentrifugen werden die Zuckerkristalle vom zähflüssigen Sirup durch Abschleudern getrennt. Dabei bleiben die Zuckerkristalle in einem Sieb hängen, während der Zuckersirup abfließt. Die entstehende Masse kommt in einen Behälter, der sich sehr schnell dreht. Durch die Drehung werden die Kristalle von der Flüssigkeit getrennt.
Der abgeschleuderte Sirup kommt wieder in die Kochstation zum Auskristallisieren. Der dunkelbraune, zähflüssige Sirup, der nach der letzten Kristallisation zurückbleibt, wird Melasse genannt. Melasse enthält noch ca. 50 Prozent Zucker, der aber mit herkömmlichen Methoden nicht mehr auskristallisiert werden kann. Melasse wird als Rohstoff in der Backhefe- und Futtermittelindustrie und der Alkoholerzeugung verwendet. Die verbleibende Melasse wird hauptsächlich in der Hefe- und Bioethanolproduktion verwendet oder als Viehfutter-Bestandteil verkauft.
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Trocknung, Lagerung und Verpackung
Die Zuckerkristalle werden getrocknet, gekühlt und im Silo gelagert. Durch Trocknen entfernt man auch noch die letzte Feuchtigkeit aus dem nun rieselfähigen Weißzucker. Der Zucker wird gekühlt und in Silos gelagert, ehe er für die endgültige Nutzung weiterverarbeitet und verpackt wird. Der größte und weithin sichtbare Silo einer Zuckerfabrik kann viele tausend Tonnen Kristallzucker fassen. Je nach Bedarf wird der Zucker aus den Silos entnommen und kommt in ein Gebäude mit Verpackungsmaschinen.
Das Grundprodukt Kristallzucker kommt haushaltsgerecht verpackt in den Handel oder wird weiterverarbeitet. In der Verpackungshalle wird der Zucker in die unterschiedlichen Verpackungen abgefüllt, für den Haushalt gibt es 500-Gramm- und Ein-Kilo-Packungen. Für Unternehmen, die Zucker verarbeiten, wird in wesentlich größeren Verpackungseinheiten verpackt, bis hin zu ganzen LKW-Ladungen. Ein LKW transportiert bis zu 25 Tonnen Zucker.
Nebenprodukte und vollständige Rohstoffverwertung
Bei der Zuckerherstellung werden die eingesetzten Rohstoffe fast zur Gänze verwertet. Fast alle Rübenbestandteile, die nicht Zucker sind, werden in anderer Form verwertet. So fällt bei der Verarbeitung der Zuckerrüben ein wertvolles Futtermittel aus den ausgelaugten Rübenbestandteilen an. Die Rübenschnitzel, die nach dem Auslaugen übrigbleiben, werden ausgepresst, getrocknet und in Pelletform als Viehfutter verwendet.
Das aus den Zuckerrüben austretende Wasser wird sowohl im Produktionsprozess als auch für den Transport und die Reinigung neuer Rüben verwendet. Der Sirup, der nach dem letzten Kristallisationsschritt übrigbleibt, wird Melasse genannt. Diese enthält noch 6 bis 9 Prozent des Zuckers der ursprünglichen Rübe sowie lösliche Nicht-Zuckerstoffe.
Technik, Qualitätssicherung und Weiterentwicklung
Fast 200 Jahre hinweg haben sich so die Werke zu leistungsfähigen und zuverlässigen Stätten der Zuckergewinnung entwickelt. Seit etwa 1950 wird Zucker industriell hergestellt und die Produktionstechnik seither laufend verfeinert. Bei der Weiterentwicklung unserer Werke stehen die Energieeinsparung, die Umweltverträglichkeit und die Kundenzufriedenheit an vorderster Stelle. So investieren wir jedes Jahr in neue Geräte und Apparaturen. Der Zucker aus diesen Werken wird unserem hohen Anspruch und dem unserer Kunden täglich gerecht.
Die Mitarbeiter der Abteilung DTS kümmern sich vor allem um die technischen Aspekte unserer Produktion. Die Tätigkeiten der DTS umfassen technische Unterstützung und Innovation, Engineering, Prozesssteuerung/Automatisierung, Analytik, Qualitätssicherung und Fehlersuche in allen Bereichen der Zuckerherstellung (vom Feld bis zum Endprodukt) sowie Schulungen und Trainings für Kollegen. Hier werden nicht nur Produkte aus Zucker entwickelt, hier werden sie auch angepasst und verbessert. Ganze Konzepte werden hier zu verschiedenen Zuckerprodukten erstellt und begleitet. Am Ende werden auch die Methoden entwickelt, mit denen unsere verschiedenen Zuckerprodukte getestet werden können.
Wirtschaftliche Aspekte und Verarbeitungskapazität
In Österreich gibt es zwei Standorte zur Zuckerrübenverarbeitung. Diese Fabriken erzeugen mehr Zucker, als ganz Österreich in einem Jahr konsumiert. Die Zuckerfabriken verarbeiten Zuckerrüben ausschließlich im Herbst und Winter. Die 120 bis 140 Tage der Verarbeitung werden als “Kampagne” bezeichnet. In dieser Zeit wird 24 Stunden täglich und an sieben Tagen in der Woche gearbeitet.
| Schritt | Kurzbeschreibung |
|---|---|
| Anlieferung & Reinigung | Waschen, Steine aussortieren, Erdmaterial zurück aufs Feld |
| Zerkleinerung | Schneiden zu Rübenschnitzeln (Schnitzelmaische) |
| Extraktion | Gegenstromextraktion mit ~70 °C heißem Wasser → Rohsaft |
| Saftreinigung | Behandlung mit Kalkmilch & CO2 → Carbokalk, Dünnsaft |
| Verdampfung | Mehrstufige Konzentration → Dicksaft (65-70 % Zucker) |
| Kristallisation | Impfung mit Impfkristallen → Kristallbildung |
| Zentrifugation | Trennung Kristalle ↔ Sirup → Melasse |
| Trocknung & Verpackung | Trocknen, Kühlen, Lagerung in Silos, Verpackung |
Rein chemisch gesehen gibt es keinen Unterschied zwischen Rüben- und Rohrzucker. Beides ist zu 100 Prozent Saccharose, also Zucker, und hat keine weiteren Bestandteile, die eine chemische Unterscheidung möglich machen. Brauner Zucker, egal ob Rohr- oder Rübenzucker, hat hingegen in minimalen Anteilen weitere Inhaltsstoffe, etwa Mineralstoffe.
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