Zuckererzeugung

Die Zuckerrübe, aus der Zucker erzeugt wird, wird im Herbst geerntet. Die Ernte beginnt in der Regel Ende September und endet Ende November. Die Wurzel der Zuckerrübe hat ein Durchschnittsgewicht von einem ¾ Kilogramm und enthält im Durchschnitt 16% Saccharose. Nach dem Ausackern wird die Zuckerrübe an den Rändern der Felder deponiert und Schritt für Schritt abtransportiert. Auf einem Hektar ernten die Bauern in der Regel 50-60 Tonnen Rübe ohne Rübenblatt.

Anlieferung der Rüben, Spülen und Schneiden der Rüben, Diffusion

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Die Zuckerrübe wird nach dem Transport in die Zuckerfabrik mithilfe von Lastern gewogen, die Proben werden zur Feststellung des Zucker- und Tonerdegehalts entnommen; anschließend wird sie deponiert. Die Angaben über den Zucker- und Tonerdegehalt sind für die Festlegung des endgültigen Preises ausschlaggebend, der den Züchtern gezahlt wird.

Von der Deponie wird die Zuckerrübe in die eigentliche Fabrik geschwemmt, wobei sie von Ton, Sand, Gras sowie von Steinen und freien Rübenblättern gereinigt wird

Am Anfang des Erzeugungsprozesses wird die Zuckerrübe in der Rübenwaschmaschine - einem Waschtrog mit Wasser und sich drehenden Schaufeln - gewaschen. Das Waschwasser mit dem enthaltenen Ton wird in die Absetzteiche abgeleitet, wo sich der Ton absetzt; das Wasser wird zur Schwemmung und zum Waschen zurückgeleitet. Nach der Produktionsperiode wird der Ton gefördert und den Landwirte auf die Felder zurückgegeben. Das Wasch- und Schwemmwasser wird in eine Abwasserkläranlage abgeleitet.

Nach der Absonderung von Waschwasser wird die Zuckerrübe in sog. Rübenschnitzel geschnitten, welche ihrer Form nach an dünne Kartoffelschnitzel erinnern. Aus diesen Rübenschnitzeln wird der Zucker durch Extraktion, also durch den Entzug von Zucker mithilfe von heißem Wasser gewonnen. Die Schnitzel werden nachdem sie in die Diffusion gekommen sind - ein walzenförmiges, mäßig schräg positioniertes Gefäß - in der Diffusion gegen von oben fließendes heißes Wasser gedrückt. Unter diesen Bedingungen wird der meiste Zucker in dieses heiße Wasser gelaugt und es entsteht der sog. Diffusionssaft, welcher ca 16% Zucker enthält.

Die Rübenschnitzel, aus welchen der Zucker gelaugt wurde, kommen aus der Diffusion in Form eines wässrigen Breis heraus. Dann werden sie in sog. Schnitzelpressen befördert, wo ihr Wassergehalt auf 80% vermindert wird, was zur Verwendung als Futter für landwirtschaftliche Nutztiere genügt.

Reinigung des Saftes

Photo Gallery: Reinigung des Safts

Neben dem Zucker werden auch viele andere Stoffe in den Diffusionssaft gelaugt, wie verschiedene Salze und komplizierte organische Stoffe, von denen einige sehr farbintensiv sind. Diese organischen Stoffe nennt man Nichtzuckerstoffe. Alle diese Stoffe erschweren dann die Gewinnung von Zucker in fester, purer kristalliner Form. Den Haupt-Reinigungsprozess in der Zuckerfabrik stellt die Verdampfungskristallisation dar, also ein Prozess, bei welchem die Säfte erhitzt werden, verdampfen, bis der Zucker von sich aus kristallisiert. Bei diesem Prozess ist das Vorkommen von Nichtzuckerstoffen ganz unerwünscht, denn diese verhindern einerseits die eigentliche Kristallisierung und vermindern somit die Ausbeute des Prozesses, andererseits färben sie den Zucker, weil sie in sein Kristallgitter eindringen. Deshalb ist es notwendig, möglichst viele anorganischen Salze und organische Stoffe zu beseitigen. Die hauptsächliche Reinigungsmethode liegt in der Zugabe von Kalk in Form von Kalkmilch. Nach der Anbindung von Nichtzuckerstoffen wird dieser Kalk dann in Form des Kalziumkarbonats durch die Filterung beseitigt.

Zur Erzeugung von Kalkmilch betreibt jede Zuckerfabrik ihre eigene Kalkbrennerei, wo aus Kalkstein und Koks Kalk gebrannt wird; dieser Kalk wird durch Vermengung mit Wasser in Kalkmilch umgewandelt. Diese Kalkmilch wird mit dem Diffusionssaft vermengt. Hierdurch werden die meisten Nichtzuckerstoffe ausgefällt. Es bereitet jedoch Schwierigkeiten, diesen Niederschlag zu filtern. Deshalb wird Kohlendioxid verwendet, welcher durch Kalksteinbrennen entsteht. Dieser Kohlendioxid wird mit der enthaltenen Kalkmilch in den Saft eingetrieben und hierdurch wird ein feiner Niederschlag von Kalziumkarbonat gebildet, welches die gekrumpften Nichtzuckerstoffe an sich bindet. Dieser Niederschlag lässt sich dann schon gut filtern und wird im Sedimentationsapparat, in Schlammpressen und Eindickfiltern vom Saft getrennt. Es entsteht somit der sog. leichte Saft, welcher ungefähr den gleichen Zuckergehalt hat wie der ursprüngliche Diffusionssaft. Deshalb muss dieser Saft in der Verdampfanlage der Verdampfung unterzogen werden.

Verdampfanlage, Dampf- und Stromerzeugung

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Die Verdampfanlage in der Zuckerfabrik ist ein System von großen vertikalen walzenförmigen Gefäßen, wo der leichte Saft in fünf nacheinander folgenden Stufen verdampft wird. Diese besondere, kluge und altbekannte Art und Weise sorgt dafür, dass mithilfe einer Tonne Dampf bis zu fünf Tonnen Wasser vom Saft verdampft werden. Aus der Verdampfanlage fließt dann der sog. schwere Saft, welcher bereits zu Zucker verarbeitet werden kann. Aus den einzelnen Körpern der Verdampfanlage kommt verdampftes Wasser in Form von Dämpfen mit verschieden starkem Druck und unterschiedlichen Temperaturen. Diese Dämpfe, sog. Brüdendämpfe, werden dann bei der Erwärmung von Säften im Reinigungsprozess und beim Sieden von Zucker in den Vakuumapparaten genutzt. Diese mehrfache Nutzung von Dampf ist sehr effektiv.

Der in die Verdampfanlage eintretende Dampf wird im Kesselraum der Zuckerfabrik erzeugt, wo drei Kessel dafür installiert sind. Der Dampf strömt aus den Kesseln in eine Dampfturbine, welche einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Erst nach dem Verlassen der Turbine wird der Dampf in die Verdampfanlage zugeleitet. Sämtlicher erzeugter Strom wird in der Zuckerfabrik verbraucht.

Sieden von Weißzucker

Photo Gallery: Sieden des Weißzuckers

In dem schweren Saft aus der Verdampfanlage sind ca. 63% Zucker enthalten, was zur Kristallisierung von Zucker noch nicht genügt. Zur Erhöhung des Zuckergehalts werden in diesem Saft weitere Arten von Zucker gelöst, welche in den weiteren Produktionsphasen gewonnen werden. Es entsteht eine sehr konzentrierte Zuckerlösung, die jedoch noch nicht in der Lage ist, von selbst zu kristallisieren. Deshalb wird diese Lösung mit Brüdendämpfen aus der Verdampfanlage erhitzt und in den Vakuumapparaten - große Gefäße mit einem Volumen von 40 - 45 000 Liter - erneut verdampft. Die Verdampfung erfolgt unter mäßigem Unterdruck, damit der Siedepunkt sinkt, da es sonst zu einer Bräunung des Zuckers käme. Nach der Erhöhung des Zuckergehalts durch die Verdampfung von Wasser beginnt der Zucker zu kristallisieren, der Inhalt des Vakuumapparates wird ständig erwärmt und sehr konzentrierte Lösung wird immer wieder hinzugegeben, bis der Vakuumapparat voll von Saftgemisch und Zuckerkristallen ist. Dieses Gemisch nennt man Füllmasse, ein Gemisch aus Zuckerkristallen und Sirup. Sirup ist der Restsaft, in welchem der Zucker zerstreut ist. Dann wird der Prozess der Erwärmung unterbrochen und die Füllmasse wird in große Gefäße - Kristallisatoren - abgelassen. Aus diesen Kristallisatoren fließt die Füllmasse in die Filtrationszentrifugen, in welchen der Sirup vom Zucker getrennt wird; der Zucker wird in der Zentrifuge mit heißem Wasser gespült und mit Dampf mäßig vorgetrocknet. Dann wird der Zucker aus den Zentrifugen geschüttet, im Zuckertrockner getrocknet und als fertiger weißer Zucker in einen Silobehälter befördert. Der Silobehälter ist ein Zuckerlager in Form eines vertikalen zylinderförmigen Baues, in welchen der Zucker von oben frei fällt. Vom Boden wird der Zucker von einem System von Ausschüttöffnungen abgenommen und in Packungen von 5 Gramm bis eine Tonne verpackt wird.

Zwischenprodukt und Nachprodukte

Photo Gallery: Zwischenprodukt und Nachprodukte

In dem aus den Zentrifugen herauskommenden Sirup ist schon eine große Menge von Zucker enthalten, deshalb wird er in der nächsten Stufe in weiteren Vakuumapparaten gesiedet, wo es erneut zur Kristallisierung kommt. Aus diesen Vakuumapparaten wird nach dem Schleudern in den Zentrifugen der sog. Zwischenprodukt-Zucker gewonnen, welcher nicht so weiß ist wie der in der ersten Stufe gewonnene Zucker; deshalb kommt er in die Produktion zurück. Er wird im schweren Saft gelöst und bildet die oben beschriebene sehr konzentrierte Zuckerlösung.

Aus den Zentrifugen kommen nach dem Schleudern des Zwischenprodukt-Zuckers weitere Sirupe, welche noch eine große Menge Zucker enthalten, welcher durch Kristallisierung und durch Schleudern gewonnen werden kann. Dies erfolgt in der dritten Stufe des Siedens in weiteren Vakuumapparaten und Zentrifugen, womit man den sog. Nachproduktzucker gewinnt. Dieser wird nach einem gründlichen Waschen und nach einer weiteren Schleuderung gemeinsam mit dem Zwischenprodukt-Zucker im schweren Saft verdünnt und weiter verarbeitet. Hierdurch wird die Zuckerausbeute aus dem ursprünglichen schweren Saft maximiert. Den von der dritten Reihe von Zentrifugen herauskommenden Sirup nennt man Melasse. Sie hat noch einen hohen Zuckergehalt, ca 50%, enthält jedoch alle Salze und Nichtzuckerstoffe aus dem Produktionsprozess, die von der Saccharose durch die Kristallisierung und das Schleudern getrennt wurden.Diese Nichtzuckerstoffe und Salze verhindern eine weitere Kristallisierung; deshalb kann aus der Melasse der weitere Zucker nur mithilfe von speziellen Verfahren gewonnen werden. Aus unserer Zuckerfabrik wird die Melasse als Rohstoff für die Spiritusbrennereien verkauft und sie findet auch im Tierfutter Verwendung.