Od pola do stołu – jak powstaje cukier z buraków cukrowych?

Cukier stanowi jeden z najważniejszych składników w polskiej kuchni i przemyśle spożywczym. Choć większość konsumentów kojarzy go przede wszystkim z białymi kryształkami na półce sklepowej, niewiele osób zdaje sobie sprawę z długiej drogi, jaką pokonuje burczyk cukrowy, zanim trafi na nasz stół. Produkcja cukru z buraków cukrowych to skomplikowany proces technologiczny, który wymaga precyzji na każdym etapie.

Polska należy do czołowych producentów cukru buraczanego w Europie, a tradycja uprawy buraków cukrowych sięga XIX wieku. Zrozumienie całego łańcucha produkcyjnego pozwala docenić złożoność tego procesu oraz wysiłek włożony w wytworzenie podstawowego produktu żywnościego, z którego korzystamy codziennie.

Uprawa i zbiór buraków cukrowych

Burak cukrowy to roślina dwuletnia z rodziny komosowatych, charakteryzująca się wysoką zawartością sacharozy w korzeniu. Uprawa rozpoczyna się wczesną wiosną, kiedy rolnicy przygotowują gleby i dokonują siewu nasion. Optymalne warunki rozwoju buraków wymagają temperatury od 15 do 25 stopni Celsjusza oraz regularnych opadów deszczu w okresie wegetacji.

Sezon wegetacyjny buraków cukrowych trwa około 180-200 dni. W tym czasie rośliny rozwijają rozbudowany system korzeniowy oraz liście, które przeprowadzają fotosyntezę. Proces ten jest kluczowy dla gromadzenia sacharozy w korzeniu buraka. Rolnicy muszą dbać o odpowiednie nawożenie, zwalczanie chwastów oraz chorób, które mogą negatywnie wpłynąć na jakość i zawartość cukru.

Zbiór buraków odbywa się jesienią, zwykle między wrześniem a listopadem. Nowoczesne kombajny specjalistyczne wykonują jednocześnie kilka operacji: wykopują buraki z ziemi, oczyszczają je z gleby oraz przycinają liście. Świeżo zebrane buraki cukrowe zawierają od 16 do 18 procent sacharozy, co stanowi surowiec do dalszego przetwarzania.

Transport i przygotowanie surowca

Po zbiorze buraki cukrowe muszą jak najszybciej trafić do cukrowni. Czas między zbiorem a przetwarzaniem ma kluczowe znaczenie dla jakości końcowego produktu. Przedłużające się składowanie prowadzi do strat sacharozy oraz rozwoju mikroorganizmów, które mogą komplikować proces produkcyjny.

Transport buraków odbywa się zazwyczaj ciężarówkami wyposażonymi w specjalne naczepy dostosowane do przewozu tego typu surowca. Niektóre cukrownie wykorzystują również transport kolejowy, szczególnie gdy odległość między polami a zakładem jest znaczna. Organizacja logistyki wymaga precyzyjnego planowania, aby zapewnić ciągłość dostaw przez cały sezon kampanii cukrowniczej.

W cukrowni buraki przechodzą przez stację przyjęć, gdzie dokonuje się kontroli jakości surowca. Laboratoria zakładowe analizują zawartość cukru, zanieczyszczeń oraz innych parametrów wpływających na wydajność procesu. Na podstawie tych analiz ustala się harmonogram przetwarzania poszczególnych partii buraków.

Proces mycia i krojenia buraków

Pierwszym etapem przetwarzania w cukrowni jest dokładne mycie buraków cukrowych. Surowiec trafia do specjalnych urządzeń myących, które usuwają ziemię, kamienie oraz inne zanieczyszczenia mechaniczne. Proces ten wykorzystuje duże ilości wody oraz systemy mechaniczne do intensywnego płukania.

Współczesne linie do mycia buraków wyposażone są w separatory kamieniowe oraz urządzenia do usuwania metali. Te zabezpieczenia chronią kolejne etapy produkcji przed uszkodzeniami oraz zapewniają wysoką czystość surowca. Woda używana do mycia podlega recyrkulacji po odpowiedniej obróbce, co minimalizuje zużycie tego zasobu.

Po umyciu buraki kierowane są do krajalnicy, gdzie zostają pokrojone na cienkie paseczki zwane krajką buraczaną. Krajalnice przemysłowe wyposażone są w ostre noże wirujące z dużą prędkością. Wielkość i kształt krajki ma istotne znaczenie dla efektywności dalszego procesu ekstrakcji cukru. Optymalna krajka powinna mieć grubość około 1-2 milimetrów.

Ekstrakcja – wydobywanie cukru z krajki

Ekstrakcja cukru to najważniejszy etap całego procesu produkcyjnego. Polega ona na wydobyciu sacharozy z komórek roślinnych krajki buraczanej przy użyciu gorącej wody. Proces ten wykorzystuje zjawisko dyfuzji, dzięki któremu cukier przechodzi z wnętrza komórek do roztworu wodnego.

Nowoczesne cukrownie stosują dwa główne systemy ekstrakcji: wieże dyfuzyjne oraz dyfuzory obrotowe. W wieżach dyfuzyjnych krajka porusza się od góry do dołu, spotykając się z wodą płynącą w przeciwnym kierunku. Temperatura procesu wynosi około 70-75 stopni Celsjusza, co zapewnia optymalną szybkość dyfuzji bez uszkadzania struktury krajki.

Podczas ekstrakcji powstają dwa produkty: sok dyfuzyjny zawierający rozpuszczony cukier oraz wysłodki – wyczerpana krajka buraczana. Wysłodki stanowią cenny produkt uboczny, wykorzystywany jako pasza dla zwierząt gospodarskich lub surowiec do produkcji bioetanolu. Sok dyfuzyjny zawiera około 12-15 procent substancji suchych, z czego większość stanowi sacharoza.

Oczyszczanie soku dyfuzyjnego

Sok dyfuzyjny oprócz cukru zawiera liczne zanieczyszczenia organiczne i nieorganiczne, które muszą zostać usunięte przed dalszym przetwarzaniem. Proces oczyszczania rozpoczyna się od wapnowania, podczas którego dodaje się mleko wapienne. Reakcja chemiczna prowadzi do wytrącenia części zanieczyszczeń w postaci nierozpuszczalnych związków.

Następnie sok poddawany jest saturacji, czyli traktowaniu dwutlenkiem węgla. Gaz ten reaguje z nadmiarem wapna, tworząc węglan wapnia, który wytrąca się wraz z dalszymi zanieczyszczeniami. Proces ten powtarza się dwukrotnie – pierwsza i druga saturacja pozwalają na stopniowe oczyszczanie soku.

Po każdej saturacji sok przechodzi przez filtry, które oddzielają wytrącone zanieczyszczenia od czystego roztworu cukru. Stosowane są różne typy filtrów, od tradycyjnych filtrów ramowych po nowoczesne systemy membranowe. Oczyszczony sok ma jasnożółty kolor i zawiera około 14-16 procent sacharozy.

Zagęszczanie i krystalizacja

Oczyszczony sok trafia do stacji odparek, gdzie następuje zagęszczanie soku cukrowego. Proces ten wykorzystuje wielostopniowe wyparka próżniowe, które pozwalają na odparowanie wody w niskich temperaturach. Dzięki temu zachowuje się wysoka jakość cukru oraz minimalizuje straty sacharozy.

Odparki pracują w systemie kaskadowym, gdzie para wodna z pierwszego stopnia służy do ogrzewania kolejnego. To rozwiązanie znacznie zwiększa efektywność energetyczną całego procesu. W wyniku zagęszczania powstaje syrop zawierający około 65-70 procent substancji suchych.

Krystalizacja cukru odbywa się w urządzeniach zwanych tackami próżniowymi. Syrop dalej zagęszcza się pod obniżonym ciśnieniem, aż do momentu osiągnięcia przesycenia. Wówczas następuje spontaniczne tworzenie się kryształów sacharozy. Proces ten wymaga precyzyjnej kontroli temperatury, ciśnienia oraz tempa odparowywania.

Pierwsza krystalizacja daje cukier najwyższej jakości oraz melasę pierwszą. Melasa zawiera jeszcze znaczne ilości cukru, dlatego poddawana jest kolejnym etapom krystalizacji. Łącznie przeprowadza się zwykle trzy krystalizacje, otrzymując kolejne frakcje cukru oraz melasę końcową.

Wirowanie i suszenie kryształów

Otrzymana z tacek masa krystaliczna składa się z kryształów cukru oraz roztworu międzykrystalicznego. Rozdział tych składników następuje w wirówkach przemysłowych, które pracują z bardzo wysokimi prędkościami obrotowymi. Siła odśrodkowa powoduje oddzielenie ciekłej fazy od stałych kryształów cukru.

Nowoczesne wirówki wyposażone są w systemy płukania kryształów czystą wodą lub nasyconą zawiesiną cukrową. Pozwala to na dodatkowe oczyszczenie powierzchni kryształów z resztek melasy. Proces wirowania trwa kilka minut dla każdej zsypki masy krystalicznej.

Mokry cukier po wirowaniu zawiera jeszcze około 1-2 procent wilgoci, którą należy usunąć w procesie suszenia. Suszenie odbywa się w specjalnych suszarkach pneumatycznych, gdzie gorące powietrze przepływa przez warstwę przemieszczających się kryształów. Temperatura suszenia nie przekracza 80 stopni Celsjusza, aby uniknąć karmelizacji cukru.

Klasyfikacja i pakowanie gotowego produktu

Wysuszony cukier buraczany przechodzi przez sita klasyfikujące, które dzielą go na frakcje według wielkości kryształów. Standardowy cukier konsumpcyjny powinien mieć jednorodną strukturę krystaliczną oraz odpowiednią wielkość ziaren. Kryształy zbyt duże lub zbyt małe kierowane są do recycli wewnętrznego.

Przed pakowaniem każda partia cukru podlega szczegółowej kontroli jakości w laboratorium zakładowym. Analizowane są parametry takie jak: zawartość sacharozy, wilgotność, zawartość popiołu, barwa oraz inne wskaźniki określone w normach jakościowych. Tylko cukier spełniający wszystkie wymagania trafia do sprzedaży.

Pakowanie cukru odbywa się na w pełni zautomatyzowanych liniach. Cukier może być pakowany w worki o różnej gramaturze – od kilogramowych opakowań konsumenckich po worki przemysłowe o wadze tony. Każde opakowanie otrzymuje odpowiednie oznakowanie z datą produkcji, numerem partii oraz innymi wymaganymi informacjami.

Gotowy produkt magazynowany jest w odpowiednich warunkach – w suchych pomieszczeniach o kontrolowanej temperaturze i wilgotności. Cukier z buraków cukrowych charakteryzuje się wysoką trwałością i przy właściwym przechowywaniu może zachować swoje właściwości przez lata. Z magazynów cukrowni trafia do sieci dystrybucyjnej, a następnie do sklepów i bezpośrednio do konsumentów.