Cukor
Cukor. (Lásd a mellékelt két képet.) Minden olyan kristályos vagy nem kristályos, növényi anyagokból kivonható testet, mely vizben oldható és melynek vízoldata édes ízü, cukornak nevezünk. E testek színe fehér, melegítve megbarnulnak és nem illók. Kémiai összetételök szerint szénhidrátok, azaz a hidrogént és oxigént olyan arányban foglalják magukba, mint a víz (2 atom H-re esik 1 atom O); a hidrogénen és oxigénen kivül a cukrokban 6 v. 12 atom szén van. A cukrok közé soroljuk azokat a vegyületeket is, amelyek nem szénhidrátok ugyan, de oldatuk édesízü, és a cukorral egyéb tulajdonságokban is egyeznek (Berthelot). A cukrokat jellemző sajátságok: 1. édes ízüek; 2. a poláros fény síkját jobbra vagy balra eltérítik; 3. a legtöbbje redukálja a lugos rézoldatot, azok, melyek nem birnak ezzel a tuladonsággal, szintén redukálókká válnak, ha savakkal melegítjük (invertáljuk) őket; 4. némely cukor direkt, a többi pedig savakkal való leöntés után elerjeszthető; 5. fémoxidokkal vegyületeket alkotnak (saccharátok), salétromsavval melegítve pedig oxidálódnak.
Három csoportra oszthatók: A) Olyan cukrok, melyek nem szénhidrátok, amelyekben tehát több a hidrogén, mint amennyi az oxigénnek, a víz összetételének arányában megfelel - mannit csoport. Ide tartozik a mannit, dulcit, isodulcit és sorbit (C6H14O6 összetétellel); a pinit és quercit (C6H12O5). B) A glikóz csoport, ezekben 6 atom szén van, a hidrogén és oxigén pedig olyan arányban, mint a vízben. Ide tartozik: a dextróz (szőllőcukor), a levulóz, az invert cukor, a galaktóz és az inozit (C6H12O6 összetétellel). Nehezen kristályosíthatók, könnyen elerjeszthetők és az alkalikus rézoldatot redukálják. C) A nádcukor csoport 12 atom szénnel. E csoportba tartozik: a nádcukor, a tejcukor, a maltóz, melizitóz és parasaccharóz (C12H22O11 összetétellel). Élesztővel direkt nem erjeszthetők el (csak savak behatására), az alkalikus rézoldatot nehezen redukálják és a poláros fény síkját jobbra térítik el.
Története
A szilárd cukor fölfedezése Kr. u. 300-600-ra eshetik. Ez időtájt az indusok háromféle cukrot készítettek: 1. vörös v. nyerscukrot; 2. kristályos cukrot v. cukorlisztet és 3. kemény cukorkristályokat. Indiából a cukornád és a cukor ismerete csak lassan terjedt nyugat felé. Legközelebbi adatokat a cukornádról Kr. u. a VI. században találunk a persáknál, akiknek révén az arabok is megismerkedtek a cukornáddal és a cukorral. A kalifák nagy luxust üztek a cukorral. Lassankint egyes városok gyárvárosokká lettek, ahonnét a készített cukrot messze vidékre is elszállították. Az arabok hatalmukat Egyiptom felé is kiterjesztvén, a cukor elterjedését is előmozdították. Egyiptom lakosai különben is hiresek lévén szellemi képzettségökről: a cukornád meghonosítása után a leghiresebb cukrot-termelő országok egyikévé lett. Nagy előmenetelt tettek a cukor finomításában, ugy hogy Indiában még ma is az ő finomítási eljárásukat használják. Ugyancsak az arabok Sziciliában, majd Spanyolországban is meghonosították a cukrot. Spanyolországban (1150). 29000 hektár föld volt cukornáddal beültetve és Motril városában (Granadában) 14 cukorgyár volt. Az egész ország cukortermelése a XV. század elején évente többet kitett 1 millió métermázsánál. Európában a cukor a keresztes hadjáratok révén lett ismeretes. Az első cukorszállítmány 996. jött Sziriából és Egyiptomból Velencébe; miután pedig Ciprus szigete is a keresztények birtokába jutott, a cukortermesztés ezek kezében teljes virágzásnak indult. A németek Velencével szárazföldi összeköttetésben lévén, kiváló alkalmuk akadt a cukorral is megismerkedni. A XIV. és XV. században már a jobb módu polgári családokban is használják, részint gyógyszerül, részint pedig ételek készítésénél.
Ez időtájt már Magyarországon is el lehetett terjedve a cukor, mert midőn Mátyás király 1476. Beatrixszal házasságra lépett, «az asztalt aranyozott cukorból készült fa, melyen angyalok és mókusok voltak, diszítette, fákkal, cserjékkel és éneklő madarakkal ékesített, tisztán cukorból készült kerttel». Amerika felfedezésével az ujvilág hatalmas versenytársa lett az ó-világnak. Kolumbus már 1490. átültette a cukornádat Santo-Domingóba, mely csakhamar Európa főszállítójává vált. Mexikóba már Cortez idejében , mig Braziliába a XVI. sz. elején került a cukornád. Jelenleg Cuba, Manilla, Jáva, Brazilia termelnek legtöbb cukornádat. Európában, Spanyolországot kivéve, már nem termesztenek cukornádat. A XVI. sz.-ban Európában cukorfinomítók keletkeztek a koloniális cukor finomítására (Hamburgban, Magdeburgban, Drezdában, Párisban, Marseilleben, Havreban stb.). A jelen század elején elterjedt répacukorgyártás lényegesen megváltoztatta az egész cukoripart. Marggraf hires német kémikus (1709-1782) volt az első, aki a répában cukrot talált (1747) és ajánlotta a gazdáknak a répatermesztést cukorgyártás céljából. Az első répacukorgyárat III. Frigyes Vilmos porosz király támogatásával Franz Karl Achard (1753-1821) állította fel. 1801. Kunern-ben Alsó-Sziléziában, 1802. Csehországban épült az első cukorgyár. Napoleon 1811. 32000 hektár szántóföldet és egy millió frankot ajánlott fel az alapítandó cukorgyárak segélyezésére. A répából ez időben csak 2-3 százalék cukrot tudtak előállítani, miért is az első gyárak megszüntették működésüket. A napoleoni szárazföldi zár alatt (1806-1814), mely a gyarmatokban termesztett cukrot majdnem teljesen kiszorította az európai piacról, a répacukorgyárak uj életre keltek. Gyárak keletkeztek Francia-, Német- és Oroszországban. A szárazföldi zár megszüntével a legtöbb gyár is megszünt dolgozni, csak Franciaországban, ahol a gyártásban több fontos ujítást hoztak be, tudott sok gyár tovább is fennállani, ugyhogy ott 1835. már 33 millió kg. cukrot gyártottak egy évben. Franciaországból a cukorgyártás lassan elterjedt Németországba (különösen Sziléziába és Szászországba), utána pedig Csehországba, Magyarországba, Belgiumba és a többi európai államokba.
Gyártása
A cukor gyártása cukornádból és cukorrépából nagyjában egyformán történik, csakhogy a nád feldolgozása könnyebben megy, mert nem tartalmaz a cukor mellett annyi idegen anyagot, mint a répa. A répában a cukron kivül «nem-cukor» anyagok is vannak, melyeknek eltávolítása a gyár feladata. A répa feldolgozása előtt tisztítóba (mosóba) jut, ahol a hozzátapadt sártól, kavicstól, homoktól stb. megtisztítják. Régente akképen készítették a cukorlevet, hogy a répát megreszelték és zsákba téve kisajtolták. Ennek az eljárásnak egyebek között az a rossz oldala is volt, hogy a répalé folytonosan levegővel érintkezvén, olynemü változásokon ment keresztül, melyek feldolgozását nagyon megnehezítették és költségessé tették. A sajtolás helyett később a centrifugál gépeket alkalmazták. Használták azután az u. n. áztató (maceráló) eljárást, mely a répapépnek rendszeres kilugozásában állott, akképen, hogy a keletkezett cukortartalmu lé ismét friss répára csurgott és ez többször ismétlődött olyan módon, hogy a friss répaszeletek mindig a legsűrübb lével, a legjobban kilugzott szeletek pedig friss vizzel hozattak össze. Ez az eljárás Schüzenbachtól ered és sok jó oldala van, de a diffuzió eljárás által teljesen kiszoríttatott. A diffuziuó eljárást legelőször J. Róbert alkalmazta Seelovitzban (Morvaországban) 1864.; azóta ez az eljárás az előtte levőket mind kiszorította és manapság kivétel nélkül minden cukorgyárban használatban van. A diffuzió eljárásnál a répát lehetőleg vékony, különböző hosszuságu szeletekre vágják az erre a célra szolgáló vágógépeken.
1. ábra. Diffuzíócsoport, keresztmetszet.
2. ábra. Diffuzíócsoport, hossznézet.
3. ábra. Főzőüst, metszet.
4. ábra. Iszapszaturáló üst, részleges metszet.
5. ábra. Szürősajtó.
6. ábra. Megtöltött szűrő, hoszmetszet.
A szeleteket azután magasabb hőmérsékleten (60-70° C.) kilugozzák, még pedig akképen, hogy a legsűrübb lé friss szeletekkel, a leghigabb pedig (t. i. viz) a legjobban kilugozott szeletekkel érintkezik.
A diffuzió edényekből a kilugozott szeletek eltávolítása rendesen ugy történik, hogy a diffuzió edény alsó fedelét kinyitják, mialatt a viznyomás az illető edényre van állítva: a szeletek ekkor a vizzel együtt kiesnek és páter noszterrel tovább vitetnek a szeletsajtóhoz. A kisajtolt szeleteket takarmánynak használják. Ha a munka jól megy, minden 10-12 percben be van végezve egy-egy diffuzió edény munkája. A diffuzió eljárás előnyei: a készülékek egyszerüek, kicsi helyet foglalnak el és a befektetési tőke aránylag kisebb mint a régi eljárásoknál; nagy a megtakarítás emberi munkában és könnyü a munka; helyes vezetés mellett a lé tisztasága jobb, mint azelőtt. Hátránynak mondható, hogy sok viz szükséges és hogy a kilugozott szeletek igen sok vizet (94 %-ot) tartalmaznak, aminek részben való eltávolítása csak a legujabb időben sikerült.
A diffuzió lé a cukron kivül sok olyan anyagot is tartalmaz, mely a cukornak a kristályosodását akadályozza; ezeknek eltávolítása a derítés - szaturáció - által történik. A derítés abban áll, hogy a répalébe égetett meszet vagy mésztejet öntünk és utána a meszet szénsavval leválasztjuk. A szénsavaskalciummal együtt a répalében foglalt «nem cukor» anyagok egy része és a festő anyagok is leválnak és a répalé világossárga szint kap. A levált csapadék (sár, iszap) a létől szürősajtókkal választatik el. Az égetett illetőleg oltott mész előállítására a cukorgyárakban mészégető kemencék vannak, melyek egyuttal a derítésre szükséges szénsavat is szolgáltatják. Rendesen háromszor vagy négyszer derítenek és minden derítés után szürősajtón vagy zsákszürőn (sokszor homokszürőn) hajtják a levet keresztül, ahol az iszap hátramarad. A derítés ugy történik, hogy a levet 80-90° C.-ra gőzzel felmelegítik, a szükséges meszet hozzá keverik és mindjárt utána a szénsavat vezetik be. Az I. szaturálásra 3-3,5 % meszet (égetett mészre és a répa sulyára számítva), a II-hoz 0,5-1 %-ot használnak, a III. derítéshez rendesen nem vesznek már meszet, csak szénsav bevezetése közben a folyadékot felforralják. A derítésre szükséges meszet és szénsavat szolgáltató kemencék közönséges akna-kemencék, amelyekbe a mészkövet kokszszal vagy faszénnel keverve töltik be. Az égetéskor keletkező szénsavat szivatttyuval nyomják a derítőbe és a szivattyuzás adja meg a felülről zárt kemencéknek a szükséges légáramlást is. A derített levet szürősajtókkal (l. alább) választák el az iszaptól és azután még szürés utján is tisztítják. A szürésre azelőtt kivétel nélkül csontszenet (spodium) használtak (azért mondják, hogy a cukor csontból készül), ujabban azonban a csontszenet a nyerscukorgyárak elhagyták és azt részben a jobb derítéssel, részben pedig zsákokon vagy kavicson való szüréssel pótolják, ugy annyira, hogy csontszenet csak régi berendezésü nyerscukorgyárak és a finomítók használnak. A derített és megszürt levet higlének mondják és fajsulya 1,04-1,06; cukortartalma pedig 10-13 %. A higlének besürítése képezi a következő feladatot. A C. ősidőszakában a besürítés szabad tűz fölött és nyitott edényekben ment végbe. Ez az eljárás költséges volt és azzal a kellemetlenséggel járt, hogy a cukorlé az edényhez égett, a magas hőmérsékleten karamelizálódott és végre olynemü változásokat szenvedett, melyek a cukor kiválását tetemesen megnehezítették.
7. ábra. Robert-féle legőzölő kézsülék.
7a. ábra. Gőztisztító 8. ábra. Szűrő.
9. ábra. A nedvpróbák leeresztésére való készülék. 11. ábra. Fesca-féle centrifuga.
10. ábra. Vacuum készülék.
12. ábra. Szívóbatteria.
A cukorlének besürítése két részben történik; az első, a bepárologtatás a Robert-féle készülékben, a második, a befőzés a vakuum, készülékben megy végbe. A Robert készülékből kikerülő vastag lé fajsulya 1,22-1,24, a cukortartalma 42-50 %, ez a vakuumban mindaddig befőzetik, mig a cukor kristályos alakban ki nem válik (töltő anyag). A vakuum ugyanazon elvek szerint van készítve, mint a bepárologtató készülék, a főzés szintén gőzzel és ritkított levegőjü térben történik. A vakuumban a lé olyan sűrüre főzetik be, hogy kihülve szilárd tömeggé mered. Ez a töltő anyag. A vakuum nagy, rézből készült edény, mely léfogó szerkezettel van ellátva; a fűtésre szolgáló gőz kigyócsőben kering, a kondenzált viz elvezetése és a légritkítás szivattyuzással eszközöltetik. A töltő anyagot kisebb-nagyobb vasládákba ürítik, ahonnét a centrifugális gépekbe jön. A centrifugálás által a szirup elválasztatik a cukortól és itt nyeretik a nyerscukor. Mielőtt a töltő anyag a centrifugákba jön, kevés sziruppal keverik és zuzó készülékben összezuzzák. Innét kis kocsikra teszik, amelyeket azután gyors forgásba hoznak, 15-20 perc multával a cukor elválik a sziruptól: a szirup lefolyik és a nyers cukor hátramarad. A lefolyt szirupot befőzik, néhány hétig kristályosodni hagyják és ujra centrifugázzák. Igy kapják a II. rendü és hasonló módon a III. rendü nyerscukrot. Ez utóbbi centrifugázásakor lefolyt szirup befőzetvén, még 40-50 % cukrot tartalmaz ugyan, de ebből az eddig ismertetett módon cukrot előállítani nem lehet, mert 35-40 % nem-cukrot tartalmaz. Ez a melász, melynek további feldolgozásáról későbben leszen szó. (L. Melász).
A répából készült nyerscukor sárgásszinü és sajátságos, de nem kellemetlen szagu. Rendesen 90-95 % cukrot, 2-4 % vizet, 1,0-2,0 % hamut és 2-3 % közelebbről meg nem határozott szerves anyagot tartalmaz. Ezt ilyen állapotban nem használják, hanem előbb finomítják (raffinálják). A finomítás célja a nyerscukrot fehéríteni, a szagát teljesen elvenni és belőle az idegen alkotórészeket eltávolítani. A finomított cukor, ha tiszta, 99,8-99,9 % cukrot, kevés vizet és alig mérhető mennyiségü hamut tartalmaz. Általánosságban a finomítás ugy történik, hogy a nyerscukrot ujra feloldják, csontszénen többször megszürik és kristályosítják.
A süvegcukor készítésénél a nyerscukrot feloldják, azután mészszel, foszforsavval, gipszszel, vérrel stb. derítik, azután csontszénen megszürik. A derített és megszürt levet vakuumban befőzik; főzés közben kevés kék ultramarint kevernek a cukoroldathoz, hogy a cukor fehérebbnek lássék és a befőzött tömeget formákba öntik. A formák, melyek a cukorsüvegeknek megfelelő alakuak és nagyságuak, vasbádogból készülnek és belül lakkozva vannak. Alul nyilásuk van, amelyet töltés közben bedugnak és amelyen a kihülés után a szirup kifolyik. Az öntés után 12-24 óra mulva a formákat a 30-40° C. hőmérsékletü padlásra rakják, a süvegeket függélyes állásba helyezik, a dugókat az alsó nyilásokból kiveszik és a fölösleges szirup a nyilásokon kifolyik. Most következik a süvegek tisztítása (Decken), ami abban áll, hogy a süvegek felső részét vizszintesen lemetszvén, hidegen telített cukoroldatot öntenek rá. A cukoroldat a süvegen lassan keresztül folyik és a még hátramaradt szirupot is magával viszi. A tisztítást addig folytatják, mig a nyiláson lefolyó folyadék szintelen nem lesz. A kristályok közé tapadt szirup utolsó nyomát szivattyuzással távolítják el, ami ugy történik, hogy a formákat légszivattyukkal kapcsolják össze és az alsó csúcs alatt légritkítást idéznek elő; ekkor a külső levegő nyomása a szirupot a cukorból kisajtolja. Ezután a süvegeket kiveszik a formákból, a hegyüket letompítják és a szárító szobákba viszik, ahol 50° C.-nál 6-8 nap alatt tökéletesen kiszáradnak és becsomagoltatván, a kereskedésbe jutnak. A süvegekről lefolyó szirup szintén feldolgoztatik és a belőle készült cukor melisz néven kerül forgalomba. A kevésbbé tiszta szirupből a farin készül, mely porrá őrölve jut a kereskedésbe.
A raffinált cukor másik fajtája, a kockacukor, mintegy 30 éve, hogy forgalomba került, nagyobb kelendőségnek azonban csak azóta - mintegy 6-8 éve - örvend, amióta sikerül olcsón előállítani. Előállítására vagy süvegcukrot, vagy centrifugákból kikerült raffinált cukrot használnak. Ezeket kézi vagy gépsajtóval nagy kockákká préselik, szárító szobákban szárítják és vágógépekkel a kivánt nagyságu kockákra vagdalják. A pilé poralakban kerül a forgalomba és rendesen a nyerscukorgyárakban készül és kevésbbé tiszta, mint a finomított cukor. Különösen Olaszországban, Törökországban és a kisebb déli országokban örvend nagy kelendőségnek. - A Steffen-féle eljárás szerint a nyerscukorból «kimosás» által direkt finomított cukrot készítünk. (Nálunk Szerencsen és Botfalun.)
Hazánkban Gettinger János Sámuel eperjesi gyógyszerész már 1801. foglalkozott cukorkészítéssel és sikerült is neki 560 g. répából 17,5 g. nyers cukrot előállítani; később pedig Achard módszere szerint 33 kg. cukrot készített. Gettinger 1802. a maga készítette fehér cukrot az ország nádorának megmutatta és segélyezést kért tőle. A nádor meg is hagyta Eperjes városának, hogy Gettingernek segélyt adjon, a város tanácsa azonban mégis visszautasította kérvényét. A legelső cukorgyárat Magyarországon Lacsny Miklós Nagy-Födémesen és Bátorkeszin állította fel; 1832. Odascalchy Ágost herceg, 1833. pedig Forgách Károly gróf állított fel egy-egy cukorgyárat. 1850. 12., 1860. pedig már 30 cukorgyár működött az országban. Csakhamar azután visszaesés következett. 1873/74. már csak 20, 1874/75. 17, 1887/88. pedig már csak 11 cukorgyár dolgozott az országban, holott ugyanekkor az egész monarkiában már 200 cukorgyár volt működésben. Segített ezeken az állapotokon a legujabb cukoradótörvény (1888. XXIII. t.-c.), amely az előállított cukrot kiviteli prémiumban részesíti (mely azonban többet nem tehet ki, mint legfölebb 5 millió forintot évente). Jelenleg (1892/93. campagne) 17 cukorgyár van működésben Magyarországon. A mult 1891/92. campagneban feldolgoztatott 8000000 mmázsa répa és gyártatott 845000 mmázsacukor (88 %-os nyers cukorra számítva), a kivitel volt 330000 q.
Ausztria-Magyarországon működésben volt:
1835. 17 cukorgyár, mely feldolgozott összesen 187000 q. répát;
1848. 63 cukorgyár, mely feldolgozott összesen 800000 q répát;
1866/67. 139 cukorgyár, mely feldolgozott öszszesen 1250000 q. répát, a cukoradójövedelem volt 5700000 frt;
1888(89. 220 cukorgyár, mely feldolgozott összesen 46 millió q. répát, a cukoradójövedelem volt 13900000 frt;
1889/90. 215 cukorgyár, mely feldolgozott öszszesen 60 millió q. répát, a cukoradójövedelem volt 21400000 frt;
1891/92. 217 cukorgyár, mely feldolgozott öszszesen 60,7 millió q. répát, a cukoradójövedelem volt 23000000 frt.
A cukorgyártás Angliában fejenkint és évenkint kb. 28,5 kg., az Egyesült-Államokban 20 kg., Franciaországban 11,5 kg., Németországban 9,3 kg., Ausztria-Magyarországon 5,5 kg., a legkisebb Törökországban kb. 2 kg., mig Ausztrália némely helyein az 50 kg.-ot is meghaladja fejenkint és évenkint.
