Dänemarks Zuckerindustrie - Teil 2: Rübenanbau und Zuckergewinnung


Zuckerrüben
Die Zuckerrübe (Beta vulgaris) ist eine zweijährige Pflanze, die im ersten Vegetationsjahr eine stark zuckerhaltige Speicherwurzel bildet, die Rübe. Erst im zweiten Jahr wird ein Blütenstand und schließlich der Samen hervorgebracht. Die Ernte erfolgt im ersten Vegetationsjahr, da hier der höchste Zuckergehalt erreicht wird. Gängige Sorten enthalten 18-20 % Zucker, pro Hektar wachsen ca. 80.000 Rüben mit einem Gewicht von ca. 50 t, die rund 8 t Zucker ergeben. Eine frisch geerntete Rübe wiegt 700-1200 g und ergibt ca. 110 g Zucker (das entspricht rund 40 Zuckerwürfeln). Alternativ können Zuckerrüben als energiereiches und schnellvergärbares Substrat zur Gewinnung von Ethanol oder zur Erzeugung von Biogas genutzt werden. Alle heute angebauten Zuckerrübensorten stammen von den Pflanzen ab, die F. C. Achard ab 1783 in Kaulsdorf bei Berlin züchtete.

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Die chemische Bezeichnung von Zucker ist Saccharose. Hierbei handelt es sich um ein Disaccharid, das aus je einem Molekül D-Glucose und D-Fructose besteht. Saccharose ist als Produkt der Photosynthese im Pflanzenreich allgemein verbreitet, läßt sich aber nur aus Zuckerrohr und Zuckerrüben auf wirtschaftlich lohnende Weise gewinnen.


Zuckergewinnung
Die industrielle Gewinnung des Zuckers aus Rüben erfolgt in Zuckerfabriken. Mit einer kurzen Vorstellung der Produktionsprozesse sollen hier die relevanten Fachbegriffe eingeführt und die logistischen Rahmenbedingungen erläutert werden.

Rübenernte: Die Rübenernte wird als "Kampagne" bezeichnet und erfolgt in den Monaten September bis November. Bei der Ernte wird das Blattwerk "geköpft", die Rüben werden aus dem Boden gezogen und eingesammelt. Ursprünglich erfolgten diese Einzelschritte in Handarbeit, moderne Erntemaschienen erledigen diese Aufgaben in einem Zug. Längere Lagerzeiten der Zuckerrüben sind zu vermeiden, da hierbei der Zuckergehalt sinkt. Die Rübenkampagne erfordert daher ein leistungsfähiges Transportsystem.

Saftgewinnung: Nach dem Eintreffen der Rüben in der Fabrik wird zunächst eine Probe zur Bestimmung des Zuckergehalts der Lieferung entnommen. Die Rüben werden gewaschen und zu stiftförmigen Schnitzeln zerteilt. Anschließend wird im Extraktionsturm der Zucker aus den Rübenschnitzeln mit 70 °C heißem Wasser gelöst, wobei der "Rohsaft" mit einem Zuckergehalt von 14 % gewonnen wird.

Saftreinigung: Der Rohsaft wird zur Reinigung mit Kalkmilch, einer wässerigen Lösung aus gelöschtem Kalk (Calciumhydroxid Ca(OH)2) versetzt. Durch Einblasen von Kohlendioxid (CO2) bildet sich Kohlensäure (H2CO3), die mit dem Calciumhydroxid als Kalk (Calciumcarbonat CaCO3) ausfällt. Bei diesem Prozeß werden zuckerfremde Stoffe mitgerissen und Metallionen im basischen Milieu als schwerlösliche Hydroxide ausgefällt. Die Feststoffe werden in Filtersystemen und Filterpressen abgetrennt, wobei der "Dünnsaft" mit einem Zuckergehalt von 16 % gewonnen wird.

Safteindickung und Kristallisation: In einer mehrstufigen Verdampfungsstation wird dem Dünnsaft Wasser entzogen, wobei der "Dicksaft" mit ca. 67 % Zuckergehalt entsteht. Dieser wird in der Kochstation unter Absenkung des Siedepunktes durch Unterdruck weiter eingedickt, bis sich aus der übersättigten Lösung Zuckerkristalle abscheiden. Dieser Kristallbrei wird als "Magma" bezeichnet, aus dem die Zuckerkristalle durch Zentrifugation abgetrennt werden. Der so gewonnene "Rohzucker" ist noch durch Fremdstoffe braun gefärbt. Die verbleibende, untersättigte Zuckerlösung wird als "Melasse" bezeichnet (s.u.).

Raffinierung: Der Rohzucker wird durch wiederholtes Aufkochen und Zentrifugieren zu farblosem "Raffinadezucker" gereinigt. Purer Zucker ist reinweiß, Rückstände verursachen Farbstiche, die zur Bestimmung des Reinheitsgrades genutzt werden können. Bei der abschließenden Kristallisierung läßt sich die Korngröße beeinflussen, so daß für verschiedene Verwendungszwecke unterschiedliche Handelsformen erzeugt werden können.


Nutzung der Rückstände aus der Zuckerproduktion
Die Rückstände aus der Zuckerproduktion lassen sich vielfältig weiter verwenden.

Ernterückstände: Das bei der Ernte abgetrennte Blattwerk der Zuckerrüben wird als Dünger auf den Feldern untergepflügt oder als Viehfutter verwendet. Der beim Waschen der Rüben separierte Ackerboden wird nach dem Absetzen in der Waschanlage aufgenommen und wieder auf die Felder ausgebracht.

Rübenschnitzel: Die ausgelaugten Rübenschnitzel werden zunächst gepreßt und anschließend thermisch auf über 90 % Trockensubstanz getrocknet. Das Material wird mit Melasse (s.u.) versetzt, zu Pellets gepreßt und als hochwertiges Viehfutter verkauft.

Kalk: Der bei der Saftreinigung ausgefallene Kalk mit den ausgewaschenen Mineralsalzen wird als "Carbokalk" in der Landwirtschaft zur Regulierung des ph-Wertes und zur Düngung des Ackerbodens verwendet.

Melasse: Als Nebenprodukt der Zuckerherstellung bleibt die sirupartige "Melasse" mit einem Zuckergehalt von ca. 50 % zurück. Diese findet vielfältige Verwendung als Rohstoff in der Lebensmittel- und in der pharmazeutischen Industrie. Melasse wird u.a. als Nährstoff für Fermentationsprozesse z.B. für die industrielle Alkoholherstellung oder als Zusatz von Futtermitteln (s.o.) eingesetzt. Bei dem unter den Handelsnamen bekannten "Zuckerrübensirup" oder "Rübenkraut" handelt es sich dagegen um direkt aus den Rübenschnitzeln extrahierten und eingedickten Rübensaft, der als Brotaufstrich, Backzutat etc. Verwendung findet.


Ver- und Entsorgungsanlagen

Materialtransport: Neben den genannten Produktionsanlagen, verfügen Zuckerfabriken über Lade- und Lagereinrichtungen sowie über Klärwerke für die Abwässer.

Energieerzeugung: Die Wärmeversorgung der Produktionsprozesse erfolgt mit Wasserdampf, der über Turbogeneratoren auch Strom zum Antrieb der vielfältigen Maschinen erzeugt. In früheren Zeiten kamen hier Dampfmaschinen mit Transmissionsanlagen zum Einsatz. Die Zuckerfabriken betreiben Dampferzeuger, die mit Kohle, Öl oder Gas beheizt werden.

Kalkaufbereitung: Zuckerfabriken verfügen über Kalköfen, in denen Kalk (Calciumcarbonat CaCO3) gebrannt wird. Dabei entsteht gebrannter Kalk (Calciumoxid CaO) und Kohlendioxid (CO2), die beide bei der Saftreinigung (s.o.) verwendet werden.


Saatgut
Da die Zuckerrübe erst im zweiten Vegetationsjahr Blüten trägt und Samen bildet, erfolgt die Gewinnung des Saatgutes durch spezielle Zuchtbetriebe. Heute wird der Zuckerrübensamen vorwiegend in Pillenform ausgeliefert, wobei jedes Samenkorn mehrfach beschichtet ist. Die einzelnen Schichten tragen verschiedene Wirkstoffe wie Fungizide, Insektizide und Düngemittel. Darüber hinaus sorgt die Kapselung für eine optimale Wasserzufuhr zum Keimling. Die fertige Pille ist farblich gekennzeichnet und ermöglicht durch ihre einheitliche Größe und kugelige Form das zuverlässige Ausbringen mittels Einzelkornsaatmaschinen.


Arbeitskraft
Der Anbau von Zuckerrüben erfordert einigen Aufwand, da der Boden u.a. für ein optimales Wurzelwachstum mehrfach gelockert werden muß. Die erforderlichen Arbeitsgänge ließen sich nur schwer mechanisieren und so bestand in den ersten Jahrzehten der Rübenkultivierung ein erheblicher Bedarf an saisonalen Arbeitskräften. Letztere wurden großen Teils durch Wanderarbeiter aus dem östlichen Europa gestellt, der Anteil von Frauen lag bei zwei Dritteln. Die Unterbringung der Arbeiter erfolgte in kasernenartigen Unterkünften, die oft nur minimalsten Anforderungen an Hygiene und Komfort genügten. Bis zum Beginn des ersten Weltkriegs stieg allein in Deutschland die Zahl der Wanderarbeiter stetig auf deutlich über 300.000 pro Jahr.

Mit dem ersten Weltkrieg kam die Wanderarbeit zum Erliegen: Die Zuckerproduktion wurde zunächst auf Kriegswirtschaft umgestellt und nach 1918 neu organisiert. Neue mechanische Gerätschaften reduzierten den Bedarf an Arbeitskräften zusätzlich. Ab den 1950er Jahren senkte die durchgehende Motorisierung der Landwirtschaft und verbesserte Anbaumethoden den Bedarf an menschlicher Arbeitskraft so weit, daß die Kultivierung von Zuckerrüben nun allein von ortsansässigen Kräften bewältigt werden konnte.


Dänemarks Zuckerindustrie - Übersicht
Teil 1: Zur Geschichte des Zuckers
Teil 2: Rübenanbau und Zuckergewinnung
Teil 3: Die dänische Zuckerwirtschaft
Teil 4: Die dänischen Rübenbahnen
Teil 5: Die Fahrzeuge der dänischen Rübenbahnen
Teil 6: Standorte Fünen
Teil 7: Standorte Lolland
Teil 8: Standorte Møn und Falster
Teil 9: Standorte Seeland