Výroba cukru v ČR

2014/6

Ing. Jaroslav GEBLER, PhD.,VUC Praha, a. s.

Abstrakt

Stručný popis vývoje výroby cukru na území dnešní České republiky od roku 1787, změny počtu cukrovarů od poloviny 19 století do současnosti (z 214 na 7). Orientační statistické hodnoty produkce řepného a třtinového cukru ve světě. Porovnání vybavení cukrovarů ze začátku 20 století resp. modelu cukrovaru z r. 1908 se současným stavem se týká hlavních technologických aparátů od ukládky řepy až po skladování cukru, resp. výrobu kostek, kterou zavedl v r. 1841 J. K. Rad první na světě v Dačicích na Moravě. V květnu 2010 bylo otevřeno v Dobrovici muzeum cukrovarnictví, řepařství a lihovarnictví, a 26. května 2014 unikátní muzeum sběratelky balených cukrů ing. Žďárské v Praze – Kamýku.

Úvod

Nejstarší doložitelná výroba cukru v České republice začala na Zbraslavi v roce 1787, rafinoval se dovážený surový třtinový cukr. Tato rafinerie pracovala až do roku 1812. První pokusy o získání cukru z řepy se uskutečnily na panství hraběte Vrbny v Hořovicích v letech 1801-1805. Bylo zpracováno asi 12 t řepy a vyrobeno asi 1390 kg sirobu, který potom v rafinerii cukru na Zbraslavi přepracovali na cukr. Když Napoleonova blokáda znemožnila dovoz třtinového cukru ze zámoří, hledaly se znovu možnosti jak vyrobit cukr z domácích surovin. V letech 1811–14 vzniklo asi deset výroben javorového cukru, které postupně zanikly a tak se opětně zkoušela výroba cukru z řepy. Bylo postupně zřízeno deset až dvanáct manufaktur, první dvě Žáky a Liběchov v roce 1810. Vyráběl se především sirob a v menším množství i surový cukr. Pádem Napoleona tato manufakturní výroba skončila. První průmyslový cukrovar vybudovaný v našich zemích byl v Kostelním Vydří u Dačic v roce 1829 na panství barona Dalberga. Pracoval jen tři roky. Druhý cukrovar byl Chocomyšl u Chudenic, který zpracovával až 5 t řepy za den.
Za zrod cukrovarnictví jako průmyslového odvětví v Čechách a na Moravě, se ale obvykle považuje rok 1831, kdy zpracovával prvně řepu cukrovar hraběte Thurn-Taxise v Dobrovici (=TTD). Cukr se zde vyrábí nepřetržitě již 183 let, což je světový unikát.
Po roce 1831 vznikaly v našich zemích další cukrovary, jejich počet byl silně ovlivňován ekonomickou a politickou situací: v letech 1835–1838 tak vzniklo 62 cukrovarů, v období 1849 až 1851 cekem 35 cukrovarů, v pětiletí 1868–1872 byl počet činných závodů 105. Nejvíce cukrovarů vůbec vznikalo v letech 1870 tzn. 34 a 1871 pak 33. Maximálně bylo v provozu 214 cukrovarů v kampani 1872–73. Potom již z ekonomických důvodů a pro nedostatek řepy průmyslových cukrovarů postupně ubývalo, až ke konci první republiky (1938) bylo v provozu 104 závodů. Průměrná kapacita těchto cukrovarů byla nízká: 200–300 t/d, při délce kampaně 100 –150 dnů, celkové množství zpracované řepy zpracované jedním cukrovarem se pohybovalo od 2 do 50 tis. t. Nejvíce cukru – 932 tis. t bylo v tomto období vyrobeno v roce 1923/24.
Po okupaci 1939 zůstaly v Čechách 64 cukrovary a na Moravě 29. Některé cukrovary byly během války přechodně zastaveny, některé byly zrušeny. Válečnými událostmi bylo zcela zničeno pět cukrovarů a stejný počet byl i těžce poškozen.
Po osvobození byl cukrovarnický průmysl zákonem z 28. dubna 1948 znárodněn, v první kampani pracovalo z 98 cukrovarů 94. Bylo zavedeno centrálně plánované hospodářství. Investice na obnovu cukrovarnického průmyslu byly však přidělovány v nedostatečné výši, neboť byl přednostně budován těžký a strojírenský průmysl. Jediný nový cukrovar v poválečném období byl dán do provozu až v roce 1953 v Opavě, později přibyly v místech starých cukrovarů Hrochův Týnec (1968) a Hrušovany (1970).
Technické vybavení cukrovarů bylo zastaralé, značná část, hlavně kotelny a energetická zařízení pocházela ještě z doby před druhou světovou válkou. Po řadě organizačních změn probíhajících prakticky nepřetržitě od znárodnění průmyslu, došlo k 1. 1. 1989 k privatizaci cukrovarnického průmyslu, potom k restrukturalizaci až na současný stav. Byly zrušeny všechny surovárny.
Po vstupu ČR do EU proběhla další restrukturalizace cukrovarnického průmyslu, jednak změnou zahraničních vlastníků cukrovarů tak i důsledkem cukerní politiky EU. V současné době pracuje v ČR 7 cukrovarů: 3 samostatné soukromé podniky a 4 závody sdružené do majetku dvou zahraničních společností.
Pěstování cukrovky, resp. výroba cukru, je v EU řízena společnou zemědělskou politikou. Např. na spotřebu 18,536 mil. t cukru v hospodářském roce 2008/09 bylo v témže roce vyrobeno 15,059 mil. t cukru. Tedy by bylo třeba do EU dovézt 3,477 mil. t cukru. Tato bilance ovšem není jednoznačná, protože existují zásoby cukru v množství 40–50 % spotřeby, které bilanci (výroba/spotřeba) zčásti ovlivňují. Ovšem manko cukru v EU se pohybuje trvale kolem 3 mil. t.
Světová výroba cukru ročně se pohybuje posledních letech v relativně malém rozmezí: 165 (2010-11) až 181 (2012-13) mil. t.

Výroba a spotřeba cukru třtinového a řepného

Celosvětově stoupá trvale výroba cukru ze třtiny proti výrobě z řepy, nyní se vyrábí téměř z 80 % třtinový cukr. Jeho výroba je zejména ve mzdových nákladech výrazně nižší. V roce 2012–13 byl odhad světové výroby 181,2 mil. t v hodnotě surového cukru (= s. c.), z toho řepného 37,2 mil. t s. c. Evropa vyrobí celkem 28,3 mil. t s. c., J. Amerika 48,7, Asie 66,2, Afrika 11,0 a Severní Amerika 8,2 a Střední Amerika 14,0 mil. t s. c. Spotřeba cukru v jednotlivých letech pravidelně stoupá. Je to dáno demografickým vývojem nárůstu počet obyvatel jednotlivých zemí i vyšší konzumací cukru obyvatelstvem, především v hospodářsky se rozvíjejících oblastech. Celková roční spotřeba cukru v kg na osobu se v posledních pěti letech zvýšila z 21,4 na 23,5, tedy asi o 10 % , nejvíce v Asii z 14,6 na 17,9 (nárůst cca 23 %) a v Jižní Americe z 44,8 na 50,6 (13 %). V Evropě nedošlo ve spotřebě cukru za poslední 2 roky téměř k žádnému významnému nárůstu, naopak klesla z 38,7 na 38,6 kg s. c./osoba/rok, v EU ale mírně stoupla z 38,2 na 39,0 kg s. c./osobu/rok.

Další významné produkty cukrovarnického průmyslu

Kromě tradičních výrobků, krystalické sacharosy, melasy a řepných řízků jsou významným produktem tekuté cukry – glukosové, fruktosové sirupy, event. jejich kombinace. Za posledních patnáct let (2000 až 2014) se mírně zvýšila výroba přírodních sladidel, z nich došlo zejména k nárůstu výroby fruktosových sirupů: celosvětově z 11 604 na 11 940 tis. t, významněji v Evropě z 791 na 1 271 tis. t sušiny. V EU jsou hlavními výrobci těchto sladidel: Maďarsko (220 tis. t sušiny, při nárůstu výroby za deset let cca o 70 %), Španělsko (107 tis. t sušiny, nárůst cca o 30 %), Bulharsko (89 tis. t sušiny), Slovensko (68 tis. t sušiny); oba státy výrobu zhruba ztrojnásobily.
Produkce bioetanolu v posledních letech v celosvětovém měřítku rychle stoupá. Etanol se dá vyrobit fermentací ze surovin, obsahujících škrob a nebo zkvasitelné sacharidy. Průmyslově se k výrobě palivového lihu využívá především sacharosa, ve formě suroviny – cukrovka či třtina. V roce 2000 se vyrobilo celkem 29,20 mil. m3, v roce 2009 již 87,70 mil. m3. Nejvíce v Severní a Střední Americe 43,05 mil. m3, dále v Jižní Americe 29,12 mil. t ze třtiny (z toho v Brazílii 27,16 mil. t, tedy kolem 93 %) a v Asii 8,04 mil. m3. S nárůstem produkce lihu stoupá i obchod s touto komoditou, v roce 2009 bylo zobchodováno kolem 4 mil. m3. V současnosti jsou největšími spotřebiteli palivového etanolu, resp. výrobci a dovozci USA 34,0 (hlavně z kukuřice), Brazílie 24,7 (hlavně ze třtiny) a EU 2,8 mil. m3 .
V EU se nejvíce palivového lihu vyrábí z obilí a cukrovky, celkem 2, 8 mil. m3: Francie 35,5 %, Německo 20,2 % a Španělsko 11,3 %, ČR se podílí 2,7 %. Očekává se, že se tato výroba palivového lihu do roku 2015 minimálně zdvojnásobí.
V EU se po provedené restrukturalizaci cukrovarnického průmyslu, která vedla k celkovému snížení výroby cukru, se uvolnily zemědělské plochy, původně využívané pro pěstování cukrovky. Právě na těchto uvolněných pěstebních plochách se s výhodou dále pěstuje cukrovka jako surovina pro výrobu etanolu a bioplynu. Je totiž dobře zvládnuta agrotechnika a zemědělci mají k dispozici potřebnou mechanizaci.

Vývoj technologických postupů

Vybavení cukrovarů prodělalo a prodělává neustálé změny, zejména v souvislosti se zvyšováním kapacit a úpravami technologických postupů. Stačí připomenout dopravu cukrovky do závodů – koňské povozy a traktory s přívěsy pro 2–5 t řepy byly vyměněny za velkokapacitní samosklopné automobily o kapacitě 20 a více t. Obdobný přerod prodělalo pěstování i systém sklizení cukrovky (ruční a mechanizovaná s  kombajny).
V polovině 60. let 19. století došlo k zásadnímu zvratu v získávání šťávy z řepy v cukrovaru Židlochovice. Julius Robert nahradil původní lisování difusí, která se rychle rozšířila prakticky po celém světě. Těsně před 2. světovou válkou se začínaly vyvíjet pro těžení šťávy extraktory, které měly lepší předpoklady pro rodící se kontinualizaci a automatizaci procesů. Robertovu difusi tak po více než 100 letech nahradily extraktory různých typů a výrobců (DdS, DC, BW, BMA, deSmet, Olier, RT, KDP aj).
Český inženýr Fr. V. Goller v r. 1878 zkonstruoval na řepné řízky speciální zubové nože, které se používají dodnes i v moderních bubnových řezačkách.
Za kolébku čištění surové šťávy – epurace – lze považovat Freyův cukrovar ve Vysočanech (Praha), kde zavedl v roce 1863 Hugo Jelínek saturaci – přebytek přidaného vápna ve šťávě se srážel oxidem uhličitým společně s necukry – s nečistotami obsaženými ve štávě. K úspěchu saturace přispěly i filtrační kalolisy vyrobené ing. V. Daňkem v r. 1862, které se používají v určité obměně dodnes.
Ve dvacátém století vznikala celá řada postupů, variant a modifikací uvedené epurace, které jsou podrobně popsány v cukrovarnických učebnicích a studiích. Moderní chemie hledá nové a výhodnější a ekonomičtější postupy čištění surové řepné šťávy. Jako příklad lze uvést selektivní rozpouštědla sacharosy (acetonová extrakce), membránové filtrace, iontové chromatografické separace, ultrafiltrace a nanofiltrace apod. Otázkou stále zůstává ekonomika takovýchto provozů ve srovnání s klasickou epurační technikou.
Vyčištěnou, řepnou, tzv. lehkou šťávu je nutné odpařovat – odstranit přebytek vody. To se provádí ve dvou stupních. Jednak na odparce, což jsou obvykle tří až pětičlenná vzájemně propojená tělesa a jednak na varně (tělesa pro sváření hustých cukerných roztoků na směs krystalů a matečného sirobu).
V řadě obcí dříve existovaly tzv. surovárny, kde se vyráběl ze řepy hnědý surový cukr, který se převážel do rafinerií k přepracování na bílý cukr, k rafinaci.
Aparáty pro přípravu cukroviny, zrniče, mají dnes náplň i přes 90 tun cukroviny, topné komory různých konstrukcí – trubkové, plástvové apod., vybavené míchadly. Nejmodernějšími aparáty na varně jsou kontinuální zrniče a to buď vertikální nebo horizontální, kde se za podtlaku navařují mikrokrystaly sacharosy na zrno komerčních rozměrů. Systémy automatizovaného sváření cukrovin prošly od 50. let vývojem od vodivostních a ebulioskopických, refraktometrických, přes viskozimetrické až k mikrovlným metodám využívaným v řídicích systémech cukrovarů.
Systém schémat varny a kvalitu cukru výrazně ovlivňují odstředivky. U dnešních odstředivek přesahuje náplň cukroviny 2000 kg cukroviny při průměru bubnu přes 1700 mm, a frekvenci otáčení 1200 min-1. Melasa, která odchází z odstředivek není dnes pouhé krmivo, ale důležitou průmyslovou surovinou (betain, droždí, líh, biopalivo apod.).
U sušení cukru přišla po talířových vertikálních a po bubnových horizontálních sušárnách éra fluidních systémů. Třídění bílého cukru na různé granulometrické frakce se podstatně zjednodušilo vzhledem k současnému zákonu o potravinách, kde jsou definovány tři druhy – krystal, krupice, moučka.
Balení do 100 kg jutových pytlů je již jen historií, neboť cukr se skladuje v silech o kapacitě až 100 tis. tun, pro přepravu se užívají většinou 1 tunové přepravní vaky (Big-Bagy), nebo přepravní cisterny (auto, vlak) vyjímečně 50 kg pytle.
Za zmínku stojí světové prvenství výroby kostek z r. 1841 Jakuba K. Rada, o němž byla řada publikací a článků. Navíc je přímo v  Dačicích na Moravě pomník a muzeum kostky cukru. Patří do série cukrovarnických muzeí, stejně jako Muzeum cukrovarnictví, řepařství a lihovarnictví v Dobrovici otevřené v květnu 2010, nebo sbírka členky Klubu sběratelů balených cukrů (květen 2014) pí ing. Žďárské v Praze – Kamýku (Olbramovická 712/8, tel.: 723 044 625).
Obrázky a modely cukrovarů a jednotlivých aparátů nám dávají představu o úrovni a technologických možnostech dané doby. Unikátní model kompletního cukrovaru z r. 1908 se podařilo zachránit do dnešních dnů a lze jej prohlédnout v Národním technickém muzeu v Praze. Tvůrcům (a sponzorům) takovýchto modelů a výstav je třeba vzdávat úctu, neboť nemysleli na zisk ani na sebe, ale na další generace, které ze z jejich díla stále učí.

Literatura
ASADI, M. Beet -Sugar Handbook,
J.Wiley, USA, 2007, 866 s.
ANDRLÍK, K. Obecná chemická technologie, Tovární výroba řepného cukru I-IV,
ČCHS Praha, 1940, 1455 s.
GEBLER, J. 160 let první kostky cukru na světě
Listy cukrov. a řepař. 2003,119, č. 7/8, s.176, 200.
(Zuckerind. 2003, 128, Nr. 9, p. 679-682).
GEBLER, J. Historie cukrovarnických expozic a muzeí v českých zemích,
Listy cukrov. a řepař. 2010, 126, č. 5/6, s.190-195.
GEBLER, J. – MAREK, B. Model cukrovaru z roku 1908 I.,
Listy cukrov. a řepař. 2002, 118, č.5/6, s.144-151.
GEBLER, J. – MAREK, B. Model cukrovaru z roku 1908 II.,
Listy cukrov. a řepař. 2002, 118, č. 7/8, s.184-191.
LICHT, F. O. World Sugar Yearbook 2010
Agra Info Limited, UK, 300 s.
VAŠÁTKO, J. Čištěnie repnej šťavy
SCHS Bratislava, 1950, s.399.
VILIKOVSKÝ, V. Dějiny zemědělského průmyslu v Československu,
MZRČ Praha, 1936, 948 s.

Abstract

Short description development of the production sugar in the territory Czech Republic from 1787, changes numbers of the sugar factories from first half 19th century to present-day. Directory information about the production of the beet and cane sugar in the world. Description of the machinery from the early 20th century according the Czech model sugar factory from 1908 year and today equipments.(beet storage, slicing, diffusion, purification…etc. to sturage of the sugar. In the town Dačice in Moravia (Czech Republic) Jacob Christoph Rad prepared first cube sugar (1841) in the world. In the may 2010 was opened museum of the sugar-industry, beet and distillery in town Dobrovice (Czech Republic).
Keywords: Sugar-factory, machinery, production of sugar, technology, model of the sugar-factory, history, museum, Dacice, Dobrovice, Czech Republic