Zuckergewinnung

Bei der Zuckergewinnung wird der süße Saft aus Zuckerrohr, Zuckerrüben oder Ahornsaft gewonnen, das meiste Wasser verkocht und die Saccharose im dicken Sirup auskristallisiert. Danach trennt man die Kristalle von der dunklen Flüssigkeit, die sie umgibt, der Melasse. Im 1. Jahrhundert n. Chr. beschrieben Dioskurides und Plinius der Ältere einen weißen, spröden Honig aus indischem Schilfrohr, der als Arznei diente.

Was es ist

Zucker ist Saccharose, die Pflanzen in ihren Blättern bilden und in Stängeln, Wurzeln oder im Saft speichern. Das Zuckerrohr, ein hohes tropisches Gras, hält sie im Saft seiner Halme, die Zuckerrübe in ihrer Wurzel und der nordamerikanische Zuckerahorn im Saft, der im Frühjahr aufsteigt. Zucker herstellen heißt, die Saccharose aus der Pflanze zu holen und sie in trockene Kristalle zu verwandeln, die sich lagern und transportieren lassen.

Die Arbeit verläuft in Schritten. Zuerst wird der Saft gewonnen, indem man das Rohr zerquetscht oder Rübenschnitzel in heißem Wasser auslaugt. Er wird gereinigt und zu einem dicken Sirup eingekocht. Dann bringt man den Sirup so weit, dass die Saccharose als Kristalle ausfällt, und trennt sie von der dunklen Restflüssigkeit, der Melasse. Brauner Zucker behält einen Teil davon. Roher Rohrzucker wird durch Raffinieren weiß: Die Kristalle werden wieder aufgelöst, die Lösung gereinigt und der Zucker ein zweites Mal kristallisiert. Rübenzuckerfabriken gewinnen weißen Zucker meist direkt aus dem gereinigten Saft.

Wie es funktioniert

Rüben werden in dünne Streifen, die Schnitzel, geschnitten, damit heißes Wasser den Zucker aus möglichst vielen Zellen lösen kann.

In einer Rohrzuckerfabrik werden die Halme zerfasert und dann zwischen mehreren Sätzen schwerer Walzen ausgepresst. Vor der letzten Mühle wird Wasser auf das zerquetschte Rohr gesprüht, und der dünne Saft jeder Mühle wird zur vorhergehenden zurückgeleitet, sodass das Rohr auf seinem Weg ausgewaschen wird. Die zurückbleibende Faser, die Bagasse, heizt die Kessel der Fabrik. Zuckerrüben werden in dünne Schnitzel geschnitten, die in einem langen Behälter gegen einen Wasserstrom von 50 bis 80 °C wandern. Der Zucker tritt aus den Zellen ins Wasser über, das mit 10 bis 15 % Zucker austritt.

Der Rohsaft enthält auch Pflanzensäuren und andere Verunreinigungen. Rohrzuckerfabriken erhitzen ihn auf etwa 95 °C und geben Kalk zu, der die Säuren neutralisiert und einen schweren Schlamm bildet, der sich mit den Verunreinigungen absetzt. Rübensaft wird gekalkt und dann mit Kohlendioxid begast, das den Kalk in kleine Kreidekristalle verwandelt, die beim Absinken Verunreinigungen mitnehmen.

Dann muss das Wasser hinaus. Einen dünnen Saft einzukochen kostet viel Wärme, und die Fabriken sparen sie mit einer Reihe von Verdampfern. Dampf heizt den ersten, der aus dem Saft aufsteigende Brüdendampf den zweiten und so weiter, wobei jeder Behälter unter niedrigerem Druck steht, damit der Saft bei niedrigerer Temperatur siedet. Rohrsaft verlässt die Verdampfer als Sirup mit etwa 65 % Trockensubstanz.

Saccharose löst sich in heißem Wasser viel besser als in kaltem. Ein Sirup, der mehr Zucker enthält, als er gelöst halten kann, ist übersättigt, und seine Saccharose beginnt Kristalle zu bilden, die an schon vorhandenen Kristallen viel leichter wachsen als aus dem Nichts. In der Vakuumkochpfanne siedet der Sirup unter vermindertem Druck, bei einer Temperatur, die niedrig genug ist, um ihn nicht zu bräunen, bis er übersättigt ist. Dann wird er mit sehr feinem Zucker geimpft, und die Kristalle wachsen, während weiterer Sirup zuläuft. Das Gemisch aus Kristallen und Sirup, die Füllmasse, kommt in Zentrifugen, deren gelochte Trommeln die Flüssigkeit abschleudern und die Kristalle zurückhalten. Die Flüssigkeit wird für ein zweites und drittes Produkt erneut eingekocht, und die Endmelasse dient als Viehfutter oder zur Herstellung von Rum.

Vor den Zentrifugen trennte die Schwerkraft. Der gekochte Sirup wurde in kegelförmige Formen aus gebranntem Ton gegossen, deren Loch an der Spitze verstopft war, und durfte erstarren. Dann stellte man die Formen mit der Spitze nach unten auf Krüge, öffnete das Loch, und die Melasse tropfte in die Krüge. Raffineure gossen nassen Ton oder sauberen Sirup auf das breite Ende des Zuckerhuts; die Flüssigkeit sickerte hindurch und wusch ihn weißer, während die Spitze, in der sich die Melasse sammelte, braun blieb. Moderne Raffinerien waschen Rohzucker in warmem Sirup, um den Melassefilm zu lösen, lösen ihn auf, reinigen die Lösung mit Kalk, entfärben sie mit Aktivkohle oder Knochenkohle und kristallisieren sie erneut.

So geht’s

Zwei Küchenversuche zeigen die beiden Hälften des Verfahrens: Zucker aus einer Pflanze lösen und Kristalle aus einem Sirup wachsen lassen.

Um zu sehen, wie Zucker eine Rübe verlässt, schälen Sie eine Zuckerrübe, oder notfalls eine Rote Bete, und schneiden Sie sie in dünne Streifen. Legen Sie sie in eine Schüssel, bedecken Sie sie mit heißem Wasser und lassen Sie sie stehen, bis das Wasser lauwarm ist. Nehmen Sie die Streifen heraus und probieren Sie das Wasser: Es ist süß geworden, weil der Zucker aus den angeschnittenen Zellen ins Wasser übergegangen ist.

Zuckerkristalle wachsen an einem Stäbchen, das vorher in Zucker gewälzt wurde und ihnen so Kristalle zum Anbauen bietet.

Für die Kristalle braucht es zuerst Keime. Befeuchten Sie die untere Hälfte einiger Holzspieße, wälzen Sie sie in Zucker und lassen Sie sie einen Tag trocknen. Erwärmen Sie in einem Topf 500 ml Wasser, ohne es kochen zu lassen, und rühren Sie nach und nach 1,5 kg Zucker ein, jede Portion erst, wenn die vorige gelöst ist, bis sich nichts mehr löst. Lassen Sie den Sirup etwas abkühlen, gießen Sie ihn in hohe Gläser und stellen Sie in jedes einen Spieß in die Mitte, gehalten von einer Wäscheklammer quer über dem Rand, die Spitze knapp über dem Boden. Lassen Sie die Gläser eine Woche oder länger unberührt stehen. Während der Sirup abkühlt und langsam Wasser verliert, fällt Zucker aus und baut Kristalle an den geimpften Spieß. Um das Stäbchen herauszunehmen, brechen Sie die Kruste auf, die sich oben bildet.

Sicherheit. Heißer Zuckersirup klebt an der Haut und verursacht schwere Verbrennungen. Kinder machen diesen Versuch nur mit einem Erwachsenen, der allein mit dem heißen Topf hantiert.

Geschichte und Entwicklung

Zuckerrohr war in Indien lange vor unserer Zeitrechnung bekannt, und Sanskrittexte nennen eine ganze Reihe von Erzeugnissen aus seinem Saft. Das Arthaśāstra, eine Lehrschrift über die Staatsführung, zählt Sirup, Jaggery, Füllmasse, weichen braunen Zucker und Kristallzucker zusammen auf. Die Suśruta-Saṃhitā, ein medizinischer Text, beschreibt Saft, der durch Kauen oder mit einer Maschine ausgepresst und dann gekocht oder an der Sonne zu Sirup eingedickt wird, zu Jaggery, einer festen braunen Masse, und schließlich zu Kristallen namens śarkarā, die von ihrer dunklen Mutterlauge abgetropft sind. Die Datierung beider Texte ist umstritten, und James McHugh, der diesen Wortschatz untersucht hat, merkt an, dass man wenig darüber weiß, wie in den frühesten Zeiten raffiniert wurde.

Die Autoren der Mittelmeerwelt kannten das Erzeugnis im 1. Jahrhundert n. Chr. Dioskurides beschreibt einen festen Honig namens saccharon, der in Indien und Arabien in Schilfrohr vorkomme, salzähnlich aussehe und zwischen den Zähnen zerbreche. Plinius der Ältere, der 77 n. Chr. schrieb, fügt hinzu, der indische sei besser als der arabische: ein in Schilfrohr gesammelter Honig, weiß wie Gummi, spröde zwischen den Zähnen, die größten Stücke so groß wie eine Haselnuss, und nur in der Heilkunde gebraucht.

Im östlichen Mittelmeerraum sammelten sich Zuckersiedereien in der Ebene von Akko, am See Genezareth, entlang des Jordantals und am Südende des Toten Meeres, ab dem 13. Jahrhundert vor allem auf Zypern. Wassergetriebene Mühlen zerquetschten das Rohr, an einem Ort wurde eine alte byzantinische Schraubenpresse zum Auspressen wiederverwendet, und der Saft kochte in Kupferkesseln über Feuerkammern.

Der Saft wurde von einer offenen Kupferpfanne in die nächste geschöpft, jede kleiner als die vorige.

Die Portugiesen bauten Zuckerrohr auf Madeira und dann auf São Tomé im Golf von Guinea an. Bei der Ausgrabung des Guts Praia Melão, das ab dem 16. Jahrhundert betrieben wurde, beschreiben Maria Dores Cruz und ihre Kollegen São Tomé als die erste Plantagenwirtschaft der Tropen, die allein auf Zuckeranbau und auf der Arbeit versklavter Menschen beruhte, ein Modell, das später nach Amerika gebracht wurde. Die dort gefundenen Scherben kegelförmiger Zuckerformen ähneln denen von Madeira. In Brasilien und in der Karibik schnitten und zerquetschten versklavte Afrikaner das Rohr und kochten seinen Saft in einer Reihe von vier oder fünf offenen Kupferpfannen abnehmender Größe, schöpften ihn von einer in die nächste und schäumten ihn ab. Verbrühungen und Verbrennungen waren häufig.

1747 gewann der Berliner Chemiker Andreas Sigismund Marggraf mit siedendem Alkohol Zucker aus getrockneten Rübenwurzeln und erkannte unter dem Mikroskop in seinen Kristallen denselben Zucker wie im Rohr. Sein Schüler Franz Carl Achard begann in den 1780er-Jahren bei Berlin Rüben auf Zucker zu züchten und baute mit Unterstützung König Friedrich Wilhelms III. von Preußen in Cunern in Schlesien eine Rübenzuckerfabrik. Sie produzierte 1802, und manche Darstellungen datieren ihre Gründung auf 1801.

Zwei Erfindungen veränderten das Kochen. Der englische Chemiker Edward Charles Howard entwickelte um 1812 die Vakuumkochpfanne und ließ sie 1813 patentieren: Unter vermindertem Druck siedet der Sirup bei niedrigerer Temperatur, ohne zu karamellisieren oder anzubrennen. In Louisiana stellte Norbert Rillieux, ein freier Farbiger, seinen ersten Mehrkörperverdampfer nach der Historic New Orleans Collection 1834 auf, nach der American Chemical Society 1843, und ließ das System 1843 und 1846 patentieren. Zuckerhersteller bis nach Kuba und Mexiko fragten bei ihm an, und Rübenzuckerfabriken in Frankreich, Deutschland, Österreich und Russland übernahmen es in großem Umfang.