ŠEĆER (saharoza) je disaharid opšte formule C12H22O11. Ubraja se u grupu složenih disaharida i predstavlja jedinjenje α-d-glukoze i β-d-fruktoze, povezanih u α-d-glukopiranozil-β-d-fruktofuranozid.

Šećer je vrlo rasprostranjen u prirodi, a nalazi se u količini od 15 do 20% u šećernoj repi i šećernoj trski, koje služe za njegovu proizvodnju. Od svih vrsta rastvorljivih ugljenih hidrata, on se proizvodi u najvećoj količini i već danas u svetu pokriva u ljudskoj ishrani oko 8% kalorija, a u razvijenim zemljama i do 18%. Kao najvažnije osobine šećera mogu se istaći: velika hranljivost, brza i laka svarljivost uz potpunu resorpciju u organizmu, prijatan sladak ukus i vrlo velika postojanost. Zbog tih osobina, šećer je zauzeo mesto među najvažnijim životnim namirnicama. U našim klimatskim prilikama, šećer se proizvodi isključivo preradom šećerne repe.

Tehnološki postupak pri preradi šećerne repe može se podeliti u pet osnovnih faza s ovim redosledom: 1. priprema repe za ekstrakciju; 2. ekstrakcija šećera iz repinih rezanaca difuzijom; 3. čišćenje difuznog soka defekacijom i saturacijom; 4. koncentrovanje soka uparavanjem; 5. kristalizacija šećera.

Priprema repe za ekstrakciju. Repa se priprema za ekstrakciju nizom operacija. Sa prijemnih stanica, sabirnih punktova ili direktno sa polja, repa se dovozi na preradu železnicom, motornim drumskim vozilima ili zapregom, a često i uskotračnom prugom ili vodom, tj. plovnim objektima. U fabričkom krugu, repa se još jednom izmeri i potom istovari u repne silose (kanale), tj. otvorena betonska skladišta kroz koja, na najnižem mestu, prolaze betonski kanali, tzv. kinete, sa padom prema fabričkoj zgradi od 10 do 20%; kroz njih se repa transportuje pomoću vode u glavnu fabričku halu, na preradu.

Za hidraulički transport, odn. za plavljenje repe, upotrebljava se obično otpadna voda od barometarske kondenzacije, u količini od 600 do 800% u odnosu na količinu transportovane repe.

U hidrauličke transportere dolazi prljava repa s primesom raznih nečistoća; grube nečistoće odstranjuju se u toku transporta posebnim uređajima, kao što su hvatači kamena i hvatači slame i trave, ugrađeni u glavnu kinetu, neposredno ispred njezinog ulaza u glavnu fabričku halu.

Repa, delimično oprana u toku transporta, dolazi do uređaja koji je dižu u fabriku. Ti su uređaji, u starijim fabrikama, u obliku repnog točka ili mamut-pumpe; u novijim fabrikama, to su repne pumpe. One dižu repu u mašinu za pranje, gde se ona temeljito opere čistom vodom i gde se odstranjuju sve nečistoće preostale posle hidrauličkog transporta.

Oprana repa izbacuje se na mehaničke rešetke raznih sistema, na kojima se ocedi i gde se izdvoji preostala nečistoća, sitni repini korenčići i ulomci nastali u toku transporta i pranja.

Već prema visini na kojoj je mašina za pranje smeštena, oprana repa pada u elevator koji je diže u rezalice, ako je pralica repe smeštena u prizemlju, ili direktno u bunkere iznad rezalica, ako je pralica smeštena na spratu, iznad rezalica. U starim sistemima opreme, čista repa meri se na automatskim Chronos-vagama, pre ulaska u rezalice; u novim sistemima, repini rezanci se mere pošto iziđu iz rezalica, na kontinualnim vagama sa transportnom trakom. Repa se reže na specijalnim rezalicama u rezance koje transportne trake ili grabuljasti transporteri prenose na difuziju.

Ekstrakcija šećera iz repinih rezanaca difuzijom. Šećer iz repinih rezanaca ekstrahuje se diskontinualno, po starijem, klasičnom postupku u difuznoj bateriji, ili kontinualno, po novijem postupku u difuznim aparatima raznih konstrukcija.

Difuzna baterija se sastoji od 10 do 16 difuzera, od kojih se njih 8—14 nalazi u cirkulacionom sistemu ekstrakcije, dok su dva izvan pogona; jedan se puni a drugi prazni. Difuzeri su tako međusobno povezani da se voda za ekstrakciju kreće kroz sve difuzere; svaki difuzer može se, međutim, iskopčati iz cirkulacionog kruga, a da se tok cirkulacije ne prekine. Da bi se tok difuzije pravilno odvijao, repini rezanci treba da se zagreju na više od 60°C, sokom zagrevanim u sistemu kalorizatora ili parnih injektora ugrađenih između pojedinih difuzera; ti grejači zagrevaju sok pri prelasku iz jednog difuzera u drugi. Difuzionim postupkom dobija se difuzni ili sirovi sok, u koji prelazi glavna količina saharoze i znatan deo nešećera iz repe. Taj se sok odvodi na dalju preradu.

Posle završene ekstrakcije u difuznoj bateriji, iz poslednje posude izbacuju se izluženi rezanci i difuzna otpadna voda. Rezanci, sa 4,5% suve materije, odlaze obično na presovanje i sušenje, a otpadna difuzna voda se pušta u kanal. Pri radu sa kontinualnim difuznim aparatima, iz difuzera izlaze samo izluženi rezanci sa 8—9% suve materije, a nema difuzne otpadne vode. Izluženi rezanci se cede na 16—18% suve materije, zatim se suše dok im se vlaga ne smanji na 10%; oni su veoma tražena stočna hrana. Otpadna voda od presa za rezance čisti se i vraća na difuziju. Pri ekstrakciji dobija se difuzni sok sa 13—16% saharoze, u koji prelazi do 98% saharoze iz repe.

Čišćenje difuznog soka defekacijom i saturacijom. Difuzni sok (u količini od 105 do 125% od težine repe) sadrži, pored saharoze, nešećera u rastvorenom i koloidnom stanju i mrvice od rezanaca kao mehaničku nečistoću. Koloidi smetaju kristalizaciji šećera iz rastvora i otežavaju koncentrovanje rastvora šećera, dok rastvoreni nešećeri povećavaju rastvorljivost saharoze u vodi i uzrokuju obrazovanje melase. Zato se difuzni sok čisti mehanički a zatim hemijski.

Da bi se odvojile grube nečistoće i delići rezanaca, difuzni sok se pušta preko sita u hvatačima mrvica, a zatim odlazi na hemijsko čišćenje, u dve faze: u prvoj, tzv. defekaciji, soku se postepeno dodaje 1,5—2,0% CaO u obliku krečnog mleka; u drugoj fazi, tzv. saturaciji, uvodi se u smešu soka i krečnog mleka ugljen-dioksid, pomoću kojeg se Ca(OH)2 prevodi u CaCO3. Posle toga se izdvojeni talog, sa koloidima i istaloženim i adsorbovanim nešećerima, filtruje preko filtrir-presa ili vakuum-filtara. U praksi se defekacija vrši udvastepena: u prvom, tzv. predefekaciji, izmerenom difuznom soku se dodaje 0,2—0,3% kreča; u drugom, tzv. defekaciji, smeša se zagreje na 90°C, pa joj se u posebnoj posudi dodaje ostatak od 1,3 do 1,7% kreča.

Defekovani sok odlazi na saturaciju, koja je takođe podeljena na dva stepena. U prvom stepenu, tzv. prvoj saturaciji, najveći deo Ca(OH)2 prevodi se u CaCO3 time što se u sok uvodi saturacioni gas koji sadrži do 40% CO2, a dobija se u posebnoj jamskoj krečnoj peći, kao pomoćnom pogonu pri preradi šećerne repe. Pri toj saturaciji, količina kreča u soku padne na 0,06—0,08%. Tako obrađeni sok zove se muljni sok; on se, prema starom tehnološkom postupku, prebacuje na filtrir-prese, gde se procedi pod pritiskom do 3 atm; prema novijem tehnološkom postupku, odlazi najpre u dekantere, gde se sedimentacijom izdvaja 80% bistrog soka, dok se ostatak od 20% zgusnutog muljnog soka filtruje preko vakuum-filtara. Izbistreni sok i filtrat dobijen filtracijom zgusnutog muljnog soka mešaju se i odlaze na dopunsku filtraciju preko filtrir-presa ili naplavnih filtara.

Posle prve saturacije filtrovani sok se zagreje na 90°—102°C i odlazi na drugu saturaciju. U toj fazi završava se proces saturacije time što se daljim uvođenjem saturacionog gasa snižava alkalnost soka na 0,01—0,02% CaO. Tako saturovani sok opet se cedi preko filtara raznih sistema. U toku čišćenja, snižava se koncentracija difuznog soka usled dodavanja krečnog mleka u defekaciji, kao i usled dodavanja filtrata koji nastaje pri ispiranju saturacionog mulja pomoću vode, tako da se posle druge saturacije dobija vrlo razblažen sok, tzv. retki sok, čiji se sadržaj suve materije kreće od 10° do 15° Bx, odn. od 10 do 15%.

Kreč i saturacioni gas, koji su potrebni za čišćenje difuznog soka, proizvode se pečenjem krečnjaka pomoću sagorevanja koksa u jamskoj krečnoj peći. Količina utrošenog krečnjaka za pečenje kreča zavisi od potrošnje kalcijum-oksida na defekaciji, a kreće se normalno do 4% u odnosu na prerađenu repu, dok se količina koksa potrebnog za pečenje kreča kreće normalno do 10% u odnosu na utrošenu količinu krečnjaka. Pečeni kreč se gasi (hidratiše) u krečno mleko gusto 20°Be, koje se propuštanjem kroz sito, a zatim kroz bateriju hidrociklona, čisti od peska i negašenih ostataka kreča i odlazi na sazrevanje u sabirni rezervoar. Čisto krečno mleko pumpa se u automatske razdeljivače ili odmerene sudove za defekaciju u fabrici. Saturacioni gas iz krečne peći, koji se uglavnom sastoji od ugljen-dioksida, azota i nešto kiseonika, čisti se od pepela pomoću vode, odlazi na pumpu za saturacioni gas, koja ga pod određenim pritiskom ubacuje u posudu za saturaciju.

Saturacioni mulj iz prve i druge saturacije ispire se toplom vodom do sadržaja šećera od kojih 1,0% i izbacuje u deponije mulja izvan fabričke zgrade. Saturacioni mulj se upotrebljava kao dobro krečno đubrivo.

U novije vreme razrađeni su za čišćenje soka kontinualni i potpuno automatizovani postupci, koji se zasnivaju na istovremenoj obradi soka krečnim mlekom i CO2-gasom, tj. istovremeno se vrše i defekacija i saturacija i zato se ti postupci nazivaju defekosaturacioni. Oni pokazuju naročito dobre rezultate pri preradi pokvarene repe.

Koncentrovanje soka uparavanjem. Retki sok sa 10°—15°Bx koncentruje se uparavanjem do gustoće od 60° do 65° Bx, što se obavlja u otparnim stanicama sa višestrukim dejstvom, tj. pritisak se od prvog do poslednjeg tela otparne stanice postepeno snižava, tako da se parom dobijenom uparavanjem soka u prethodnom telu greje naredno telo otparne stanice, pri čemu se uparava količina vode iz soka koja je adekvatna količini dovedene zagrevne pare. Po tome principu, 1 kg pare, uveden u prvo telo, upari na otparnoj stanici 2,0 — 2,5 kg vode iz soka.

Postoje dva tipa otparnih stanica; jedne rade na principu vakuuma, koji se stvara kondenzacijom pare iz poslednjeg tela u barometarskoj kondenzaciji; druge rade na istom principu kao i stanice pod vakuumom, s tom razlikom što su sva otparivačka tela pod pritiskom većim od atmosferskog; para iz poslednjih tela tih drugih stanica upotrebljava se za zagrevanje sokova (što se ne dešava kod prvih stanica). Otparne stanice pod pritiskom ekonomičnije su, jer tu nema gubitka pare u barometarskoj kondenzaciji, kao pri otparnim stanicama s vakuumom.

Sok koji izlazi iz poslednjeg tela otparne stanice koncentrovan je na 60°—65° Bx i zove se gusti sok. Gusti sok se filtruje i skuplja u sabirnim rezervoarima na stanici za kristalizaciju radi dalje prerade u šećer.

Kristalizacija šećera. Dobijeni gusti sok koncentruje se dalje uparavanjem, sve dok rastvor ne postane toliko prezasićen da u njemu počne kristalizacija šećera. Kako sa povećanjem koncentracije šećera u rastvoru raste i tačka ključanja rastvora, to se — da bi se izbegla karamelizacija i gubici šećera pri kristalizaciji — sok ukuvava pod vakuumom i pri nižim temperaturama. Za tu fazu tehnološkog postupka postavlja se shema kuvanja kojom se određuje u koliko će se stepena vršiti kristalizacija šećera kuvanjem soka, odn. sirupa. Shema kristalizacije treba da bude što jednostavnija, da se sirupi što rede vraćaju u prethodni stepen kuvanja, jer se time smanjuje potrošnja toplote i gubici šećera u ovoj fazi rada.

Smeša gustog soka i klere, tj., šećernog rastvora dobijenog rastvaranjem afinovanog B-šećera i C-šećera, kuva se u vakuum-aparatima za šećerovinu A-proizvoda do koncentracije od 92° do 93° Bx. A-šećerovina se ispušta iz vakuum-aparata u otvorene hladnjače sa mešalicama, gde se završava kristalizacija, a zatim odlazi preko razdelnog korita sa mešalicom na centrifuge za kristal, u kojima se kristali saharoze odele od matičnog sirupa, properu parom, suše, sortiraju na vibracionim sitima prema veličini pakuju u vreće ili u manja pakovanja i slažu u magacinu kao konzumni kristalni šećer.

Matični sirup pomešan sa sirupom od pranja kristala ponovo se uparava u drugoj bateriji vakuum-aparata do koncentracije od 93° do 94° Bx čime se dobija šećerovina B-proizvoda ili kraće.

B-šećerovina. Ona se iz vakuum-aparata pušta u otvorene hladnjače, sa prirodnim ili veštačkim hlađenjem, a zatim odlazi preko razdelnog korita na centrifuge za B-proizvod. Pošto se B-šećer odvoji od matičnog ili zelenog sirupa, on se u centrifugama ispere hladnom vodom. Isprani šećer se zove afinada; ona se rastvara u vodi do koncentracije od 60° Bx, dekoloriše se aktivnim ugljem, filtruje i uzima za kuvanje A-šećerovine. Pri ispiranju B-šećera vodom, dobija se afinacioni ili beli sirup, koji se odvojeno hvata i vraća natrag za kuvanje B-šećerovine.

Zeleni sirup od B-šećerovine ponovo se kuva u vakuum-aparatima za C-proizvod, koncentruje se do 93°—96° Bx, pri čemu se dobija C-šećerovina, koja se pušta u hladnjače zatvorenog tipa sa umetnim hlađenjem pomoću vode. Posle završetka kristalizacije pri hlađenju, koja traje obično od 24 do 48h i završava se na temperaturi od 40° do 50°C, C-šećerovina se opet zagreje do 55°C i pušta preko razdelnog korita na centrifuge za C-proizvod. Na centrifugama se izdvaja poslednji matični sirup, nazvan melasa, iz kojega se ostatak šećera ne može više dobiti redovnom kristalizacijom, pa se melasa skladišti u velikim cisternama na dvorištu fabrike i upotrebljava kao sirovina za druge industrije.

Sirovi šećer C-proizvoda ispušta se iz centrifuga, meša se sa zelenim sirupom B-proizvoda, prebacuje u hladnjače za B-šećerovinu i dalje se prerađuje zajedno sa B-šećerom. Sirovi šećer C-proizvoda može se takođe rastvoriti u retkom soku do koncentracije od 65° Bx, pri čemu se dobija druga klera koja se upotrebljava za kuvanje B-šećerovine.

Ako fabrika, osim konzumnog kristalnog šećera, proizvodi i rafinisani šećer u obliku kristala ili kocaka, onda se ova faza postupka sastoji od kuvanja četiri šećerovine, odn. vrši se kristalizacija u četiri stepena; tada se, osim navedene tri šećerovine, kuva i četvrta, tzv. rafinadna šećerovina. Ona se kuva od sirupa najboljeg kvaliteta, tj. od očišćene, dekolorisane i filtrovane klere čistoće više od 99%, bez dodavanja drugih sokova i sirupa. Rafinadna šećerovina se kuva do koncentracije od 90° do 92° Bx, pušta u hladnjače sa umetnim hlađenjem, centrifuguje, a izdvojeni rafinadni sirup meša se sa gustim sokom i upotrebljava za kuvanje A-šećerovine. Proizvodi li se rafinadni kristal, on se po izlasku iz centrifuga obraduje na isti način kao i konzumni kristal, ali ako se proizvode kocke, iz centrifuga izlazi vlažno šećerno brašno, od kojeg se posebnim postupkom proizvodi šećer u kockama.