Titel: Zenneck's Saccharometer.
Autor: Zenneck, Ludwig Heinrich
Fundstelle: 1841, Band 79, Nr. XXV. (S. 113–121)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj079/ar079025

XXV. Der Saccharometer, ein zu genauer und schneller Zukergehaltsbestimmung eines Körpers eingerichtetes Instrument; von Prof. Zenneck in Stuttgart.

Mit Abbildungen aus Tab. II.

Grundlage des Saccharometers.

Jeder gährungsfähige Zuker und daher auch jede organische Substanz, welche einen solchen Zuker enthält, entwikelt bekanntlich bei der geistigen Gährung eine gewisse Menge von kohlensaurem Gas, und zwar in so bestimmtem Verhältniß, daß man von der Menge der Kohlensäure, die man bei der Gährung irgend einer gewogenen zukerhaltigen Substanz erhält, genau aus das Gewicht des darin enthaltenen Zukers schließen darf; so entwikeln, nach Liebig18), 100 Gr. krystallisirbarer Zuker 51,298 Gr. Kohlensäure, oder 95,12 rhein. Kubikzoll kohlensaures Gas, und 100 Gr. Krümmelzuker 44,84 Gr. Kohlensäure, oder 83,15 rhein. Kubikzoll kohlensaures Gas, und wenn man daher weiß, welche Art von Zuker bei der geistigen Gährung einer zu untersuchenden Substanz zersezt wird, so ist klar, daß man entweder aus dem Gewicht der abgegangenen Kohlensäure, oder aus der Anzahl der Kubikzolle von dem aufgefangenen kohlensauren Gas auf das Gewicht von dieser oder jener Art von Zuker, welche die Substanz enthält, genau schließen kann. Auf diesen Grundsäzen19) beruhen nun die beiden Saccharometer, und zwar der statische auf der Bestimmung des Gewichts, der pneumatische aber auf der Messung der Kubikzolle von der Kohlensäure, welche irgend eine bestimmte zukerhaltige Substanz bei ihrer Gährung liefert. Beide Arten von Einrichtungen bestehen daher aus drei Glasgefäßen, welche auf einem Gestelle20) den zukerhaltigen Körper mit dem nöthigen Wasser und der Hefe zur Gährung aufnehmen, aus einer keinen Lampe E, welche diesen Gefäßen nur einen warmen Luftstrom21) |114| zuführt und drei Röhren, welche das sich entwikelnde kohlensaure Gas durch ein darüber angebrachtes Wassergefäß22) abführen; beide erfordern, da ihre Gefäße nur wenig Substanz aufzunehmen haben, eine gute Waage, die wenigstens 1/4 Gr. angeben kann, und nach dem Gebrauche des einen oder des anderen Instruments ist bei der Berechnung des Zukergehalts die Art des Zukers wohl zu beachten. Insofern aber bei dem statischen Saccharometer die Kohlensäure nach dem Gewicht, bei dem pneumatischen aber nach ihrem Volumen (nach rhein. Kubikzollen) bestimmt wird, so sind ihre Einrichtungen, so wie ihre Behandlungen auf folgende Weise verschieden.

I. Statischer Saccharometer. (Fig. 42.)

A. Einrichtung.

1) Auf der durchlöcherten Blechscheibe A stehen drei gleich hohe Glasfläschchen 23) B, B' und B'' von wenigstens 5 bis 8 Kubikzoll Inhalt. Sie sind zur Bequemlichkeit der nöthigen Wägungen wo möglich von gleichem Gewicht, und stehen durch gut schließende Pfropfe in Verbindung mit

2) drei bleiernen oder zinnernen Röhren, welche unterhalb eines Wassergefäßes bei C zusammenlaufen und dann in ein Schlangenrohr S ausgehen, welches

3) in das Wasser- oder Kühlgefäß D eingelöthet ist. Durch das Wasser dieses Gefäßes, das an den drei Drahtstangen a, a' und a'' vermittelst drei Oehrchen b, b' und b'' auf- und niedergelassen werden kann, werden das Schlangenrohr und mit ihm die drei Leitungsröhren des kohlensauren Gases so abgekühlt, daß der bei der Gährung entstehende Alkohol von den Röhren wieder in die drei Glasstäschchen zurüktritt und nur die Kohlensäure nach Außen gelangen kann.

Anmerkung. Die drei Glasstäschchen mit ihren drei Leitungsröhren dienen zwar zur gleichzeitigen Untersuchung von dreierlei Substanzen; begnügt man sich aber mit einem einzigen Glasgefäße, so kann man jeden Blechtrichter, dem ein Schlangenröhrchen eingelöthet ist, unmittelbar auf das Glasstäschchen einsezen.

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B. Verfahren.

1) Die zu untersuchende Substanz wird, wenn sie hart oder fleischiger Natur ist, durch Verkleinerung zubereitet, genau abgewogen und in ein Glasstäschchen eingetragen.

2) Dann wird auf der Tarirwaage in das Fläschchen die nöthige Menge von Wasser eingegossen, Hefe zugesezt, das Gemenge, das etwa 1/3–1/2. vom Raume des Fläschchens einnehmen darf, mit dem Fläschchen genau gewogen, untereinander geschüttelt und das Fläschchen auf seinen Boden an eines der Röhrchen befestigt.24)

3) Hierauf wird das obere Kühlgefäß mit Wasser versehen und die angezündete kleine Lampe mit ihrer Siebscheibe unter die Fläschchen auf ihren Boden gesezt. Die Temperatur, welche die Gährungsfläschchen durch die erwärmte Luft der Lampe zu erhalten haben, darf nicht viel höher als 25° R. seyn; um daher die Stärke dieses Lampenlichts ein für allemal zu reguliren, hängt man auf den Boden der Fläschchen zwischen dieselben einen Thermometer zur Beobachtung des Wärmezustandes des Bodens.

4) Ist die Gährung vollendet, was nach manchmaligem Schütteln innerhalb 7–8 Stunden, am Aufhören von aufsteigenden Gasblasen und an der Klärung der Flüssigkeit wahrnehmbar ist, so wird jedes Fläschchen vom Gestelle abgenommen und auf der Tarirwaage wieder mit seinem ganzen Inhalt alsbald genau gewogen.

Anmerkungen. a) Harte Substanzen, wie z.B. Samenkörner, werden pulverisirt, fleischige hingegen, wie z.B. Obst, Rüben etc., in kleine Würfel geschnitten oder gerieben, ehe sie abgewogen werden, und tropfbar flüssige Körper, wie z.B. Traubensaft, können dem Gewicht oder dem Volumen nach unmittelbar mit der Hefe zur Gährung gebracht werden. Die Menge des nöthigen Wassers und der Hefe hängt von dem natürlichen Zustande der Substanz und ihres Zukergehalts ab, und man kann im Allgemeinen nur angeben, daß das zuzusezende Wasser etwa das Zehnfache der trokenen Substanz und die Hefe ungefähr ihre Hälfte betragen muß. Meine Fläschchen enthalten gegen 8 rhein. Kubikzoll; ich bringe daher in ein solches, wenn die zukerhaltige Substanz troken und fest ist, 100–200 Gr. davon mit 1000 Gr. Wasser und 30–40 Gr. guter Hefe zusammen, ist sie aber fleischiger oder saftiger Natur, wie namentlich frische Runkelrüben, so bringen 500 Gr.

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Wasser und 30 Gr. Hefe mit ihren keinen Würfeln zusammengebracht eine vollständige Gährung hervor. Ist die Substanz sehr zukerhaltig, oder selbst schon ausgezogener unraffinirter oder raffinirter Zuker, so darf man bei einer 10–12facher Wassermenge wohl fast so viel Hefe zusezen, als das Gewicht der Substanz beträgt, also z.B. bei 100 Gr. Zukerfarine gegen 2–2 1/2 Unzen Wasser nebst 80–90 Gr. Hefe.

b) Um den Zukergehalt verschiedener Substanzen richtig miteinander vergleichen zu können, müssen die festen Substanzen über Wasserdämpfen getroknet werden, z.B. 100 oder 500 Gr. davon, flüssige Materien aber sind mit einem Aräometer abzuwägen.

C. Berechnung.

Nach dem angegebenen Verfahren wird ein jedes Fläschchen mit seinem Inhalt zuerst vor der Gährung gewogen und nach der vollendeten Gährung wieder gewogen; da nun bei der erklärten Einrichtung dieses Saccharometers nur die Kohlensäure abgeht, so gibt der Unterschied beider Wägungen das Gewicht der abgegangenen Kohlensäure an, die um so größer ist, je mehr die Substanz Zukerstoff enthält.

1) Enthält nun die Substanz, wie z.B. eine Runkelrübe, nur krystallisirbaren Zuker 25) (wie der Rohrzuker), so ist zur Berechnung ihres Zukergehalts das Verhältniß von 51,298 (beinahe 51,3) Gr. Kohlensäure zu 100 Gr. Zuker anzuwenden und, wenn die Substanz z.B. 20,5 Gr. Kohlensäure verlor, die Proportion zu sezen:

51,29 Gr. Kohlens.: 100 Gr. Z. = 20,5 Gr. K.: 4026) Gr. Z. Hatte man nun 500 Gr. Runkelrübe, die getroknet = 72 Gr. wogen, gähren lassen, so enthielt die feuchte Runkelrübe 40/5 = 8 Porc., die trokene aber (40 ∙ 100)/72 = 55 Proc.

2) Gehört aber die Substanz, wie z.B. Malzschrot, zu denjenigen, deren Zukerart Krümmelzuker (Trauben- oder Stärkezuker) ist, so wird das Verhältniß von 44,84 Gr. Kohlensäure zu 100 Gr. Zuker angewandt, und wenn z.B. 200 Gr. einer solchen Substanz 20 Gr. Kohlensäure verloren hatten, so war ihr Zukergehalt nach Proc. = (100 ∙ 10)/44,84 = 22,3 Gr.

II. Pneumatischer Saccharometer. (Fig. 43.)

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A. Einrichtung.

1) Wie bei dem statischen Instrument sizen auch hier auf einem durchlöcherten Blechboden drei Gährungsgefäße B, B' und B'', die 5–6 rhein. Kubikzoll halten. Da aber hier die Kohlensäure ihrem Volumen nach ausgefaßt werden soll, um in graduirten Cylindern sichtbar zu seyn, so sind sie zur Bewirkung einer absoluten Luftdichtigkeit mit messingenen Schraubenmuttern (Fig. 46) versehen, durch welche sie mit

2) drei gläsernen Leitungsröhren c, c' und c'' vermittelst der an das obere Wassergefäß angelötheten Schrauben (Fig. 46, 47 und Fig. 43 v, v') in Verbindung gesezt werden können. Diese drei Glasröhren sind in

3) den Boden der blechernen Wanne D luftdicht eingekittet, welche, statt mit Wasser, mit einer gesättigten Auflösung von Bittersalz gefüllt werden muß, damit keine Absorption des kohlensauren Gases stattfinden kann. Sie gehen mit ihrer Mündung bis zu den verengten Theilen von

4) drei Meßcylindern L, L' und L''. Diese haben 12–15 rhein. Kubikzoll27) Gas aufzunehmen, sind oben mit keinen Blasenventilen l, l' versehen, damit sie durch diese vermittelst Aufsaugung mit der Sperrflüssigkeit vor der eingeleiteten Gährung gefüllt werden können. Diese Blasenventile (Fig. 45) bestehen aus einem Korkpfropf, über dessen durchbohrtem Loch ein feuchtes bandförmiges Blasenstük aufgebunden ist und der von der weiteren Oeffnung des Cylinders aus in den engeren Theil luftdicht eingetrieben wird, so daß beim Aufsaugen der Sperrflüssigkeit an dem oberen engeren Theile vermöge des äußeren Luftdruks auf das Blasenstük die Oeffnung des Korks geschlossen wird und somit die Flüssigkeit stehen bleibt, bis sie durch das herbeigeführte kohlensaure Gas verdrängt wird. Ein solches Blasenventil28) vertritt die Stelle eines Hahns; damit es aber nach dem Gebrauche durch das Wasser nicht in Fäulniß gerathe, so muß man es alsbald troken werden lassen und, um bei nachfolgendem Versuche von ihm Gebrauch machen zu können, ist es in seinem Cylinder oben und unten vorher anzufeuchten.

Anmerkung. Man kann mit sehr guten Pfropfen die Schrauben allerdings eine Zeit lang entbehren, oder auch statt der messingenen Schrauben zinnerne gebrauchen, als die wohlfeileren; nur muß |118| in diesem Fall zur luftdichten Schließung der Schrauben ein Schlüssel von beigezeichneter Form (Fig. 47) zu Hülfe genommen werden, der selbst auch bei messingenen nicht überflüssig ist.

B. Verfahren.

1) Die zukerhaltige Substanz muß hier wo möglich noch mehr verkleinert werden, damit alle Theile zur Gährung kommen können, weil hier nicht, wie bei der statischen Einrichtung, ein Schütteln stattfinden kann, und, da 100 Gr. krystallisirter Zuker beinahe 100 rhein. Kubikz. kohlensaures Gas entwikeln, so dürfen von einer Substanz, die etwa 10–12 Proc. solchen Zukers enthält, nicht wohl mehr Gewichtstheile als ungefähr 100 Gr. in ein Glaskölbchen gebracht werden.

2) Ist sie nun eingetragen, und die nöthige Menge von Wasser und Hefe unter starkem Schütteln zugesezt, so wird das Gefäß alsbald an die Leitungsrohren geschraubt 29) und die obere Wanne Mit der Bittersalzlösung gefüllt.

3) Dann werden die drei Meßcylinder nacheinander über ihre Leitungsröhren gesezt und durch Aussaugung30) ihrer atmosphärischen Luft Vermittelst der Blasenventile, mit der Sperflüssigkeit 31) gefüllt und hierauf

4) die kleine Lampe, deren Temperaturwirkung auf die Glaskölbchen durch vorangegangene Versuche mit dem Thermometer regulirt worden ist, auf ihren Boden mit der Siebscheibe untergesezt.

5) Nimmt das Gasvolumen in den Cylindern nicht mehr deutlich zu und hat sich das Gemenge in den Glasgefäßen wieder aufgehellt, was nach 5–6 Stunden geschehen kann, so entfernt man die Lampe und läßt den Apparat sich abkühlen, um die Anzahl der Kubikzolle von dem kohlensauren Gas bemerken zu können. Damit aber die Beobachtung derselben nicht fehlerhaft sey, so muß der Cylinder, dessen Gas unter dem Niveau der Sperrflüssigkeit bemerkt wird, so weit heraufgehoben werben, bis sein Wasser mit der äußern Flüssigkeit in einer Fläche steht.

Anmerkungen. a) Die Unterscheidung von festen und flüssigen, harten und weichen Substanzen ist auch hier in Bezug auf ihre verschiedene Behandlung, wie bei der statischen Einrichtung zu machen. (Siehe I. Anmerkungen.)

b) Bei vergleichender Untersuchung solcher Substanzen, die in Ansehung ihres Zukergehalts nicht sehr von einander abweichen, ist |119| das erhaltene Gasvolumen noch genauer zu corrigiren und zwar nach den Regeln, die ich bei der Erklärung meines pneumatischen Chlorometers in Erdmann's Journal der techn. und ökonomischen Chemie Bd. XVI. H. 2 angegeben habe.

c) Der pneumatische Saccharometer hat vor dem statischen die Vorzüge, 1) daß sein Gebrauch nur eine kleine, wenn schon genaue, Waage fordert; 2) daß man nur einmal zu wägen hat, und 3) daß man den Zukergehalt einer Substanz an dem graduirten Cylinder, besonders wenn dieser nach der einen oder andern Zukerart eingetheilt ist, ablesen kann.

C. Berechnung.

a) Sind die Meßcylinder nach rhein. Kubikz. eingetheilt, so ist das oben angegebene Verhältniß:

1) Von 95,12 rhein. Kubikz. zu 100 Gr. krystallisirtem Zuker anzuwenden; z.B. eine Substanz, und zwar 50 Gr., habe bei einer Temperatur von 10–12° R. genau – 11,5 rhein. Kubik. Kohlensäure geliefert, also 100 Gr. von ihr – 23 rhein. Kubikz., so ergibt sich ihr Procent Zukergehalt durch die Proportion:

95 Kubikz.: 100 Gr. – 23 Kubikz.: 24,2132) Gr. kryst. Zuker.

2) Oder das Verhältniß von 83,15 rhein. Kubikz. zu 100 Gr. Krümmelzuker. Z.B. 50 Gr. von einer andern krümmelzukerhaltigen Substanz habe gleichfalls – 11,5 rhein. Kubikz. kohlensaures Gas, also 100 Gr. davon auch – 23 rhein. Kubikz. entwikelt, so enthielt sie nach der Proportion 83 rhein. Kubikz.: 100 Gr. = 23 Kubikz.: 27,7133) Gr. Zuker, statt 24,21 beinahe 28 Gr. Krümmelzuker.

b) Hat man aber die Meßcylinder so eingetheilt, daß jeder Grad 34) davon entweder – 0,95 rhein. Kubikz., oder = 0,83 rhein. Kubikz. ist, so gibt ein jeder Grad des Cylinders 1 Gr. Zuker von der gegohrenen Substanz an und zwar im ersten Fall 1 Gr. krystallisirten und im zweiten Fall 1 Gr. Krümmelzuker, so daß auf diese Art der Zukergehalt einer Substanz an der Skale der Cylinder unmittelbar abgelesen werden kann.

Da die beiden Arten von Saccharometern, wenn sie gut verfertigt sind und bei ihrem Gebrauch richtig behandelt werden, denselben |120| Zukergehalt einer Substanz anzugeben haben, so sieht man, daß, wenn dieselbe Substanz nach beiderlei Einrichtungen untersucht wird, die beiden Instrumente zur gegenseitigen Controle und Ausgleichung von den dabei vorkommenden Abweichungen in den Resultaten dienen.

Auch sieht man, daß beide Apparate nicht bloß zu dem angegebenen Zwek einer Zukergehaltsprüfung verschiedener unmittelbar oder mittelbar gegebener süßer Körper35), sondern auch noch zu manchen andern chemischen Operationen, wenigstens in allen den Fällen, wo eine nur mäßige Wärme erforderlich ist, gebraucht werden können. So kann man z.B. die statische Einrichtung zu Digestionen der Körper mit sehr flüchtigen Flüssigkeiten, wie Alkohol, Aether etc. anwenden, da solche durch das obere Kühlgefäß beständig wieder zurükgeführt werden; und die pneumatische Einrichtung kann überhaupt als Gasometer dienen, sobald die Gasart, welche man aus einer Substanz entwikelt, die Schrauben kaum oder gar nicht angreift, wie es z.B. bei dem Doppelt-Kohlenwasserstoffgas der Fall ist, das man etwa aus Alkohol mit Schwefelsäure bereitet.

––––––––––

Maaßverhältnisse bei meinem Saccharometer.

Höhe der drei Drahtstangen = 1 1/2 rhein. Fuß
Unterer Boden, Durchmesser = 4 1/4 rhn. Duodec. Z.
Lampe, Durchmesser = 3,0 –
Höhe = 1 1/4 –
Siebscheibe, Entfernung = 1 3/4 –
Durchmesser = 2 1/4 –
Oberer durchlöcherter Boden, Durchmesser = 5 1/2 –
Entfernung vom untern Boden = 4,0 –

I. Beim statischen:

Glasfläschchen, Höhe = 1/2 rhein. Fuß.
Durchmesser = 2 1/4 –
Inhalt = 8 rhein. Kubikz.
Zinnerne Leitungsröhren, Höhe = 3,0 –
Kühlgefäß, Höhe = 5,0 –
Durchmesser = 3 1/4 –
Schlangenröhre, Länge = 1/2 rhein. Fuß.
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II. Beim pneumatischen:

Glaskölbchen, Höhe = 4,0 rhn. Duobec. Z.
Durchmesser = 1 3/4
Schrauben, Höhe = 1/2
Wasserbehälter, Höhe = 5 1/2
Durchmesser = 4,0
Inhalt = 66 rhein. Kubikz.
Glasröhren, Höhe = 11,0
Meßcylinder, Höhe bis zur Verengung = 9,0
Höhe des verengten Theils = 3,0
Durchmesser des breiten Theils = 1 3/4
|113|

Siehe Annalen der Pharmacie Bd. IX. G. 19 etc., und pharmaceut. Centralblatt 1834, S. 588.

|113|

Der gegen diese Grundsäze von den Infusorien der Hefe her vielleicht sich erhebende Einwurf widerlegt sich 1) durch die Beständigkeit der Verhältnisse bei dieser Zukerzesezung, und 2) durch das Aufhören der Gährung bei zu geringer Hefenmenge, Während die bei der Zukergährung sich fortpflanzenden Infusorien ins Unendliche hinaus die Gährung fortsezen sollten.

|113|

Das Gestell besteht aus drei Drahtstangen a, a' und a'' und zwei angelötheten Blechscheiben A und A'. (S. Fig. 42.)

|113|

Zu diesem Zwek ist auf der Lampe E in einiger Entfernung eine siebförmige Scheibe F angebracht (s. Fig. 42 E und F), welche durch die Drähte f, f' und f'' in die Oehrchen e, e' und e'' der Lampe gesezt wird.

|114|

Bei dem statischen Instrumente dient das obere Blechgesäß, wie man sieht, zur Abkühlung der aufgestiegenen Dünste, bei dem pneumatischen hingegen vertritt es die Stelle einer Wasserwanne, die bekanntlich sonst in horizontaler Richtung liegt und die Sperrflüssigkeit liefert, aber eben durch diese Lage mehr Raum und längere Leitungsröhren fordert.

|114|

Um die Flaschchen in ihrer Stellung sichtbarer zu machen, sind in der Fig. 42 (und ebenso auch in der Fig. 43) nur 2 statt 3 gezeichnet.

|115|

Damit die Fläschchen beim Auf- und Herunterlassen ihres Kühlgefäßes nicht etwa den Röhren entschlüpfen können, ist es zwekmäßig, sie an diese Röhren festzubinden.

|116|

Der sogenannte Schleimzuker, der gleichfalls bei der Gährung Kohlensäure liefert, existirt bekanntlich weder in der Runkelrübe, noch in dem Zukerrohr, sondern erzeugt sich erst bei zu langsamem Abdunsten des gekochten Saftes.

|116|

Genauer 39,9.

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Bei ihrer Eintheilung in 12–15 Kubikzoll sind die Leitungsröhren in die Cylinder einzusezen, da sie ihren Raum um etwas verringern.

|117|

Statt feuchter Blasenstüke kann man auch mit Fett erweichten Wachstaffent zu solchen Ventilen nehmen.

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Zur festen Einschraubung dient der eiserne Schlüssel Fig. 47.

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Zur bequemeren Aussaugung dient die Glasröhre Fig. 44.

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Mit keinen Pfröpfen kann man auch ihre Mündung verschließen.

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Unter Beibehaltung der Verhältnißzahl 95,12 beträgt er = 24,18 Proc.

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Oder unter Beibehaltung der Verhältnißzahl 83,15 enthielt sie = 27,66 Proc.

|119|

Bestimmt man diese Grade mit gewogenem reinem Wasser, so ist zu bemerken, daß bei 10–12° R. 1 rhein. Kubikz. desselben = 289 Gr. und daher 0,95 Kubikz. = 274,5 Gr., sowie 0,83 Kubikz. = 240 Gr. wägen.

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Solche Körper können seyn: Samenkörner, Holz, Wurzeln, Mehl, Obst, Trauben, süße Extracte, roher und raffinirter Zuker, natürlicher und künstlicher Zuker, Milch und überhaupt alle vegetabilischen und animalischen Stoffe, welche einer geistigen Gährung fähig sind.

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