Titel: Knapp, über die Schnellessigfabrication in Bezug auf den dabei sich ergebenden Verlust.
Autor: Knapp, Friedrich (Ludwig)
Fundstelle: 1842, Band 85, Nr. XXXVII. (S. 138–153)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj085/ar085037

XXXVII. Die Schnellessigfabrication, in Bezug auf den dabei sich ergebenden Verlust und dessen Quellen; beurtheilt von Dr. Fr. Knapp, außerordentlicher Professor der Technologie in Gießen.

Aus den Annalen der Chemie und Pharmacie. Mai 1842.

Die Schützenbach'sche Methode, Branntwein in Essig zu verwandeln, die sogenannte Schnellessigfabrication, nimmt unter den rationell betriebenen Industriezweigen durch die Eleganz des Verfahrens einen hohen Rang ein. In wenigen Fällen ist es gelungen, den irgend einem Betriebe zu Grunde liegenden Chemismus in so vollkommener Klarheit und Bestimmtheit zu entwikeln und zugleich die technische Einrichtung auf eine so einsichtsvolle Weise mit den von der Wissenschaft überlieferten Principien in Einklang zu bringen. Obgleich die Wirkung des atmosphärischen Sauerstoffs auf Alkohol, in ihrem Endresultate wenigstens, der Bildung der Essigsäure, schon länger bekannt war, so datirt sich doch die gründliche Einsicht in die durch Oxydation hervorgebrachten Metamorphosen des Alkohols, wie sie uns nunmehr zu Gebote steht, erst von der Entdekung und dem Studium des Verhaltens des Aldehyds durch Liebig her, so wie von dessen Anleitung17) die aufgefundenen Wahrheiten in der Praxis vortheilhaft zu benuzen, welche seitdem alle rationellen Fabrikanten als Richtschnur befolgen. So abgeschlossen auch unsere Kenntniß des chemischen Vorgangs erscheint, so verdienen doch einige Punkte des praktischen Verfahrens selbst, also der eigentlichen Fabrication, wegen ihres Einflusses auf den Erfolg und der geringen Berüksichtigung, welche sie bis jezt erfahren haben, eine nähere Beleuchtung.

Da man praktisch nicht im Stande ist, genau die zur Verwandlung des Alkohols in Essig erforderliche Luftmenge (960 Kubikfuß hessisch = 15 Centimeter auf die Ohm Essig von 5 Proc. Säure) den Essigbildnern zukommen zu lassen, da im Gegentheil bei den gewöhnlichen Einrichtungen gerade so, wie es in jedem Zimmerofen der Fall ist, ein großer Ueberschuß an Luft hindurchpassirt, so muß es dem Fabrikanten von Interesse seyn, die Größe dieses Ueberschusses zu kennen. Es ist derselbe nämlich in Bezug auf die Säurung |139| nicht allein unthätig, sondern auch durch Wärmeentziehung und Entführung von Weingeistdampf sogar noch positiv schädlich.

Die Ausmittelung dieses schädlichen Einflusses ist der Gegenstand der folgenden Untersuchung.

Sämmtliche angestellte Versuche wurden in einer Schnellessigfabrik von sechs Bildnern nach der gewöhnlichen Einrichtung angestellt. Der Durchmesser der Zuglöcher derselben beträgt 1,3 Zoll. Um Verlust zu vermeiden, wird daselbst das Essiggut nicht in Eimern auf die Fässer getragen, sondern aus einem geschlossenen Bottich, worin es sich nach dem Ablaufen sammelt, in ebenfalls geschlossenen Röhren wiederholt aufgepumpt. – Da man, was die hiesige Localität betrifft, keinen starken Essig zu consumiren gewohnt ist, so verfertigt man denselben für den gewöhnlichen Gebrauch nur zu 3 bis 4 Proc. Säuregehalt. Die gebräuchliche Mischung von

180 Maaß (à 2 Liter) Wasser,
20 Branntwein à 44 bis 45 Proc. Tralles,
6,5 Essig à 3,5 Proc. Säure,
–––––
zusammen 206,5 Maaß = 2 Ohm 46 Maaß,

liefert nach dem jährlichen Durchschnitt nahe eine gleiche Quantität Essig obiger Stärke, nämlich 203 bis 204 Maaß.

In Folge der empyrischen Erfahrung der Fabrikanten ist es vortheilhafter, den Essig, anstatt auf den Schnellessigfässern allein, vielmehr mit Beihülfe des älteren Verfahrens in der Art darzustellen, daß das Gut seine Hauptsäuerung in jenen Bildnern erhält und dann der Rest des Alkohols durch Lagerung in Essigsäure verwandelt wird. Es widerstehen nämlich die lezten Antheile Alkohol der Einwirkung der Luft beträchtlich länger als die ersteren. Die Combination beider Verfahrungsweisen ist in dem in Rede stehenden Etablissement eingeführt. – Die Ventilation des Zimmers findet durch zwei mit Schiebern versehene Oeffnungen statt, wovon sich die eine am Boden zum Eintritt der frischen, die andere über den Fässern nahe an der Deke zum Austritt der verbrauchten Luft befindet. Die Temperatur der Zimmerluft ist 26,2° C.; nur in den heißen Sommermonaten wird die Heizung eingestellt. – Die angeführten Verhältnisse wurden bei den angestellten Beobachtungen, wie sich von selbst Versteht, gehörig berüksichtigt.

Als Ausgangspunkt für die Lösung der Hauptfrage ist zuvörderst die Ermittelung der absoluten Luftmenge von Wichtigkeit, welche das Faß durchstreichen muß, um ein bestimmtes Gewicht der bekannten Mischung in Essig von einer gegebenen Stärke zu verwandeln. Bei dem bekannten Durchmesser der Zugöffnungen ist nur die Kenntniß der Geschwindigkeit der einstreichenden Luft nöthig, um die in |140| einer Minute, Stunde etc. durchpassirende Luftmenge zu berechnen. Aber gerade die Messung der Geschwindigkeit auf gewöhnlichem mechanischem Wege bietet unübersteigliche Hindernisse. Wie man nämlich an und für sich weiß, ist diese Geschwindigkeit sehr gering; jeder angebrachte Meßapparat, Manometer etc. muß aber begreiflicher Weise je nach seiner Natur entweder eine Verzögerung oder Beschleunigung des Luftstroms bewirken, welche von jener geringen Geschwindigkeit ein viel zu großer Bruchtheil ist, um nicht die Genauigkeit des Resultats zu beeinträchtigen, oder vielmehr dessen Brauchbarkeit gänzlich zu verwischen. Die Ueberzeugung der Unstatthaftigkeit dieses einfacheren Weges führte auf einen umständlicheren, aber vollkommen genauen, welcher sich auf den chemischen Vorgang der Essigbildung stüzt.

Wenn man nämlich in Erwägung zieht, daß 100 Pfd. gebildetes Essigsäurehydrat die Consumtion von 53 Pfd. Sauerstoff, oder 227 Pfd. Luft = 5591,6 Kubikfuß18) hessisch bei 0° und 760 Millimeter Barometerstand voraussezen; wenn man ferner erwägt, daß der Sauerstoffgehalt der ausströmenden Luft nur von der überschüssig durchgeströmten Luft herrührend und also geringer seyn muß, als der der Atmosphäre, so ist es einleuchtend, daß die Summe der überhaupt durch die Bildner gestrichenen Luft gefunden werden könne durch Vergleichung der in Wirklichkeit gebildeten Menge Essigsäure mit dem Verhältniß des Sauer- und Stikstoffs der ausströmenden Luft. Es ist mit anderen Worten die Quantität der ausströmenden Luft gleich dem Stikstoff des wirklich thätig gewesenen Theils und dem ganzen, unverändert durchpassirten Antheil zusammen genommen. Jener, der Stikstoff, ergibt sich aber aus der Menge des zu Essigsäure gewordenen Alkohols. Bezeichnet 1/n das Sauerstoffverhältniß der ausströmenden Luft, a den Stikstoff des zur Essigbildung verwendeten Theils und x die überschüssige Luft, so ist (Sauerstoffgehalt der Atmosphäre 21,00 Proc. des Vol.):

0,21 nx = a + x, also x = a/(0,21 n – 1)

und die ganze Menge der ausströmenden Luft = (0,21 an)/(0,21 n – 1.)

Der Bestimmung dieser Quantität muß also die Ermittelung der wirklich gebildeten Menge Essigsäurehydrat, so wie die Untersuchung der ausströmenden Luft vorangehen.

Untersuchung der Stärke des Essigs. Die gewöhnliche Methode, nach welcher der Essig mit Ammoniak neutralisirt wird, so |141| lange, bis die anfangs zugesezte Lakmustinctur wieder blau wird, gewährt für den vorliegenden Zwek nicht hinlängliche Genauigkeit. Man bestimmte deßhalb den Säuregehalt des Essigguts, welches eben die Gradirfässer verlassen hatte, nachdem es darin 48 Stunden in Arbeit war, durch reinen Kalkspath. Einem genau bestimmten Gewicht Essig wurde feingepulverter Kalkspath zugesezt, das Ganze lauwarm gehalten und der Rükstand nach geschehener Sättigung gewogen. Zur Controle diente die directe Bestimmung des aufgelösten Kalks durch Fällung mit kleesaurem Ammoniak.

1) 21,576 Essig hinterließen von 4,759 Kalkspath 4,290, entsprechend 2,597 Proc. Essigsäurehydrat.

2) 54,130 Essig hinterließen von 12,478 Kalkspath 11,396, entsprechend 2,388 Proc. Essigsäurehydrat.

3) 54,130 Essig neutralisirt und mit kleesaurem Ammoniak gefällt, gaben 1,038 kohlensauren Kalk, entsprechend 2,339 Proc. Essigsäurehydrat.

4) 42,05 Essig hinterließen von 3,629 Kalkspath 2,632, entsprechend 2,830 Proc. Essigsäurehydrat.

5) 42,05 Essig neutralisirt und mit kleesaurem Ammoniak gefällt gaben 0,965 kohlensauren Kalk, entsprechend 2,742 Proc. Essigsäurehydrat.

6) 42,042 Essig hinterließen von 3,021 Kalkspath 2,053, entsprechend 2,751 Proc. Essigsäurehydrat.

7) 34,063 Essig erforderten von einer Lösung zu 3,48 Proc. kohlensaures Kali 29,23, entsprechend 2,610 Proc. Essigsäurehydrat.

Im Mittel 2,608 Proc. Essigsäurehydrat.

Das Essiggut, in dem Zustand, in welchem es die Gradirfässer verläßt, ist noch nicht vollständig gesäuert, enthält mithin noch unveränderten Alkohol, welcher in Rechnung gebracht werden muß. Man erhält denselben in einen geringen Umfang eingeengt als starken Weingeist, wenn man den vorher abgestumpften Essig mit der Vorsicht destillirt, daß das Kühlrohr sehr kalt gehalten und gegen die Retorte zu stark geneigt wird. Nur die flüchtigsten (alkoholreichsten) Dämpfe gelangen dann in die Vorlage.

1) 381,5 Gr. (spec. Gew. des Essigs = 1,0038) vorsichtig mit schwacher Aezkalilauge genau neutralisirt, gaben 18,427 Gr. Destillat mit dem spec. Gew. = 0,9774 bei 21° C.; ferner 18,84 Gr. Destillat mit dem spec. Gew. = 0,9980 bei 21° C.

Das erste Destillat enthält also 3,62 Proc. absoluten Alkohol, das zweite 0,5 Proc., also der Essig 1,0 Proc. absoluten Alkohol.

2) 602 Gr., 4 Essiggut lieferten 55 Gr., 3 Destillat zu 0,9870 spec. |142| Gew., entsprechend 5,53 Proc. des Destillats, also 0,92 Proc. des Essigs.

In 100 Theilen von den Bildnern abgenommenen, den Lagerfässern zu übergehenden Essigs, sind also nach diesen Bestimmungen enthalten:

96,4 Wasser,
2,6 Essigsäurehydrat,
1,0 Alkohol,
–––––
100,0.

Untersuchung der aus den Gradirfässern ausströmenden Luft. Daß eine nur unvollkommene Sauerstoffentziehung derselben auf ihrem zurükgelegten Wege stattgefunden hat, beweist schon der oberflächliche Versuch eines eingehaltenen brennenden Spans, welcher darin keineswegs erlischt. Zur genauen Bestimmung des rükständigen Sauerstoffs diente Gay-Lussac's Methode, welcher denselben aus dem Gasgemenge mittelst zuvor mit verdünnter Schwefelsäure benezten Kupfers absorbiren läßt. Besonders zwekmäßig ist zur Dike des Postpapiers ausgewalztes Kupferblech, welches man blankgescheuert zusammenrollt und in die graduirte Versuchsröhre einführt. Zwei bis drei Stunden reichen zur vollkommenen Absorption hin; man beobachtete indessen jedesmal erst am folgenden Tage, also nach 8–12 Stunden. – Wie von selbst einleuchtet, ist es wesentlich, daß bei dem Probenehmen die äußere Luft vollständig ausgeschlossen bleibt; zu dem Ende richtete man die dazu bestimmte Flasche in folgender Weise vor. Durch den die Mündung verschließenden Kork gehen zwei (etwa 0,5 Linien weite) Glasröhren; die eine bis auf den Boden, die andere nur wenig in den Hals der Flasche. Erstere ist nach Außen kürzer, leztere um etwa 2 Zoll länger. Wird der Apparat mit einer Flüssigkeit gefüllt und umgekehrt, so fließt dieselbe durch das zweite Rohr, gleichsam als dem längeren Heberschenkel, aus, die Luft strömt dagegen durch das erstere, als dem kürzeren, ein. Man hat also nur nöthig, die zweite (länger hervorragende) Röhre (mit etwas Wachs etc.) zu verschließen, beide bis an die Mündung der Flasche in eines der oberen Zuglöcher einzuführen, so wird im Augenblik, wo man den (Wachs-) Pfropf abstößt, die Flasche anfangen sich mit Flüssigkeit zu entleeren und mit der zu untersuchenden Luft anfüllen. Da während des Umkehrens nur eine Röhre offen ist, so kann wegen des engen Durchmessers weder Wasser ausfließen, noch Luft eindringen, man ist also mit dieser Vorrichtung sicher, reine Proben zu erhalten.

Außerdem ließe sich voraussezen, daß die Intensität, mit welcher die Verwandlung einer bestimmten Menge Branntwein in Essig |143| geschieht, während der Dauer der Verwandlung wechsele, daß mithin ein einzelner Versuch leinen Anhaltspunkt gewähre. In dem Folgenden hat man darum die Säurung einer Mischung (von 2 Ohm 46 Maaß) mit der Luftanalyse schrittweise Verfolgt, in der Art, daß die Proben nacheinander in Verschiedenen Perioden der Bildung dem Faß entnommen wurden.

Probe 1) Aus dem Fasse I. entnommen, als die frisch aufgegossene Mischung anfing abzulaufen, also gerade im Beginn des Processes. Temperatur im Faß 25° C., durch die kältere Mischung herabgestimmt.

2) Deßgleichen aus dem Fasse VI., worin 31°,0 C.

3) Aus dem Faß I. 1/2 Stunde nach 1) Temperatur im Bildner 28° C.

4) Nach dem 2ten Aufpumpen der Mischung aus dem Faß I. bei 28° C. nach 4 Stunden.

5) Deßgleichen aus Faß I. etwas später als 4) Temperatur im Bildner 29° C.

6) Deßgleichen aus Faß VI. bei 27° C. (gleichzeitig mit 5).

7) Nach dem 8ten Aufpumpen, nachdem das Gut abgelaufen war, nach 26 Stunden. Temperatur im Bildner 34° C.

8) Nach dem 9ten Aufpumpen, während die Fässer in Thätigkeit waren, aus Faß I. bei 30° C. nach 30 Stunden.

9) Deßgleichen aus dem Faß VI. bei 32° C.

10) Nach dem 12ten Aufpumpen, nach 38 Stunden aus Faß I. bei 26° C.

11) Deßgleichen aus Faß VI. bei 26° C.

In nachstehender Tabelle sind die analytischen Resultate der beschriebenen Proben nach vorgenommener Correction der Temperatur und Feuchtigkeit zusammengestellt: |144|

No. der
Probe.
Untersuchte
Luft in
Kubikcentimeter.
Absorbirter
Sauerstoff in
Kubikcentimeter.
Zurükgebliebener
Stikstoff in
Kubikcentimeter.
Sauerstoff in 100
der untersuchten
Luft.
No. 1. 31,44 6,42 25,02 20,61
– 2. 30,04 6,07 24,97 20,21
– 3. 22,54 4,45 18,09 19,74
– 4. 32,05 5,51 26,54 17,19
– 5. 33,59 5,63 27,96 16,78
– 6. 32,15 6,29 25,86 19,56
– 7. 32,51 5,73 26,78 17,62
– – 32,80 6,11 26,69 18,63
– 8. 33,52 6,34 27,18 18,94
– 9. 32,90 6,31 26,59 19,18
– 10. 33,20 6,40 26,80 19,26
– – 33,50 6,59 26,96 19,67
– 11. 33,90 6,60 27,30 19,47
– – 31,54 6,08 25,46 19,28
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Controll- Versuch 19,10 Mittel.
– 12. 27,01 5,79 21,22 21,43

Die vorliegenden Zahlenresultate erscheinen in mehrfacher Beziehung auffallend; sie zeigen zuvörderst, daß bei dem gewöhnlichen Gang und Einrichtung der Essigbilder nur 1/10 des in der Luft durchströmenden Sauerstoffs absorbirt wird, 9/10 aber unverändert ausströmen; sie zeigen ferner, daß die Sauerstoffaufnahme, also die Essigbildung mit beinahe gleichbleibender Intensität fortschreitet, obgleich die Temperatur der Bildner sehr wechselt. Leztere, die Faßtemperatur, kann also nicht wohl als Maaßstab für den guten Gang des Processes gelten: so wenig es nämlich bestritten werden kann, daß durch die Sauerstoffaufnahme des Alkohols Wärme in den Fässern frei und als Temperatur fühlbar wird, so wirken doch äußere Umstände, wie Temperatur des Locals, der aufgegossenen Mischung etc. bald abkühlend, bald im entgegengesezten Sinne darauf ein.

Wie die Versuche ergeben, ist nun der Sauerstoffgehalt in 100 Volumtheilen ausströmender Luft im Durchschnitt 19,1. Das Verhältniß beider ist mithin 100 : 19,1 = 19,1/100 = 1/5,2356 = 1/n in dem oben gegebenen allgemeinen Ausdruk. Da das jedesmalige Mischungsquantum weiterhin 2 Ohm 46 Maaß Essig zu 2,6 Proc., also 824 Pfd. Essig liefert, worin 21,4 Pfd. Essigsäurehydrat enthalten sind, so ergibt die Rechnung, daß zur Bildung desselben (der 21,4 Pfd.) 1311 Kubikfuß (bei der Temperatur des Locals = 26° C.) erforderlich waren; 275 Kubikfuß wurden davon als Sauerstoff dem Essiggut einverleibt, 1036 Kubikfuß Stikstoff (bei 26°) entweichen |145| dagegen durch die oberen Oeffnungen mit der Temperatur des Fasses. Beide Daten zusammengefaßt, nämlich n = 5,2356, a = 1036, ergibt sich für die Masse der unthätig durchgestrichenen Luft:

x = 1036/(0,21 × 5,2356 – 1) = 10415 Kubikfuß bei 26°19).

Rechnet man dazu 1036 Kubikfuß Stikstoff, so ist die Masse der während der Säurung ausgeströmten Luft 11451 K. F., der überhaupt in das Faß gestrichenen Luft 11726 K. F., eine sehr beträchtliche Quantität. – Bei dem bekannten Durchmesser der Zugöffnungen, deren in der Regel 4 offen sind, entspricht dieß einer Geschwindigkeit von 1,3 Zoll in der Secunde bei 48 Stunden Arbeitszeit. – Da man auf 1 Pfd. Essigsäurehydrat 55,9 K. F. Luft der Theorie nach nöthig hätte, in der Wirklichkeit aber 548 K. F., also gerade das Zehnfache angewendet hat, so ist es einleuchtend, daß dieser Ueberschuß einen sehr schädlichen und fühlbaren Einfluß auf die Production äußern muß, sowohl durch Wärmeentziehung, als auch durch Verdampfung von Weingeistdämpfen. Die Größe dieses Einflusses läßt sich aber aus den gegebenen Daten mit Genauigkeit finden.

Die jedesmal in Arbeit genommene Mischung von 180 Maaß Wasser, 20 Maaß Branntwein (spec. Gew. = 0,9430, entsprechend 35,5 Proc. dem Gewicht nach) und 6,5 Maaß Essig (gelagerten à 3,5 Proc.) beträgt nach Pfunden ausgedrükt, wenn man den als Ferment zugesezten Essig unberüksichtigt läßt:

Wasser,
Alkohol
768,5 Pfd.
27 –
–––––––––
795,5 –
oder Wasser
Branntwein à 45 T.
720 Pfd
75,5 –
––––––––
795,5 Pfd.

Auf der anderen Seite beträgt die in der Praxis daraus erzeugte Quantität Essig (zu 2,6 Proc. Essigsäurehydrat und 1 Proc. Alkohol) 206 Maaß, welche nach Abzug jener 6,5 Maaß als Ferment zugesezten fertigen Essigs entsprechen:

Wasser
Essigsäurehydrat
Alkohol
769 Pfd.
21 –
8 –
–––––––
798 Pfd.
oder Wasser
Essigsäurehydrat
Branntwein à 55 T.
754,5
21,0
22,5
–––––
798,0

Das Gesammtresultat des Gradirprocesses in den Bildnern beschränkt sich also auf die Bildung von 21 Pfd. Essigsäurehydrat oder die Oxydation einer entsprechenden Menge Branntwein, nämlich 45,3 Pfd. à 54 Trall. (= 16,1 Pfd. Alkohol). – Es waren nun der Einwirkung der Luft überhaupt 75,5 Pfd. Branntwein geboten, |146| davon findet man 22,5 Pfd. unverändert im Essig, mithin sind 75,5 – 22,5 = 53 Pfd. in den Fässern verschwunden. Diese lezteren sollten sich eigentlich vollständig als Essigsäure wieder vorfinden, was nicht der Fall ist; nur 45 Pfd. davon sind als Essigsäure (21 Pfd.) erhalten worden und der Rest, oder 53 – 45 Pfd. = 8 Pfd. sind der bei der Fabrication sich ergebende Verlust. Derselbe beträgt demnach etwas mehr als 10 Proc. nach dem Gewichte oder 8,5 Maaß von der Ohm (= 80 Maaß) des angewandten Branntweins.

Begreiflicher Weise bewirkt die Unvollkommenheit des Verfahrens nicht allein eine Verminderung der Stärke, sondern auch der absoluten Menge des Products, welche der Theorie nach größer werden müßte. Wenn man den als Ferment zugesezten fertigen Essig nicht berüksichtigt, so besteht die verarbeitete Mischung aus:

720 Pfd. Wasser,
75,5 – Branntwein,
–––––––
795,5 Mischung.

Da nun 8 Pfd. Branntwein verloren gehen, so ist dasjenige Quantum Gemisch, welches für die Essigbildung übrig bleibt.

720 Pfd. Wasser,
67,5 – Branntwein,
–––––––
787,5.

Nach Oben haben nur 45 Pfd. der Säurung unterlegen, indem sie 11 Pfd. Sauerstoff aufnahmen, das Uebrige hat sich nicht verändert. Nach der Berechnung sollten daher aus 787,5 Gemisch entstehen 787,7 + 11 = 798,5 Pfd. Essig, nach Abzug des Verlustes an Branntwein. Die aus der Praxis sich ergebende Ausbeute ist 203 bis 204 Maaß oder nach Abzug der zugesezten 6 Maaß 197 bis 198 Maaß = 788 bis 792 Pfd., also um 7 bis 10 Pfd. geringer, als die berechnete. Das Verlorne ist nur Wasser, welches von den 11,451 Kubikfuß Luft dampfförmig weggeführt wurde.

Bei der Temperatur, mit welcher dieselben aus dem Faß austreten (31° C.), nahmen sie den Raum von 11657 K. F. ein. Nach Biot verhält sich aber der Wasserdampf zu der bei 31° zu seiner Verdunstung erforderlichen Luft dem Raume nach, wie 1 : 23,46, d.h. 11657 K. F. Luft haben bei 31° C. sich mit 497 K. F. Dampf beladen, vorausgesezt, daß die Luft damit gesättigt war; 497 K. F. Dampf wiegen 11 Pfd., woraus man schließen muß, daß diese Voraussezung, nämlich die vollkommene Sättigung der Luft mit Wasserdampf nicht ganz, aber doch nahe richtig ist. Wäre dieß genau der Fall, so mußten nicht 7–10 Pfd., sondern 11 Pfd. Wasser durch Verdunstung verloren gehen.

Die Luft belädt sich also beim Durchströmen durch die sehr zertheilte |147| Flüssigkeit mit Wasser- und Alkoholdämpfen bis zu einem Punkte, welcher wenigstens für ersteren der Sättigung nahe kommt, und bewirkt auf diese Weise den berechneten Verlust.

Es war naheliegend und von Interesse, auf dem Wege der Erfahrung auszumitteln, inwiefern bei übrigens gleichen Umständen der Grad der Verdünnung des Branntweingemisches auf die Größe des Verlustes influire, oder was dasselbe ist, ob es für den Fabrikanten mehr Vortheil bietet, einen gewöhnlichen Essig unmittelbar, oder durch Verdünnung eines stärker dargestellten mit Wasser zu verfertigen. Um hierüber ins Reine zu kommen, war es hinreichend, die oben angeführten Versuche auf ganz gleiche Weise bei einer branntweinreicheren Mischung zu wiederholen. Die schwächere Mischung der ersten Versuche enthielt 1/9 Branntwein, die stärkere, auf deren Säurung sich die folgenden Versuche beziehen, enthielt auf 180 Maaß Wasser 38 Maaß Branntwein à 45 Proc. T., welche indessen nicht auf einmal, sondern in 2 Portionen nacheinander zugegossen wurde.

Die Quantität von 180 Maaß Wasser, 38 Maaß Branntwein und 11 Maaß Essig, zusammen also von 868 Pfd., blieb 48 Stunden in Arbeit, während welcher Zeit die folgenden Luftproben in verschiedenen Zeitabständen genommen wurden.

No. 1. Aus dem Fasse I. entnommen. Temp. des Fasses 30° C., des Zimmers 29° C. Die Mischung enthielt erst 19 Maaß Branntwein. Beim ersten Aufgießen.

No. 2. Beim zweiten Aufgießen aus Faß I.; Temperatur wie bei No. 1.

No. 3. Aus dem Faß I., nachdem das ganze Branntweinquantum aufgegeben und zum drittenmal aufgegossen war. – Temp. des Fasses und Zimmers 29° C.

No. 4. Aus Faß I. nach dem vierten Uebergießen, Temperatur wie oben bei 1.

No. 5. Aus dem Faß I. nach dem siebenten Aufpumpen. Temp. des Fasses 33°, des Zimmers 29°.

No. 6. Aus dem Faß I. nach dem neunten Aufpumpen. Temp. 33° C., des Zimmers 29°.

No. 7. Aus Faß VI. Temp. darin 33°, des Zimmers 29° nach dem eilften Aufgießen.

Die folgende Tabelle enthält die Resultate der mit den Proben angestellten Analysen, nach deren Correction für Temperatur etc. zusammengestellt: |148|

No. der
Probe.
Kubikcentimet.
untersuchte
Luft.
Kubikcentimet.
absorbirter
Sauerstoff.
Kubikcentimet.
zurükgebliebener
Stikstoff.
Procent Sauerstoff
der untersuchten
Luft.
No. 1. 33,10 6,25 26,85 18,88
– 2. 31,40 5,86 25,54 18,66
– 3. 27,60 5,20 22,40 18,84
– 4. 33,02 6,07 26,95 18, 38
– 5. 32,13 5,87 26,26 18,27
– 6. 32,88 5,48 27,40 16,67
– 7. 32,30 6,21 26,09 19,22
––––––––––––––––––
Controll- 18,41 im Mittel.
Versuch. 313,36 66,67 246,69 21,26

Die Stärke des Essigs, nachdem derselbe 48 Stunden in den Fässern gradirt worden war, ergab sich in drei Versuchen zu 2,63 im ersten, 2,84 im zweiten und 2,75 im dritten Versuche, also im Mittel zu 2,74 Proc. Essigsäurehydrat.

Man sieht hieraus, daß durch den größeren Branntweinzusaz weder die Absorption von Sauerstoff, noch auch die Stärke des Essigs um ein wesentliches gesteigert, also auch der statthabende Verlust nicht bemerkenswerth gemindert wurde. Es wird den Fabrikanten Essig aus 20 Maaß Branntwein, oder zu 2,6 Proc. vor der Lagerung, eben so hoch zu stehen kommen, wenn er denselben aus der stärkeren Mischung durch Verdünnen oder unmittelbar darstellt.

––––––––––

Die bisher dargelegten Thatsachen lassen auf mehrere für die Fabrication nicht unwichtige Umstände schließen.

Wenn auch die gemachten Beobachtungen in ihrem ganzen Umfang nur für den speciellen Fall und die besondern Umstände, unter welchen sie angestellt wurden, wahr sind, so lassen sich doch daraus auf die Schnellessigfabrication im Allgemeinen Folgerungen ziehen, welche Beachtung verdienen.

Es kann zuvörderst nicht geläugnet werden, daß der zu 10 Proc. des verwendeten Branntweins berechnete Verlust in dem Falle geringer ausfallen muß, wo die aus dem Bildner austretende Luft durch Röhren unmittelbar ins Freie geleitet, folglich verhindert wird, sich mit der frischen Luft des Zimmers zu vermischen, wie es denn auch in besser eingerichteten Localen geschieht. Der Verlust wird bei dieser Einrichtung vermindert, keineswegs aber gehoben; ohnehin konnte die Einmischung verbrauchter Luft in frische eintretende wegen der vortrefflichen Ventilation des beschriebenen Locals von keiner Bedeutung seyn. Nach der Erfahrung der Praktiker, wie auch Liebig in seiner |149| Abhandlung anführt, sinkt der Verlust selbst bei dem besten Gang und tadelloser Einrichtung niemals unter 7–8 Proc. des Essigquantums, welches man nach der Berechnung erhalten sollte. Otto äußert in seinem sonst eben so gründlichen als umfassenden Lehrbuch der Essigfabrication die Meinung, als ob die Verdichtung der von der Luft entführten Essig- oder Weingeistdämpfe ganz und gar überflüssig und unbelohnend sey – eine Meinung, welcher nach der entwikelten Erfahrung rationelle Fabrikanten nicht beipflichten können. Wohl aber ist die Art und Weise, wie man diese Verdichtung zu bewerkstelligen geglaubt hat, wie sie wenigstens in einigen Werken über Essigfabrication vorgeschlagen wurde, als gänzlich widersinnig zu verwerfen. Nach dieser Proposition sollte die aus den Fässern strömende Luft vermittelst Röhren gesammelt werden, welche sich in einem Hauptrohre vereinigen; lezteres tritt durch die Wand in ein anliegendes kühles Local, um darin abwärts nach einem Kühlfasse zu steigen und als Schlange nach einiger Wendung daselbst auszutreten. Bedenkt man nun, daß der Luftwechsel in den Essigbildnern auf gleiche Weise bedingt ist, wie der Zug in Kaminen, nämlich in dem Temperaturunterschied der Luft innerhalb, als der wärmeren, und außerhalb, als der kältern; daß also die verhältnißmäßig kühlere Luft der Essigstube über die wärmere und also leichtere des Fasses ein Uebergewicht hat, also fortwährend in das Faß einfallend, diese verdrängt, so kann man sich leicht einen Begriff von der Wirksamkeit eines Apparates machen, welcher die Grundbedingung des Zugs, also auch der Säurung in den Fässern geradezu aufhebt.

Die Ursachen des Verlustes an Branntwein sind nicht eigentlich in der Natur der Sache liegend und unvermeidlich, sondern innerhalb der Gränzen einer möglichen Verbesserung. Drei Punkte sind es aber, nach welchen hin eine solche gerichtet seyn muß; einmal die Vermeidung überschüssiger, also möglichst vollständige Absorbtion des Sauerstoffs der einströmenden Luft, zweitens bessere Oekonomie der bei der Essigbildung auftretenden Wärme, endlich drittens Wiedergewinnung der entwichenen Dämpfe auf einem Weg, welcher den Gang der Fässer nicht stört.

Der erste Punkt ist mit den meisten Schwierigkeiten verknüpft; in der That ist die Zertheilung der Essigmischung, oder was dasselbe ist, die Oberfläche derselben, mit welcher diese in Berührung kommt, in den gewöhnlichen Gradirfässern weniger groß als man der Einrichtung nach voraussezen sollte. Die Schuld liegt zum Theil daran, daß die Siebbütte wegen Ungenauigkeit ihrer Stellung und Verschleimung der Oeffnungen die Mischung nicht gleichförmig über den ganzen Querschnitt des Fasses, sondern einseitig vertheilt; theils auch |150| darin, daß man das Gemisch, anstatt in einem gleichförmigen ununterbrochenen Regen, sich schokweise über die Späne ergießen läßt. Es müssen hiedurch abwechselnd Intervalle entstehen, in welchen die Luft bald die Masse des niedertropfenden Essigs nicht bewältigen kann, bald nicht hinreichend Gut zur Säurung vorfindet.

Es ist der Erfahrung gemäß, daß die Wärme, welche durch Säurung (Verbrennung zu Essigsäure) aus dem Alkohol entwikelt wird, vollkommen hinreicht, um eine Mischung der obigen Art auf der Temperatur der Essigbildung zu erhalten. Die Zimmerheizung hat demnach einzig und allein den Zwek, das, was an jener Wärme verloren geht, zu ersezen.

Je kleiner nun die Quantität Essiggut, welche man auf einmal bearbeitet, um so größer der Wärmeverlust. Unsere gewöhnlichen Schnellessigfabriken leiden sämmtlich an dem Uebelstand, daß die tägliche Production an Essig, in einer Anzahl Fässer vertheilt bearbeitet wird, welche eine allzugroße Abkühlung bedingt und das erforderliche Zusammenhalten der entwikelten Wärme verhindert. Jeder Fabrikant weiß, daß wenn man Gefäße von einer gewissen Kleinheit anwendet, also für das tägliche Quantum 5–6mal so viel kleinere Fässer, als man gewöhnlich größere benuzt, man die Gränze erreicht, über welche hinaus die Schnellessigbildung nicht mehr möglich ist. Bei der bekannten Einrichtung der Stuben (mit 6 Fässern auf ein tägliches Quantum Essig von etwa 1 1/2 Ohm) hat man sich von dieser Gränze weniger fern gehalten, als es nothwendig scheint.

Der Wiedergewinnung der Weingeistdämpfe durch Verdichtung endlich hat man bisher wenig Aufmerksamkeit geschenkt.

Dem Tact und der umsichtigen Gewandtheit der Engländer, welche dieses Volk immer bewiesen hat, wenn es sich darum handelt, der Anwendung fähige wissenschaftliche Grundsäze oder Erfahrungen praktisch auszubeuten; der Fertigkeit, die industriellen Kräfte den in der Natur des Gegenstandes liegenden Bedingungen mit dem größten Effect auf die einfachste Weise anzupassen; mit einem Wort, der außerordentlichen Geschiklichkeit in der „Kunst zu fabriciren“, welche man in jedem englischen Etablissement zu bewundern Gelegenheit hat, ist es gelungen, alle Schwierigkeiten mit Erfolg zu überwinden, denen man bei der Schützenbach'schen Essigfabrication begegnet. Ein Blik auf die Art des Betriebs, wie man sie gegenwärtig in jenem Lande befolgt, mag davon überzeugen.

Bekanntlich ist die Darstellung des Essigs aus Branntwein unmittelbar, in Folge des Preises und der hohen Besteuerung des lezteren (in England) unzulässig. Die trokene Destillation des Holzes war bisher eine Hauptquelle für den Essigbedarf der brittischen Inseln |151| und wurde lediglich zu diesem Zwek in weitläufigen Etablissements vorgenommen. Kosten und Schwierigkeit liegen hauptsächlich in der langwierigen und umständlichen Reinigung. Die englische Schnellessigfabrication, welche man angefangen hat jener zu substituiren, beruht nun auf dem Verhalten des Stärkemehls gegen Säuren, welche dieses in Zuker umwandeln. Man geht also nicht vom Branntwein aus, wie bei uns, sondern von der Stärke und hat somit zwei Stadien mehr zu durchlaufen, des Zukers, Alkohols und Aldehyds bis zur Essigsäure. Das Natürlichste war nun, die aus der Stärke dargestellte gegohrne Zukerflüssigkeit von der Schwefelsäure durch Destillation zu trennen. In diesem Falle würde aber das Destillat von der Behörde sogleich als Branntwein declarirt und der Steuer unterworfen werden. Man trennt daher die Schwefelsäure nicht von der geistigen Flüssigkeit, sondern läßt alles zusammen den Essigproceß durchlaufen, um erst den fertigen Essig von der Schwefelsäure abzudestilliren, was natürlich im Wesentlichen jenes Processes nichts ändert. Die gebräuchliche Methode der Essigbildung ist die Schützenbach'sche und die Einrichtung folgende.

Ein sehr großes, schwach konisches Faß, am Boden 14, oben 15 Fuß weit, bei 13 Fuß Höhe, liefert täglich dieselbe Essigmenge, welche bei uns in derselben Zeit von 6 Fässern (8' hoch 4' weit) abgenommen wird. Man darf nicht übersehen, welchen Vortheil ein derartiges Faß schon durch das größere Verhältniß des Inhaltes zum Umfange gewährt; die Oberfläche des leztern ist nämlich nicht größer, als die der sechs gewöhnlichen Essigbildner zusammengenommen (das englische hat 611 Quadratfuß, die sechs zusammen 603 Quadrats.), dagegen übertrifft sein Inhalt (2145 Kubikfuß) 3,5mal den Gesammtgehalt der sechs andern (603 Kubikfuß). Eine nothwendige Folge davon ist das bessere Zusammenhalten der Wärme; in der That geschieht die selbstständige Erwärmung des Fasses so vollkommen, daß man das Local zu heizen niemals nöthig hat, wobei das mildere Klima Englands allerdings nicht ohne Einfluß ist. – Seiner Höhe nach ist ein solches Faß durch einen falschen Boden, etwa 2,5 Fuß über dem wirtlichen in zwei Abtheilungen getheilt; die obere ist mit kleinen Holzabschnitten angefüllt, die untere ist zum Auffangen der Mischung bestimmt. – In einer gewissen Höhe (um hinreichend Fall zu erzeugen) über dem Faß ist das Reservoir für die Mischung angebracht; ein Rohr steigt daraus senkrecht nieder, geht durch eine weite Oeffnung des Faßdekels und trägt unterhalb desselben (des Dekels) ein Kreuz aus zwei Röhren, deren Länge etwas weniger als der Durchmesser des Fasses beträgt. Jede der drei Röhren ist senkrecht auf die beiden andern gerichtet; die zwei leztern liegen horizontal |152| wenige Zolle über den Holzabschnitten unter dem Dekel. Die Enden der Röhren sind überall geschlossen und der einzige Ausweg, welchen man der darin herabfließenden Mischung gelassen hat, ist eine Reihe kleiner Oeffnungen, welche an der unteren Seite des Kreuzes längs der Achse der Röhren angebracht sind. Das Röhrenkreuz selbst ist in dem oben befindlichen Behälter drehbar und wird mittelst der Betriebskraft (Dampfmaschine) in einer langsamen Rotation um die Achse des senkrecht absteigenden Rohrs erhalten. Die Mischung entströmt nur in dünnen Strahlen der untern Fläche des Kreuzes und besprengt nach und nach gleichmäßig, so wie die Achsendrehung erfolgt, die ganze Oberfläche der Späne oder vielmehr Holzabschnitte. Daß eine solche Vorrichtung den Zwek der gleichmäßigen Zertheilung besser erfüllt, als die gewöhnlichen Siebhütten, ist einleuchtend; sie ist ganz dieselbe, welche die englischen Brauer anwenden, um Malz zu infundiren. Die Mischung geht also nacheinander aus dem Reservoir in den Besprengapparat, von da durch die Späne, sammelt sich im untern Raum des Fasses, um nach Oben zurükgepumpt zu werden, worauf sie ihren Weg von neuem beginnt.

Nicht minder vortheilhaft ist der Luftzufluß in den Fässern etablirt. Die Lufterneuerung geschieht nämlich nicht nach dem Princip der Kamine, sondern in umgekehrtem Sinne von Oben nach Unten, mittelst einer hydraulischen Pumpe. Was den Eintritt der Luft betrifft, so geschieht dieser durch dieselbe Oeffnung im Dekel, durch welche das Zuflußrohr der Mischung eintrifft, indem jene, viel weiter als der Röhrendurchmesser, dafür einen Zwischenraum läßt. Die Luftpumpe besteht im Wesentlichen aus zwei in einen Wasserbehälter umgestülpten Gefäßen (sie sind an den übrigen Seiten durch die Wände, gegen Unten aber durch den Wasserspiegel geschlossen), welche durch die (Dampf-) Kraft abwechselnd bis fast über den Spiegel des Sperrwassers gehoben und wieder gesenkt werden, so daß beide in jedem Moment genau die entgegengesezte Stellung einnehmen. Beim Aufsteigen wird also die Luft streben in das Gefäß einzudringen, beim Niedergehen daraus zu entweichen. Vermöge der ganzen Disposition wird nun zur Erfüllung des aufsteigenden Gefäßes Luft mitten aus dem Faß verwendet und beim Niedergehen genöthigt, durch das Sperrwasser zu entweichen. Dicht unter dem falschen Boden nämlich ist seitswärts durch die Dauben ein Luftsaugrohr eingelassen, welches bis zum Centrum des Fasses ragt, um dort auszumünden; damit die saugende Wirkung sich mehr über den Querschnitt des Fasses ausbreite, ruht über dieser Mündung (parallel mit dem Boden) eine Scheibe von Holz von etwa 5' Durchmesser, welche zugleich das herabträufelnde Essiggut verhindert, in das Luftrohr zu |153| gelangen. – Der außer dem Faß befindliche Theil desselben geht nach der hydraulischen Pumpe, um sich vor derselben in zwei Schenkel zu theilen, von denen jeder in den Boden eines der Aspirationsgefäße mittelst eines nach Innen sich öffnenden Ventiles eintritt. Neben diesem ist ein zweites Ventil, aber mit entgegengesezter Bewegung angebracht, und zwar so eingerichtet, daß es sich erst dann öffnet, wenn es unter den Wasserspiegel getreten ist. Das Spiel dieses einfachen Mechanismus ist von selbst verständlich. Beim Aufsteigen tritt die Luft aus dem Faß in das Saugrohr und füllt das Gefäß, nach vollbrachtem Niedergang läßt das zweite Ventil die aufgesaugte Luft durch das Wasser entweichen. Während sich das erste Gefäß füllt, ist das zweite im Entleeren begriffen, die Pumpe wirkt also stetig.

Die Vortheile einer solchen Einrichtung liegen auf der Hand; die durch die Alkoholverwesung entwikelte Wärme wird viel vollständiger zusammengehalten. Die Zertheilung der Mischung ist vollkommen gleichförmig und ohne Unterbrechung. Ferner hängt die Ventilation des Bildners nicht von seinem Wärmezustand ab und kann mit Leichtigkeit so regulirt werden, wie es der Zufluß der Mischung erfordert.

Alle Weingeistdämpfe werden in dem Sperrwasser verdichtet und bleiben darin zurük; da man nun dieses zur Anfertigung der Mischung benuzt, so wird der verdunstete Weingeist zu Gute gemacht und der Verlust, der bei dem gewöhnlichen Verfahren 7–10 Proc. beträgt, auf 0 reducirt.

Zur Beurtheilung des Ganges der Säurung untersucht man die Fähigkeit der aspirirten Luft, die Verbrennung zu unterhalten. Ein Lunten aus Bindfaden, den man mit Bleizukerlösung imprägnirt und getroknet hat, muß nämlich angezündet, darin gerade verlöschen. Findet das Gegentheil statt, so vermehrt man die Thätigkeit des Aspirators. In der Regel ist die Luft so weit entsauerstofft, daß der erste Fall eintritt, niemals aber ist sie es so wenig, daß ein gewöhnlicher Bindfaden darin weiter glimmt. Es kann also die Luft nur mit einem unbedeutenden Sauerstoffgehalt austreten, also auch wenig oder gar keine überschüssige Luft durch das Faß streichen.

Der Essig wird in dem Bildner unmittelbar fertig, d.h. auf den dort gebräuchlichen Gehalt von 5,5 Proc. Essigsäurehydrat gebracht und ohne weitere Lagerung dem Handel übergeben.

Es kann kaum bezweifelt werden, insofern schon eine geringe Betriebskraft ausreicht, daß wenigstens unsere größeren Fabriken nach dieser Einrichtung mit Vortheil betrieben werden können. Wo man dagegen den Essig nur nebenbei und in kleinem Maaßstabe producirt, sind die Verhältnisse natürlich anders.

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Polytechn. Journal Bd. LXV. S. 50.

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64 Kubikfuß hessisch = 1 Kubikmeter.

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Auf 1 Pfd. Alkohol 647 Kubikfuß, auf 1 Pfd. Essigsäurehydrat 487 Kubikfuß Luft.

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