Titel: Hochstetter, über verschiedene Erscheinungen.
Autor: Hochstetter, Carl
Fundstelle: 1843, Band 89, Nr. XXXIX. (S. 130–154)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj089/ar089039

XXXIX. Ueber verschiedene Erscheinungen bei der Darstellung des Zukers; von Carl Hochstetter.17)

Aus Erdmann's und Marchand's Journal für praktische Chemie, 1843, Bd. XXIX Heft 9.

Die Industrie, welche ich in vorliegender Abhandlung berühre, ist in einer Reihe von 10 Jahren häufig der Gegenstand in Zeitschriften gewesen; Landwirthe, Mechaniker und Chemiker haben sich bemüht, durch Veröffentlichung ihrer Erfahrungen, ihrer Erfindungen und Untersuchungen dem Fabricationszweige nüzlich zu werden, welcher die mannichfachsten Interessen in sich vereinigte. Diesen gemeinschaftlichen Bestrebungen hat namentlich die Rübenzukerfabrication ihre Wichtigkeit und Ausdehnung zu verdanken, obgleich der Zukunft noch Manches für ihre Vervollkommnung übrig bleibt.

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Den mechanischen Hülfsmitteln wurde vom Anfange an größere Aufmerksamkeit gewidmet als den chemischen, daher jene sehr ausgebildet waren, während lange Zeit der Körper selbst, um dessen Gewinnung es sich handelte, der Zuker, in seinen Eigenschaften wenig gekannt war, während die Rohmaterialien, das Zukerrohr und die Runkelrübe nach ihren Bestandtheilen und deren Eigenschaften nur höchst unvollkommen untersucht waren. Erst in neuerer Zeit haben mehrere Chemiker unsere Kenntniß über den Zuker und die Materialien, aus denen er gewonnen wird, erweitert und den wissenschaftlichen Theil der Fabrication gefördert. Dessenungeachtet sind die Resultate solcher Untersuchungen noch weit entfernt, den Bedürfnissen dieser wichtigen Industrie zu genügen. Jeder Zukerfabrikant, der mit der Chemie vertraut genug ist, um diese Wissenschaft auf sein Gewerbe anwenden zu können, wird mir beistimmen, daß die bisherigen Hülfsmittel der Chemie nicht zureichen, einen großen Theil der Erscheinungen, welche im Verlaufe der verschiedenen fabrikmäßigen Behandlungen des Materials zur Darstellung des Zukers auftreten, genügend zu erklären, daß über die Wirkung und die Einflüsse der chemischen Mittel, welche bei der Fabrication angewandt werden, noch sehr wenig Klarheit herrscht und daß eben deßhalb der Fabrikant bloß seinen Erfahrungen folgen muß, die ihn aber sehr häufig im Stiche lassen.

Mit der Fabrication des Zukers in allen ihren Zweigen ziemlich vertraut, wurde ich durch die vielen Schwierigkeiten, welche mir mitunter in der Praxis aufstießen, veranlaßt, mir Fragen über verschiedene Erscheinungen zu stellen, deren Lösung den Gegenstand einer chemischen Arbeit bilden sollte.

So wenig ich bei einer so schwierigen und umfassenden Arbeit auf besondern Erfolg hoffen konnte, so wollte ich doch den Versuch wagen, indem mir jeder, auch nur der geringste Fortschritt von großer Wichtigkeit schien; ich wollte versuchen, eine Reihe von Erscheinungen auf bestimmte Geseze zurükzuführen und den verschiedenen Operationen der Zukerfabrication eine wissenschaftliche Basis zu geben.

Mit Benuzung des schon Bekannten wiesen mich meine Erfahrungen im Großen auf den Weg, den ich bei dieser Arbeit einzuschlagen hatte und auf die Untersuchung von Körpern, deren nähere Kenntniß Aufschluß über viele unerklärte Punkte geben mußte.

Zur Hauptaufgabe machte ich mir, die Einflüsse zu studiren, denen der Zuker bei seiner Fabrication ausgesezt ist, die Ursachen zu ergründen, denen vorzugsweise eine mindere Ausbeute an krystallisirbarem |132| Zuker18) zuzuschreiben ist, wie ich überhaupt ausschließlich die Praxis im Auge hatte, nach welcher sich die meisten Versuche bestimmten. In einigen Fällen konnten die Resultate meiner Versuche zur Aufstellung einer Ansicht nur genügen, indem ich meine Erfahrungen im Großen und deren Aufzeichnungen mit zu Hülfe nahm; man lege daher an die Experimente keinen zu strengen Maaßstab.

I. Die Runkelrübe.

Die Kenntniß von der Zusammensezung der Materialien, welche zur Zukerbereitung dienen, der Eigenschaften ihrer verschiedenen Bestandtheile, ist vor Allem nöthig, um die Einflüsse zu begreifen, welchen der Zuker in seiner Auflösung und in Berührung mit so vielen fremdartigen Substanzen ausgesezt ist.

Obschon dieser Theil von mehreren Chemikern bearbeitet wurde, so fand ich ihn doch durchaus nicht erschöpft, wenigstens schien es mir wichtig, bei den Widersprüchen, welche aus verschiedenen Arbeiten hervorgehen, durch neue Untersuchungen das Alte zu bestätigen oder neue Beiträge zu dem Vorhandenen zu liefern.

Unter den beiden Hauptmaterialien, dem Zukerrohre der Tropen und der Runkelrübe, konnte ich nur leztere untersuchen. Diejenigen Bestandtheile, welchen keine Einwirkungen bei der Fabrication zugeschrieben werden konnten, vernachlässigte ich, während ich fast ausschließlich die Substanzen zu isoliren und zu charakterisiren suchte, deren Natur wesentliche Einflüsse erwarten ließ.

Die Wurzel, welche unsern sogenannten inländischen Zuker liefert, ist zu verschiedenen Zeiten von vielen Chemikern untersucht worden; die Untersuchungen bezogen sich jedoch größtentheils auf die Ermittelung des Zukergehaltes. Die Schwierigkeit, welche die richtige Bestimmung des wahren Gehaltes der Rübe an Zuker mit sich bringt, veranlaßte viele Chemiker, der Auffindung von Methoden zur Bestimmung des Zukers ihre Bemühungen zu widmen. Für den Fabrikanten mußte es allerdings von Wichtigkeit seyn, die Qualität seiner Rüben zu kennen, nicht nur der ökonomischen Beziehungen wegen, sondern auch zur Beurtheilung, inwieweit seine Fabrication entspricht. Man hat drei Methoden zur Ausmittelung des Zukergehaltes der Rüben vorgeschlagen und angewandt: 1) durch Gährung, indem entweder aus der Kohlensäure- oder Weingeistmenge die entsprechende Menge Zuker gefunden wurde; 2) durch Ausziehung von frischen Rüben, geschnitten oder gerieben, mittelst Weingeist; |133| 3) durch Auslaugung getrokneter Rüben mit Weingeist. Ueber die Vorzüge der einen oder andern Methode ist nichts constatirt; es scheint übrigens keine dem Zwek gehörig zu genügen.

Wir besizen jedoch auch gründlichere Analysen der Runkelrübe von Payen, Péligot, Braconnot und einigen Anderen. Die meisten dieser Analysen sind jedoch bloß qualitativ, andere beschränken sich darauf, bloß das Wasser, den Zuker, die Pflanzenfaser und die übrigen fremden Substanzen zusammen in Zahlenverhältnissen auszudrüken.

Der leichtern Uebersicht wegen führe ich hier die Resultate einiger Analysen an:

Payen.19) Péligot.
Wasser
Rohrzuker
Holzfaser
85
10 bis 12
3
Trokene feste Materie 15,8 Zuker
Eiweiß
Holzfaser
10,6
2,1
3,0
Verschiedene Substanzen Wasser 84,2
––––––– –––––––
100 100,0.

Braconnot20) gibt, mit Benuzung der Analysen der Vorigen, folgende qualitative Zusammensezung der Runkelrübe an:

1) Krystallisirbarer Zuker,

2) unkrystallisirbarer Zuker,

3) Eiweiß,

4) Pektin,

5) eine schleimige Substanz,

6) eine stikstoffhaltige, in Wasser lösliche Substanz,

7) pektische Säure, (?)

8) eine scharfe, riechende Substanz, die noch nicht näher untersucht ist,

9) ein Fett,

10) eine wachsartige Materie,

11) phosphorsaure Magnesia,

12) oxalsaures Kali,

13) äpfelsaures Kali,

14) phosphorsaurer Kalk,

15) oxalsaurer Kalk,

16) Chlorkalium,

17) schwefelsaures Kali,

18) salpetersaures Kali,

19) Eisenoxyd,

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20) Ammoniaksalze,

21) Holzfaser.

Braconnot zog in seiner vorerwähnten Arbeit das Alleinvorhandenseyn von Rohrzuker in der Rübe, den Ansichten von Pelouze und Péligot zuwider, sehr in Zweifel. Neuerdings hat jedoch Pelouze seine Ansicht durch schlagende Versuche bestätigt, ein für die Zukerfabrication höchst wichtiges Factum.

Die Runkelrüben, welche mir zu den folgenden Versuchen dienten, waren theils aus der Gegend von Berlin selbst, theils aus Magdeburg und dem Oderbruche.

1. Die stikstoffhaltigen Substanzen.

Die Färbung des gepreßten Rübensaftes an der Luft ist bekannt, ich hatte jedoch Gelegenheit, dieses Phänomen bei den Rüben, welche ich untersuchte, näher zu beobachten. Der ausgepreßte Saft dieser Rüben war im Augenblike, wo er den Zellen entquoll, gelblich trübe, er färbte sich an der Luft röthlich und wurde nach einigem Stehen tintenartig. Diese Färbung des ausgepreßten Saftes beruht auf einer wirklichen Oxydation eines in dem Safte enthaltenen Körpers. Man kann diese sehr deutlich beobachten, wenn man Rübensaft in einem Cylinderglase unbedekt stehen läßt; nach wenigen Minuten hat sich die oberste Schicht gefärbt, welche mit der Zeit immer mächtiger wird. In einer flachen Schale der Luft ausgesezt, färbt sich der Saft in wenigen Stunden tintenartig schwarz, und man kann deutlich wahrnehmen, daß die Färbung von einem sehr feinen Niederschlage, aus schwarzen Flökchen bestehend, herrührt. Dieser schwarze Niederschlag läßt sich abfiltriren; im Kolben erhizt, gibt er Ammoniak. In Kali löst er sich leicht auf, wird aber durch Essig- oder Salzsäure nicht mehr vollständig aus dieser Lösung gefällt. In verdünnten Säuren ist er wenig löslich. Wird Rübensaft, welcher diese Erscheinung zeigt, vor der Oxydation mit wenig Säure versezt, so bildet sich der schwarze Niederschlag nicht; sobald jedoch die Säure wieder abgestumpft wird, tritt dieselbe Erscheinung wie zuvor wieder auf. Durch Erhizen des Saftes bis zum Kochen wird dieser Körper nicht ausgeschieden, denn wird der gekochte Saft der Luft ausgesezt, so färbt er sich wie zuvor, nur nicht so intensiv. Durch Zusaz eines Kalksalzes, z. B. Chlorcalcium, wird dieser Körper aus dem Rübensafte weiß ausgefällt, färbt sich jedoch an der Luft augenbliklich und wird schwarz.

Diese Substanz befindet sich nur in gewissen Gefäßen der Rübe. Das Zellgewebe der Rübe enthält davon nichts, bloß die Gefäßbündel. Man sieht dieß sehr deutlich, wenn eine Rübe so durchgeschnitten wird, daß alle Gefäßbündel im Durchschnitte sichtbar sind. Erhält |135| man die Schnittfläche einige Zeit mit Wasser, besser mit Weingeist, feucht, damit sie nicht zu schnell abtroknet, so kann man nach sehr kurzer Zeit beobachten, wie die Gefäßbündel durch schwarze Punkte sich bezeichnen. Wird die Rübe, wenn sie durchschnitten ist, etwas gequetscht, so daß aus den Gefäßbündeln Flüssigkeiten austreten und sich mit der des Zellgewebes vermischen, so färbt sich die ganze Oberfläche.

Erhizte ich Rübensaft gleich nach dem Auspressen bis zum Kochen, so bildete sich ein ziemlich reichliches weißes Coagulum, welches, abfiltrirt, ganz die Eigenschaften von Eiweiß zeigte. Beim Troknen wurde es in der Regel grau, wohl von der vorhin beschriebenen Substanz herrührend.

Braconnot hat Rübensaft untersucht, welcher beim Kochen nicht coagulirte. Es ist möglich, daß dieser Chemiker mit alterirten Rüben gearbeitet hat, deren Saft allerdings hie und da durch Kochen nicht coagulirt. Auch scheint sein Rübensaft von dem meinigen durch mehr saure Eigenschaften sich unterschieden zu haben, denn der Saft der meisten Rüben, welche ich untersuchte, reagirte nicht, bloß wenige Sorten ganz schwach sauer, kaum durch Lakmuspapier erkennbar.

Der Saft, durch Kochen von dem Eiweiß befreit, ist nicht klar, sondern stets noch trübe; wird demselben aber eine Kalksalzauflösung, z. B. von Chlorcalcium, zugesezt, so bildet sich in der Kälte, leichter, aber in der Wärme, ein reichlicher Niederschlag, bestehend aus der oxydirbaren stikstoffhaltigen Substanz, größtentheils aber aus oralsaurem, phosphorsaurem und schwefelsaurem Kalk, und der bis zum Kochen erhizte Saft wird klar und weingelb gefärbt.

Wenn dieser Saft mit Kalkwasser versezt wurde, so entstand ein Niederschlag, der weit reichlicher war als die beiden vorhergehenden und somit den größten Theil der im Rübensafte enthaltenen fremden organischen Substanzen enthalten mußte; beim Kochen der Flüssigkeit entwikelte sich Ammoniak. Von diesen Niederschlägen sammelte ich auf dem Filter, wusch und troknete sie; im Kolben erhizt, gaben sie ammoniakalische Producte. Nachdem ich mich überzeugt hatte, daß Kaltwasser beim Kochen nichts mehr fällte, untersuchte ich die Flüssigkeit, ob darin nun noch fremde Substanzen enthalten seyen. Nachdem ich die alkalische Flüssigkeit mit Essigsäure kaum sauer gemacht hatte, behandelte ich einen Theil mit Tannin, welches einen schwachen Niederschlag hervorbrachte; ein anderer Theil, mit Bleiessig versezt, gab einen sehr starken Niederschlag, eben so mit salpetersaurem Queksilberoxyd. Alle diese Niederschläge, jeder für sich gesammelt und getroknet, gaben, im Kolben erhizt, ammoniakalische Producte.

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Ich stimme in einigen Punkten dieser Untersuchung des Rübensaftes mit Braconnot nicht überein. Wie schon oben erwähnt, hat dieser Chemiker durch Kochen des Rübensaftes kein Coagulum erhalten. Er erklärt diese Erscheinung aus der Abwesenheit von Kalksalzen im Rübensafte und schreibt die Eigenschaft des Eiweißes, zu coaguliren, in anderen Pflanzensäften dem Einflusse von Kalksalzen zu, welche diese gewöhnlich enthalten. Dieß kann aber nicht der Fall seyn, denn bei dem Vorhandenseyn von oxalsauren Alkalien konnte auch in meinen Rübensäften kein Kalksalz enthalten gewesen seyn, was auch daraus hervorgeht, daß Chlorcalciumlösung einen Niederschlag von oxalsaurem und phosphorsaurem Kalke bildete. Wenn Braconnot durch Chlorcalciumlösung oder irgend ein anderes Kalksalz ein Coagulum erhielt, wenn er durch Kochen keines erhalten hatte, so war dieß offenbar eine und dieselbe Erscheinung, welche ich beobachtete, nur mit dem Unterschiede, daß ich in der gefällten Substanz einen ganz andern Körper erkannte; auch konnte der mit Chlorcalcium versezte Saft nicht dem mit kaustischem Kalk geläuterten an Reinheit gleichkommen, wie dieser Chemiker zu finden glaubte und deßhalb für die Läuterung des Rübensaftes anstatt kaustischem Kalk Kalksalze, wie Gyps, vorschlug. Ich habe im Gegentheil, wie oben gezeigt, gefunden, daß durch Kochen, durch Zusaz eines Kalksalzes und durch reine Kalkerde verschiedene Substanzen gefällt werden.

Hievon überzeugte mich auch folgende Untersuchung der Niederschläge, welche sich in den Läuterpfannen der Rübenzukerfabrikanten durch Kalk bilden. Hr. H. Schmidt aus Magdeburg hatte die Güte, mir eine große Quantität derselben, vorher sorgfältig getroknet, zu übersenden.

Diese Niederschläge, nachdem sie gut mit Wasser ausgesüßt waren, wurden mit verdünnter Essigsäure behandelt, um die gebildeten Kalkverbindungen theilweise zu zersezen. Die von den Rükständen abfiltrirte schwach saure Auflösung war weingelb gefärbt und enthielt neben essigsaurem Kalk noch eine bedeutende Menge organischer Substanzen aufgelöst, welche durch Bleiessig, Ammoniak oder Kalkwasser wieder gefällt wurden. Um diese Substanz näher kennen zu lernen, wurde der Kalk mit Oxalsäure gefällt, die Flüssigkeit filtrirt und abgedampft, bei einiger Concentration aber mit Weingeist versezt, welcher die organische Substanz fällte, die, ausgewaschen, sich in Wasser, jedoch erst nach längerer Zeit, löste. Aus der wässerigen Lösung durch Abdunsten erhielt ich diese Substanz als eine leimartige braune Masse, welche, im Kolben erhizt, Ammoniak lieferte. Die wässerige Auflösung gibt mit Kalkwasser, Tannin oder dergleichen Niederschläge, mit Chlorcalcium jedoch keine. Ich stellte mir eine ziemliche Menge dieser |137| Substanz dar, um sie bei späteren Versuchen, wie ich anführen werde, anzuwenden, um ihre Einwirkung auf Zukerlösungen kennen zu lernen.

Beim Auswaschen der mit Essigsäure behandelten Rükstände lösten sich stets noch organische Substanzen auf, welche ich, da sie mit Kalk einen sehr voluminösen Niederschlag gaben, für Pektinsäure hielt; die Untersuchung aber ergab, daß diese Substanz auch sehr stikstoffhaltig war.

Der durch Behandlung mit Essigsäure ungelöst gebliebene braune Rükstand wurde getroknet und dann mit absolutem Weingeist behandelt, welcher daraus in gewöhnlicher Temperatur butterartiges körniges Fett auszog. Kali löste von dem braunen übrigen Rükstande einen Theil auf; die Auflösung, mit Säuren versezt, gab einen flokigen Niederschlag, der ebenfalls, wie die anderen, stikstoffhaltig, in Wasser unlöslich, in verdünnten Säuren wenig löslich war und überhaupt die Eigenschaften von wirklichem Eiweiß zeigte.

Die mit den angegebenen Reagentien ungelöst gebliebenen Substanzen bestanden größtentheils aus anorganischen Substanzen, phosphorsaurem und oxalsaurem Kalk, verschiedenen Unreinigkeiten, wie Sand und dergleichen, vom Kalk herrührend, und endlich einer schwarzen humusartigen Substanz stikstoffhaltiger Natur, welche, in Kali fast unauflöslich, das Product der verschiedenen Einwirkungen von Säuren und Alkalien war.

Die Untersuchung dieser Rükstände zeigt, daß durch doppelte Wirkung von Wärme und Kalkerde beim Läutern des Rübensaftes gefällt wurden:

1) O alsaurer Kalk,

2) phosphorsaurer Kalk,

3) eine dem Eiweiß ähnliche Substanz,

4) eine leimartige stikstoffhaltige Substanz,

5) ein Fett in Form von Kalkseife.

Pektinsäure konnte ich in diesen Niederschlägen nicht finden, was mit den Untersuchungen von Braconnot übereinstimmen würde, nach welchem der Rübensaft kein Pektin, wohl aber die Zellen der Rübe solches enthalten. Da bei der Fabrication im Großen aber stets auch Rübenstükchen und Zellen mit in den Saft übergehen, so dürfte sich in den Niederschlägen wohl auch pektinsaurer Kalk vorfinden. Bei der Anwesenheit der auflöslichen stikstoffhaltigen Substanzen ist es jedoch kaum möglich, die Pektinsäure zu isoliren.

Es schien mir nicht uninteressant, die Menge der fremden organischen Substanzen zu bestimmen, welche im Safte enthalten sind, |138| namentlich aber, welche Mengen durch Kalk fällbar sind und welche durch dieses Agens nicht gefällt werden.

Eine gewogene Menge Rübensaft wurde zu diesem Zwek mit einer Auflösung von reinem Zukerkalk21) versezt und bis zum Kochpunkte erhizt, die gebildeten Niederschläge abfiltrirt, getroknet und gewogen. Die übrig bleibende Flüssigkeit wurde mittelst Essigsäure schwach sauer gemacht und mit drittel-essigsaurem Bleioxyd versezt. Die gefällte Bleiverbindung wurde ebenfalls abfiltrirt, getroknet und gewogen.

Die Niederschläge wurden im Tiegel verbrannt und aus dem Verluste, so wie der Kohlensäure des kohlensauren Kalkes22), die Menge der organischen Substanzen berechnet.

Es ergab sich aus zwei Versuchen:

Textabbildung Bd. 089, S. 138

Die Flüssigkeiten, aus denen diese Substanzen gefällt sind, enthalten jedoch noch andere, denn salpetersaures Queksilberoxyd fällt daraus noch mehr.

Die Resultate der bis daher angeführten Versuche überzeugten mich, daß im Rübensafte die fremden organischen Substanzen, welche bisher überhaupt mit dem Namen Eiweiß bezeichnet wurden, aus einer Reihe von Substanzen bestehen, welche zwar stikstoffhaltiger Natur sind, aber in ihren Eigenschaften wesentlich von denen des Eiweißes abweichen. Im Allgemeinen kam ich bei verschiedenen Rüben aus verschiedenen Gegenden und Boden zu demselben Resultate, nur fand ich die Verhältnisse, in denen diese vier Substanzen vorkommen, sehr variirend. Diese verschiedenen Mengenverhältnisse bei verschiedenen Rüben kann man bei der Fabrication im Großen sehr leicht beobachten, denn die Kalkzusäze bei der Läuterung richten sich größtentheils darnach. Je nach dem Zustande der Rüben, in welchem sie sich befinden, können sogar eine oder zwei der vorerwähnten Substanzen ganz fehlen. Aus Saft von sehr stark gekeimten Rüben läßt sich kein Eiweiß mehr durch Kochen coaguliren, der Saft enthält dann |139| gewöhnlich auch die Substanz nicht mehr, welche sich an der Luft oxydirt und färbt. Es ist aber gewiß, daß diese Substanzen vorher in der Rübe waren. Offenbar hat sich das Eiweiß verändert und zwar zu einem Körper, der mit Kalk Verbindungen eingehen kann, weßhalb solcher Rübensaft oft die doppelten Kalkdosen zur Fällung erfordert, als dieß bei Saft von ungekeimten Rüben der Fall ist; es findet sich aber auch in solchem Safte eine größere Menge durch Kalk nicht fällbarer organischer Körper vor. Es scheint demnach, als ob durch den Vegetationsproceß die beschriebenen Substanzen wesentlich modificirt werden und eine Reihe von Veränderungen durchlaufen, bis sie geeignet sind, zur Ernährung der neuen organischen Gebilde mitzuwirken.

Der Keimungsproceß ist es aber nicht allein, welcher solche Veränderungen hervorbringt. Dieselben Erscheinungen zeigen sich bei gewissen Rüben, welche die Eigenschaft zeigen, sehr leicht in Fäulniß überzugehen.

Das genauere Studium dieser Körper ist gewiß von großer Wichtigkeit, denn, wie ich weiter unten zeigen werde, spielen diese eine sehr wichtige Rolle in der Zukerfabrication.

2. Der Ammoniakgehalt der Runkelrübe.

Es ist eine sehr bekannte Erscheinung, daß beim Läutern des Rübensaftes, so wie beim Abdampfen desselben, bedeutende Mengen Ammoniak frei werden, weßhalb allgemein angenommen wird, daß in dem Rübensafte Ammoniaksalze enthalten sind. Die Menge des bei diesen Operationen sich entwikelnden Ammoniaks ist in der That nicht unbedeutend, es ist mir aber stets aufgefallen, daß, wenn kalter Rübensaft mit Kalk versezt wird, auch keine Spur davon zu erkennen ist.

Auch jezt versuchte ich wiederholt, kaltem gepreßtem Rübensaft oder Rübenbrei Kalilösung zusezend, mich von der Gegenwart von Ammoniak zu überzeugen, allein vergebens. Ein Umstand bestimmte mich noch besonders die Sache näher zu untersuchen. Wenn ich nämlich durch Kalk geläuterten Rübensaft stark alkalisch machte und denselben anhaltend kochte, hörte nach einiger Zeit die Ammoniakentwikelung auf; wurde aber die Flüssigkeit in dem Kolben, worin dieß geschah, sich circa 12 Stunden selbst überlassen, so war bei wiederholtem Kochen wieder Ammoniakbildung bemerkbar; dieß wiederholte ich öfters und fand stets, daß wenn Tags zuvor kein Ammoniak mehr vorhanden war, den andern Tag beim Kochen sich neue Mengen entwikelten.

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Da mich meine vorhergehenden Versuche von der Menge stikstoffhaltiger Substanzen, welche in dem schon mit Kalk behandelten Safte noch vorhanden sind, überzeugten, ferner die Bildung des Ammoniaks in dem oben erwähnten Versuche aufmerksam machte, kam ich auf die Vermuthung, ob überhaupt das frei werdende Ammoniak nicht ein Product von der Einwirkung der Alkalien auf die stikstoffhaltigen Substanzen des Rübensaftes seyn könnte.

Wenn Rübensaft, Rübenbrei oder Rübenschnitte kalt mit verdünntem Kali oder Kalkmilch versezt werden, konnte ich bei der gewöhnlichen Temperatur durch keines der gewöhnlichen Reagentien Ammoniakentwikelung entdeken; wird das Gemenge erhizt, so zeigen sich die ersten Spuren von Ammoniak erst in einer dem Kochpunkte nahen Temperatur. Bei der oft stundenlang beim Kochen anhaltenden Ammoniakentwikelung war es wirklich auffallend, daß bei gewöhnlicher Temperatur gar keines und unter dem Kochpunkte nur so wenig Ammoniak frei wurde, da doch die Ammoniaksalze in der Kälte so gut wie in der Wärme von Alkalien zerlegt werden.

Um jedoch bestimmter die Abwesenheit von Ammoniak bei gewöhnlicher Temperatur nachzuweisen, nahm ich 296 Gr. Rübensaft von 9½° B. vor, versezte denselben in einem Kolben mit Kalkmilch im Ueberschusse und leitete durch dieses Gemenge ungefähr während 12 Stunden einen Wasserstoffstrom, welcher endlich seinen Weg durch einen Kugelapparat mit Salzsäure nahm, um Ammoniakdämpfe, die er aus der Flüssigkeit aufnehmen konnte, dort abzugeben. Diese Salzsäure, mit Platinchlorid vermischt, wurde im Wasserbade zur Trokne abgedampft und dann mit absolutem Weingeist behandelt. Es hatten sich bei diesem Versuche Spuren von Platinsalmiak gebildet.

Bei einem zweiten Versuche erhizte ich eine gleiche Menge desselben Rübensaftes mit Kalkmilch bis zum Kochen und wiederholte nach der Abkühlung der Flüssigkeit den vorigen Versuch auf dieselbe Art, erhielt aber nur wenig mehr Platinsalmiak, dessen Menge 3 Mgr. betrug.

Die Menge Platinsalmiak war bei beiden Versuchen so gering, daß ich vermuthen konnte, das Ammoniak könne auch während der Manipulation aus der Luft aufgenommen worden seyn, oder die Salzsäure war nicht rein, denn Reiset hat uns gezeigt, daß dieses Verfahren der Ammoniakbestimmung leicht Fehler im Gefolge haben kann, wenn die Versuche nicht mit aller Sorgfalt angestellt werden. Ich wandte daher bei einem dritten Versuche anstatt Rübensaft bloß ausgekochtes destillirtes Wasser unter den vorigen ganz gleichen Umständen an. Die abgedampfte und mit Platinchlorid versezte Salzsäure |141| hinterließ ebenfalls Spuren von Platinsalmiak, deren Menge der im ersten Versuche gleich kam.

Ich glaubte aus diesen Versuchen schon unmittelbar auf die Abwesenheit von Ammoniaksalzen schließen zu können; ich wollte aber, um wo möglich noch mehr Beweise für diese Ansicht zu stellen, untersuchen, wie viel Ammoniak sich aus einer Menge Saft, wie die vorhin in Arbeit genommene entwikelt.

Zu dem Ende wurden 296 Gr. Saft von 9½° B., von Rüben desselben Akers herrührend, bis zum Kochen erhizt und mit Kalkmilch im Ueberschusse versezt, wodurch alle durch Kalk und Wärme fällbaren Substanzen entfernt wurden. Sobald die Fällung geschehen war, wurde die Masse möglichst schnell abgekühlt, um Verlust an Ammoniak zu vermeiden, filtrirt und die Niederschläge mit ausgekochtem kaltem Wasser ausgewaschen. Die klare Flüssigkeit zeigte nun 6½° B. Diese wurde, in einem Kolben erhizt, im Kochen erhalten und die Dämpfe in mehreren mit einander in Verbindung stehenden kleinen Flaschen, auf deren Boden sich Salzsäure befand, condensirt. Nach 1½stündigem Kochen schien die Flüssigkeit kein Ammoniak mehr zu geben, weßhalb die Arbeit unterbrochen, der Inhalt der Condensationsgefäße mit Chlorplatin vermischt, im Wasserbade abgedampft und mit absolutem Weingeist behandelt wurde. Die Menge des erhaltenen Chlorplatins betrug 0,944 Gr.

Die Flüssigkeit war etwas trübe geworden, sie hatte sich etwas gefärbt, und doch kaum mehr, als durch die Concentration erklärt werden konnte; es hatte sich ein weißer Niederschlag gebildet. Nach 12stündigem Stehen nahm ich das Kochen derselben Flüssigkeit wieder vor, wobei wieder Ammoniak sich entwikelte, welches sich in 0,346 Platinsalmiak vorfand. Die ganze Menge Platinsalmiak betrug also 1,290 Gr., welche gleich ist 0,099 reinem Ammoniak.

Eine solche Menge hatte ich nicht erwartet, sie überzeugte mich aber nur um so mehr von meiner Ansicht, daß das Ammoniak, welches bei der Fabrication auftritt, das Product von der Einwirkung der Alkalien auf gewisse stikstoffhaltige Substanzen ist, welche weder durch Kochen noch durch Kalk fällbar sind. Wenn ich eine Menge von Salmiak, welche dem dritten Theile des gefundenen Ammoniakgehaltes entsprach, mit 296 Gr. einer Zukerauflösung von 9½° B. vermischte und Kalkmilch oder Kalilauge zusezte, so konnte durch den Geruch sowohl als durch einen mit Salzsäure benezten Glasstab Ammoniak sehr deutlich wahrgenommen werden.

Säuren bringen dieselbe Erscheinung hervor. Wenn ich nämlich Rübensaft mit verdünnter Salzsäure längere Zeit gekocht hatte und die Flüssigkeit dann mit Kali im Ueberschusse versezte, so war eine |142| deutliche Ammoniakentwikelung bei gewöhnlicher Temperatur bemerkbar, während dieß vor dem Versuche nicht der Fall war. Die Substanz, welche in Berührung mit Alkalien und Säuren sich so leicht zerlegt, ist in Weingeist von 83 Proc. löslich, denn werden getroknete Rüben mit diesem ausgezogen, so entwikelt die weingeistige Lösung sowohl durch Kochen mit Alkali, als auch nach längerem Kochen mit verdünnter Salzsäure und nachherigem Behandeln mit Kali bei gewöhnlicher Temperatur Ammoniak.

Die Zersezung von stikstoffhaltigen Körpern beim Kochen mit kaustischen Alkalien oder Säuren, wobei Ammoniak gebildet wird, ist bekannt23) doch tritt bei diesen Körpern eine ähnliche Zersezung bloß bei Anwendung sehr concentrirter Alkalien ein. Wenn ich das durch Kochen gefällte Eiweiß des Rübensaftes mit verdünnten Alkalien unter denselben Umständen wie in den früheren Versuchen längere Zeit kochte, konnte ich keine Ammoniakbildung wahrnehmen, eben so wenig, wenn ich die oxydirbare stikstoffhaltige Substanz einer ähnlichen Behandlung unterwarf. Dieser Fall kann jedoch nicht gegen meine Ansicht sprechen, da die Verbindung, welche mir Ammoniak lieferte, eine losere seyn kann, eine in Veränderung begriffene. Ueberhaupt sind die stikstoffhaltigen Körper der Pflanzenwelt noch zu wenig untersucht, um zur Bestätigung meiner Ansicht nicht analoger Fälle zu bedürfen.

Die Anwesenheit von Ammoniaksalzen in der Rübe scheint mir demnach sehr problematisch, wenigstens rührt der größte Theil des bei der Rübenzukerfabrication auftretenden Ammoniaks von einer Zersezung her, wie ich sie beschrieben. Ueberhaupt dürften die Resultate dieser Untersuchung dazu dienen, ähnliche Versuche mit anderen Pflanzen vorzunehmen, in welchen das Vorhandenseyn von Ammoniaksalzen angenommen wird, ohne Zweifel, weil die untersuchten Theile durch Kochen mit Alkalien Ammoniak entwikeln.24)

3. Die unorganischen Bestandtheile.

Der Gehalt der Rübe an Salzen ist bekannt, ich fand jedoch über die Mengen, welche darin vorkommen, so wenig aufgezeichnet, daß ich auch in dieser Hinsicht verschiedene Rübensorten untersuchte. Ich bestimmte die Mengen ganz einfach durch Einäschern. Diese Methode kann jedoch durchaus nicht genau seyn, denn man erhält in der Asche theilweise bloß die Basen, während die organischen Säuren, |143| auch Salpetersäure, zersezt werden. Die Aschenmenge wird also stets geringer ausfallen, als der wahre Gehalt an Salzen in der Rübe beträgt. Ich hatte versucht, die Menge der Salze in dem Zustande, wie sie in der Rübe enthalten sind, zu bestimmen, indem ich eine gewogene Menge Rübenbreies mit Hefe in Gährung versezte, um den Zuker zu zerstören. Die daraus erhaltene Flüssigkeit enthielt zwar keinen Zuker mehr, wohl aber eine solche Menge fremder organischer Substanzen, daß an eine quantitative Bestimmung der Salze gar nicht zu denken war.

Mittelst Einäscherung getrokneter Rübensubstanz wurden folgende Resultate erhalten:

Textabbildung Bd. 089, S. 143

Hienach berechnet sich der Aschengehalt für 100 Theile trokene Substanz:

1) 5,55
2) 14,20
3) 4,92
4) 3,77.

Eine quantitative Untersuchung der einzelnen Bestandtheile der Aschen habe ich nicht vorgenommen. Da diese nach dem Boden, auf dem die Rüben gewachsen, sehr verschieden sind, so hat eine solche Untersuchung keinen allgemeinen Werth.

70–80 Proc. vom Gewicht der Aschen sind auflöslich in Wasser; eine solche Auflösung besteht zum größten Theile aus kohlensaurem, ferner schwefelsaurem, salzsaurem und phosphorsaurem Alkali. Der in Wasser unlösliche Theil der Asche besteht aus kohlensaurem und phosphorsaurem Kalk, Eisenoxyd und Kieselerde.

In der Rübe 2) fanden sich große Mengen von salpetersaurem Kali, dessen Anwesenheit sich nicht nur beim Verkohlen durch eine lebhafte Verbrennung erkennen ließ, sondern ich erhielt es sogar in Krystallen, wenn der Zuker des Saftes durch Gährung mittelst Hefe zerstört und die Flüssigkeit abgedampft wurde. Mit dem leztern Verfahren erhielt ich bei den anderen Rübensorten keine Spuren von Salpeter.

Noch war wichtig zu wissen, ob der größere Theil der Salze im Safte oder in der Holzfaser der Rübe sich befindet.

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Indem ich von derselben Rübe einen getrokneten gewogenen Theil einäscherte, einen andern in Brei verwandelte, den Saft mit kaltem Wasser auslaugte, den Rükstand troknete und ebenfalls einäscherte, erhielt ich bei Anwendung gleicher Mengen aus der getrokneten Faser stets weniger Asche als aus der getrokneten Rübenmasse, und zwar eine Asche, die größtentheils unlöslich in Wasser war. Es geht daraus hervor, daß der Saft der Rübe den größten Theil der auflöslichen Salze enthält.

So unvollständig die vorstehende Untersuchung über den Salzgehalt der Rüben ist, so genügt sie doch, um zu zeigen, wie wenig dieser vernachlässigt werden kann, denn die Menge der Salze übersteigt nach den angegebenen Analysen selbst bei den besten Rübensorten, wie 1, 3 und 4, noch jedenfalls 1 Proc. vom Gewicht der Rübe, wenn man nämlich die Basen mit den Säuren sich verbunden denkt als Salze, wie sie in der Rübe existiren.

4. Der Zuker.

Zur Beantwortung der Frage, ob in der Rübe bloß Rohrzuker Vorhanden, oder ob ein Theil des unkrystallisirbaren Zukers, welcher bei der Fabrication stets erhalten wird, schon in der Rübe fertig gebildet enthalten ist, wiederholte ich die Versuche, welche Pelouze, Péligot, Braconnot und Andere zu diesem Zweke angestellt haben.

Nach Pelouze25) behandelte ich eine gewogene Menge feiner Rübenschnitte mit Weingeist von 83 Proc. und dampfte die gewonnene weingeistige Zukerlösung unter der Luftpumpe ein. Anstatt Rübenschnitten wählte ich in einem andern Versuche Rübenbrei, ich erhielt aber stets eine dunkel gefärbte Masse, welche nur schwer zum Krystallisiren zu bringen war; mit absolutem Weingeist legte ich einen Theil der Krystalle zwar troken, aber rein und weiß konnte ich sie nie erhalten, sie waren sogar nicht rein genug, um den Zuker quantitativ zu bestimmen, dem unverkennbar Salze und andere fremde Materien beigemischt waren, welche mit einem Theile des Zukers eine schmierige Masse bildeten. Mein weingeistiger Auszug färbte sich an der Luft augenbliklich und wurde tintenartig von feinen schwarzen Flökchen, welche die oben beschriebene oxydirbare Substanz waren. Dieß ließ sich zwar durchs Filter trennen, die Auflösung wurde aber doch nicht farblos und enthielt nicht wenig fremde Substanzen, welche beim Abdampfen eine schmierige gefärbte Masse mit einem Theile des Zukers bildeten.

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Ein etwas günstigeres, doch nicht genügendes Resultat gab mir Péligot's Methode, die getrokneten und gepulverten Rüben mit Weingeist von 83 Proc. auszulaugen, allein ich erhielt stets nur schmierige Zukerkrystalle mit unverkennbarer Einmengung von Salzen und anderen organischen Substanzen, so daß mir keine dieser Methoden geeignet scheinen konnte, die Frage über das alleinige Vorhandenseyn von Rohrzuker zu lösen.

Braconnot, welcher die Péligot'sche Methode zu demselben Zwek anwandte, hat auch nie reine Zukerkrystalle erhalten können und zieht deßhalb die Annahme von Péligot über das Alleinvorhandenseyn des Rohrzukers in der Rübe in Zweifel. Befremdend bleibt mir immer, auf welche Weise diese Chemiker die Salze, deren Menge, wie ich gezeigt, nicht unbedeutend ist, abgeschieden haben, da diese in Weingeist von 83 Proc. nicht absolut unlöslich sind und nothwendig die Krystallisation des Zukers beeinträchtigen mußten. Oder sollten die französischen Rüben weniger Salze enthalten als unsere deutschen?

Dieselben Methoden, mittelst welcher die besprochene Frage gelöst werden sollte, werden auch angewandt, den Zukergehalt der Rübe quantitativ zu bestimmen. Aus den eben erwähnten Gründen aber sind sie nicht genügend, wenigstens gelang es mir bei keinem meiner Versuche, den Zuker weiß, troken und ohne einen unkrystallisirbaren schmierigen Rükstand zu erhalten. Pelouze mit der Annahme, daß bloß Rohrzuker in der Rübe existire, bestimmte mit der durch Gährung erzeugten Weingeistmenge den Zuker in der Rübe. Ich selbst habe keine vergleichenden Versuche angestellt, diejenigen aber, welche diese Methode anwandten, erhielten bei einem und demselben Material bei verschiedenen Versuchen auch verschiedene Resultate. Da diese Methode nur unter der Hand eines sehr sorgfältigen Experimentators genaue Resultate erwarten läßt, so dürften die vorhergehenden Methoden, troz ihrer Mangelhaftigkeit, für die Praxis den Vorzug verdienen, weil sie einfacher sind und so große Fehler nicht leicht möglich machen, wie dieß bei der Methode mittelst Gährung der Fall seyn kann.

Die Abwesenheit eines unkrystallisirbaren Zukers in der Rübe hat nun vor kurzer Zeit Pelouze26) mittelst der Kupferprobe27) nachzuweisen gesucht.

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Ich stellte dieselben Versuche mit Saft verschiedener Rüben, geleimten und ungekeimten, an und erhielt nie eine Reaction auf unkrystallisirbaren Zuker, wodurch ich die Versuche von Pelouze vollständig bestätigt fand. Es wäre aber doch noch wichtig, eine größere Menge Versuche mit verschiedenen Rüben von verschiedenem Boden und von verschiedenem Zustande in dieser Richtung zu machen, ob selbst bei saurer Reaction des Saftes und bei sehr stark ausgewachsenen oder angefaulten Rüben doch kein unkrystallisirbarer Zuker in der Rübe präexistirt. Alle Rüben, mit welchen ich operirte, enthielten nach der Kupferprobe bloß Rohrzuker, ob sich gleich unter diesen gekeimte und angefaulte befanden. Diese Erscheinung ist um so auffallender, als die Erfahrung im Großen eine große Menge unkrystallisirbaren Zukers in der Rübe vorhanden erwarten läßt.

Meine Untersuchungen haben den bisherigen Analysen der Runkelrüben demnach Folgendes hinzuzufügen:

Der Rübensaft enthält eine Reihe von stikstoffhaltigen Substanzen, welche bisher nicht näher bezeichnet, sondern unter dem allgemeinen Namen vegetabilisches Eiweiß zusammengefaßt wurden; sie lassen sich sowohl in ihren physischen Eigenschaften als in ihrem Verhalten gegen verschiedene Reagentien unterscheiden:

1) als wirkliches Eiweiß, durch Kochen coagulirbar;

2) eine stikstoffhaltige, im Rübensafte aufgelöste Substanz, welche aus der Luft begierig Sauerstoff aufnimmt und als unlösliche schwarze Substanz auftritt;

3) eine stikstoffhaltige leimartige Substanz, durch Kalkwasser fällbar;

4) eine stikstoffhaltige Materie, durch Bleiacetat fällbar und durch Kochen mit verdünnten Alkalien leicht zersezbar.

Außer diesen vier Substanzen finden sich noch stikstoffhaltige, durch salpetersaures Queksilberoxyd fällbare Substanzen vor, die nicht näher untersucht sind.

In der Runkelrübe existiren keine Ammoniaksalze. Das Ammoniak, welches bei der Fabrication im Großen sich in so großer Menge entwikelt, ist das Product einer Zersezung, hervorgebracht |147| durch die Einwirkung der Alkalien auf einige stikstoffhaltige Materien des Rübensaftes.

Bestätigt habe ich Pelouze's Versuche, deren Resultate die Ansicht feststellen, däß in der Rübe bloß Rohrzuker existirt.

Ich habe schon an seinem Orte darauf aufmerksam gemacht, wie die große Menge von Salzen im Rübensafte Aufmerksamkeit verdient. Um diese noch mehr auf diesen Bestandtheil der Rübe hinzulenken und überhaupt zu zeigen, mit wie vielen fremden Substanzen der Zuker im Rübensafte gemengt vorkommt, habe ich die Verhältnisse für 100 im Rübensafte enthaltene feste Bestandtheile berechnet und folgendermaßen zusammengestellt:

I. II.
Zuker 83,58 86,28
fremde organische Substanzen, durch Kalk fällbar 7,98 7,52
Bleiacetat fällbar 0,73 0,95
Salze und Salzbasen 7,71 5,25
––––––––––––––
100,00 100,00.

Diese Zahlen habe ich bei zwei Runkelrüben, welche zu den besseren gehören, gefunden; jedoch werden sie nicht das wahre Verhältniß angeben, da noch eine nicht unbedeutende Anzahl anderer fester Substanzen im Rübensaft enthalten sind, deren nähere Bestimmung hier fehlt. Namentlich wird der wirkliche Gehalt an Salzen sich stets höher berechnen, als hier angegeben ist, weil durch das Einäschern die organischen Säuren zerstört wurden. Daher kommt es auch, daß man stets einen nicht unbedeutenden Gewichtsverlust erhält, wenn man aus der getrokneten Rübe mittelst Weingeist den Zukergehalt berechnet, aus dem Safte derselben Rübe die stikstoffhaltigen Substanzen und durch Einäschern die Salze.

Annähernd können jedoch diese Analysen vor der Hand genügen, um wenigstens zu zeigen, daß eine Menge fremder Substanzen im Rübensaft enthalten sind, die nothwendig einen wesentlichen Einfluß auf die Fabrication üben müssen.

Die Zusammensezung der Rübe wird stets nach Boden und klimatischen Verhältnissen variiren.

Es wird aus dieser Arbeit über die Runkelrübe hervorgehen, wie viel hier noch zu untersuchen ist, namentlich wünschte ich die Aufmerksamkeit der Chemiker durch diese Arbeit auf nähere Untersuchung der von mir nur unvollständig charakterisirten stikstoffhaltigen Substanzen hinzulenken, deren genaue Kenntniß nicht nur für die Zukerfabrication, sondern auch für die Wissenschaft von Interesse seyn muß.

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II. Verhalten reiner Zukerlösungen unter verschiedenen Einflüssen.

Sowohl bei der tropischen als inländischen Zukerfabrication wird der Zuker der ausgepreßten oder durch Auslaugung gewonnenen Säfte nur zum Theil in seinem ursprünglichen Zustande, d. h. als Rohrzuker, erhalten. Schon ehe man mit Bestimmtheit nachgewiesen hatte, daß sowohl im Zukerrohr als in der Runkelrübe bloß Rohrzuker existirt, erkannte man, daß ein großer Theil der sogenannten Melasse der Zukerfabrikanten einer Veränderung des Rohrzukers unter verschiedenen Einflüssen während der fabrikmäßigen Darstellung zuzuschreiben ist.

Die bald eintretende Gährung bei ausgepreßten zukerhaltigen Pflanzensäften, eine bei der Zukerfabrication in den Tropen gewöhnliche Erscheinung, beweist die Einwirkung der in diesen Säften enthaltenen stikstoffhaltigen Substanzen, denn nur diese sind nach den jezigen Erfahrungen im Stande, diejenigen Veränderungen zu bewirken, welche mit dem Namen Gährung bezeichnet werden.

Die Beobachtung, daß aus einer Zukerlösung nach anhaltendem Kochen nur ein Theil wieder als krystallisirbarer Zuker erhalten werden kann, bezeichnet als einen weiteren Einfluß die Wärme.

Es unterliegt keinem Zweifel, daß in der That solche Einflüsse dem Fabrikanten seine Ausbeute schmälern; ich bezweifle aber, daß sie richtig beurtheilt worden sind, und doch sind nur bei richtiger Beurtheilung derselben Verbesserungen in der Fabrication möglich.

Zu diesem Zwek mußten Versuche im Kleinen angestellt werden.

Diese stellte ich an, indem ich Lösungen von reinem Zuker allen den Einflüssen auszusezen suchte, welchen der Zuker in den Säften und überhaupt während der ganzen Fabrication unterworfen seyn kann.

Den Grad der Zersezungen, welche ich bei der Einwirkung verschiedener Agentien auf den Rohrzuker beobachtete, war mir nicht möglich, genau zu bestimmen bei den unzureichenden Hülfsmitteln der Chemie, die neugebildeten Zukerarten von dem noch unveränderten Rohrzuker zu trennen und quantitativ zu bestimmen. Zwar ist in neuerer Zeit die Polarisation des Lichts angewandt worden, sowohl zur quantitativen Bestimmung mehrerer Zukerarten in einer Auflösung, als auch zur gradweisen Beobachtung von der Veränderung des Zukers unter verschiedenen Einflüssen. Ich wandte diese Methode nicht an, weil sie mir nur zu einigen wenigen Beobachtungen von Nuzen seyn, für den größeren Theil aber gar nicht dienen konnte, und weil ich überhaupt die Genauigkeit ihrer Resultate für |149| die vorliegenden Fälle sehr in Zweifel ziehe aus Gründen, auf welche ich im Verlaufe zurükkommen werde. Die Ergebnisse dieser Methode28) habe ich jedoch aus den Arbeiten von Ventzke und Soubeiran29) stets zur Vergleichung mit den meinen benuzt.

1. Einfluß der atmosphärischen Luft auf reine Zukerlösungen bei gewöhnlicher Temperatur.

Zuker in reinem destillirtem Wasser aufgelöst kann in verschlossenen Gefäßen wochenlang aufbewahrt werden, ohne daß er sich verändert hätte; läßt man dagegen eine Auflösung von circa 10° B. in einem Becherglase vor Staub geschüzt, der Luft ausgesezt, so finden sich nach drei Tagen schon Spuren von verändertem Zuker, welche sich von Tag zu Tag mehren. Diese Beobachtung ist früher schon gemacht worden, und man schrieb die Veränderung im zweiten Falle den organischen Substanzen zu, welche stets die Luft erfüllen. So viel Wahrscheinliches diese Ansicht für sich hat, so scheint doch fast, als habe die atmosphärische Luft unmittelbar auch Antheil an dieser Veränderung, denn reine Zukerlösungen, denen große Berührungsflächen mit der Luft geboten werden, verändern sich in sehr kurzer Zeit. Folgender Versuch wird dieß zeigen.

Ich füllte nämlich einen Glascylinder, der unten und oben offen war, mit Glasscherben auf Art eines Säuerungsgefäßes bei der Schnellessigbereitung und ließ eine reine Zukerauflösung von 10° B., deren Reinheit vorher mittelst der Kupferprobe untersucht wurde, langsam über diese Glasscherben so träufeln, daß ungehinderter Luftzutritt stattfinden konnte. Die unten abfließende Flüssigkeit wurde immer wieder oben aufgegossen. Die Temperatur der umgebenden Luft war 15° R. Schon nach 6stündiger Arbeit hatten sich Spuren von Zuker verändert, denn bei Zusaz von schwefelsaurem Kupferoxyd und Kali wurde Kupferoxydul ausgeschieden. Diese Veränderung nahm rasch zu, und nach 36stündiger Operation war die Zersezung so weit fortgeschritten, daß beim Abdampfen unter der Luftpumpe anfangs gar keine und erst nach vielen Versuchen eine spärliche Krystallisation erhalten wurde.

Die Flüssigkeit war bei diesem Versuch ungefärbt geblieben, hatte sich aber etwas getrübt.

Sey es der Einfluß des Sauerstoffs der atmosphärischen Luft oder der von organischen Körpern, so geht aus diesem Versuche doch hervor, daß vielfache Berührung mit der atmosphärischen Luft reine Zukerlösungen verändern kann.

|150|

2. Einfluß der Wärme auf reine Zukerlösungen beim Kochen.

Eine Lösung von reinem Zuker, anhaltend gekocht oder einer Temperatur über dem Kochpunkte des Wassers ausgesezt, zersezt sich, wie von mehreren beobachtet worden ist; sie verliert ihre Krystallisationsfähigkeit. Es bilden sich hiebei mehrere neue Producte, unkrystallisirbarer Zuker, von einigen Syrupzuker genannt und als eigenthümliche Zukerart bezeichnet, Ameisen- und Essigsäure30), Ulmin, Ulminsäure und andere nicht untersuchte Substanzen.

Diese Veränderungen und Metamorphosen unter Einfluß von Wasser und Wärme gehen jedoch äußerst langsam vor sich. Zur deutlichen Wahrnehmung der Veränderung einer Zukerlösung beim Kochen gehört eine mehrere Stunden anhaltende Einwirkung. Viele Erfahrungen im Großen ließen mich an der fast allgemein angenommenen Ansicht, als ob der größte Theil der bei der Fabrication erhaltenen Melasse durch Wärme zerstörter Zuker sey, zweifeln. Die früher angestellten Versuche, wo Zukerlösungen 24 Stunden und länger gekocht wurden, konnten für die Praxis nicht maaßgebend seyn; ich stellte daher folgenden Versuch mehrmals an.

Eine Auflösung reinen Zukers von 25° B. kochte ich in einer offenen Schale bei einem Versuch 1 Stunde, bei einem anderen 1½ und 2 Stunden lang, und zwar so, daß das verdampfte Wasser jedesmal erst dann wieder ersezt wurde, wenn die Temperatur der kochenden Masse bis auf 110–112° C. gestiegen war. Selbst nach 2stündigem, so vorgenommenem Kochen hatte sich die Masse durchaus nicht gefärbt; unter der Luftpumpe der Krystallisation überlassen, war dieselbe sehr reichlich; der flüssige Theil, von den Krystallen getrennt, bildete nach einiger Zeit eine trokene Masse. Zersezung hatte übrigens doch stattgefunden, denn die Kupferprobe zeigte Spuren von unkrystallisirbarem Zuker an und, mit Kalkwasser erhizt, färbte sich die Flüssigkeit gelblich. Dieser Versuch, öfter vorgenommen, gab stets dasselbe Resultat. Wird das Kochen der Zukerlösung in einem Kolben vorgenommen, so ist bei gleicher Zeitdauer der Einwirkung von Hize der Zuker im Kolben mehr verändert als der in der Schale. Woher dieß kommt, ist schwer zu bestimmen, denn man könnte eher annehmen, daß bei dem leichten Zutritt der Luft beim Kochen in der Schale der umgekehrte Fall eintreten würde. Vielleicht rührt dieses andere Verhalten beim Kochen im Kolben von dem zurükfließenden Condensationswasser her, welches selbst mit Spuren von Ameisensäure, die nicht durch Reagentien zu erkennen sind, die Zersezung des Zukers befördert.

|151|

Daher mag es auch kommen, daß Soubeiran bei seinen Untersuchungen nach 2 — 3stündiger Einwirkung von Kochhize merklich Zersezung nachwies.

Sehr leicht läßt sich bei längerem Kochen von Zukerlösungen wahrnehmen, daß die Zersezung des Zukers bei längerer Einwirkung rascher fortschreitet, als dieß zu Anfang der Arbeit der Fall war, ohne Zweifel, weil die durch die erste Einwirkung gebildeten Producte die Zersezung des Zukers mit befördern und, je mehr sich solche bilden, desto mehr die Veränderung beschleunigen.

Nach Soubeiran reagirt durch Kochen zersezte Zukerlösung stark sauer, und in diesem Falle ist die Beschleunigung des Zersezungsprocesses beim Kochen leicht erklärlich. Ich habe nicht beobachten können, daß Zukerlösung, die in einer offenen Schale sehr lange Zeit gekocht wurde, auf Lakmuspapier sauer reagirte; nichtsdestoweniger finden sich saure Producte in der Flüssigkeit, welche beim Zusaze von Alkalien die alkalische Reaction augenbliklich aufheben. Mit Kalkerde versezt entstehen theilweise unlösliche Verbindungen. Die Bildung flüchtiger und nicht flüchtiger saurer Producte ist unwiderlegbar, und daraus folgt unmittelbar, daß sich, wie bei Einwirkung von Säuren auf Rohrzuker, Frucht- und Traubenzuker bilden muß. Deßhalb scheint mir die Annahme, daß eine eigenthümliche Zukerart durch Zersezung des Rohrzukers beim Kochen entsteht, sehr gewagt. Ventzke31) nimmt eine solche an, bezeichnet sie mit dem Namen Syrupzuker und charakterisirt ihn durch seine Eigenschaft, das Licht nicht zu polarisiren. Vergleicht man die Erscheinungen, welche die Veränderungen des Zukers beim Kochen begleiten, mit den Einwirkungen verdünnter Säuren, so findet sich eine große Analogie, denn in beiden Fällen entstehen saure Producte. Es ist deßhalb auch anzunehmen, daß, sobald in der kochenden Zukerlösung saure Producte entstanden sind, diese ihre Wirkung in der Art ausüben, daß sie Frucht- und Traubenzuker neben anderen Producten bilden. Die vollkommene Neutralität der von Ventzke untersuchten Zukermasse kann daher auch darin ihren Grund haben, daß Frucht- und Traubenzuker in dem Verhältniß vorhanden waren, daß ihre entgegengesezte Polarisationsfähigkeit sich gegenseitig aufhob. Eine Trennung oder Isolirung dieser beiden Zukerarten ist bis jezt noch unmöglich, durch Krystallisation sind sie kaum zu trennen.

Um den Einfluß der atmosphärischen Luft auf kochende Zukerlösungen zu beobachten, wurde eine Lösung von 15° B. in einem |152| Kolben gekocht, durch die kochende Flüssigkeit aber fortwährend ein Strom atmosphärischer Luft mittelst eines Aspiranten geleitet.

Der Einfluß der Luft war hier unverkennbar, denn in weniger als 1½ Stunden hatte sich die zukerige Flüssigkeit merklich gefärbt, die Kupferprobe wies eine nicht unbedeutende Zersezung nach, auch erfolgte die Krystallisation des Zukers schwieriger unter der Luftpumpe mit Hinterlassung eines stark gefärbten Syrups, als bei den Versuchen, wo die kochende Zukerlösung der Luft nicht so ausgesezt war, denn beim Kochen in der offenen Schale verhindert die Entwikelung der Dämpfe den Zutritt der Luft.

Aus diesen Versuchen geht hervor, daß die Einwirkung der Wärme beim Kochen von Zukerlösungen unter denselben Umständen und in der Zeitdauer der Kochoperationen im Großen nicht merklichen Einfluß übt, wenn die Zukerlösung rein ist, daß der Einfluß des Sauerstoffs der Luft aber eine Veränderung des Rohrzukers sehr befördert.

3. Verhalten von Zukerlösungen unter dem Einflusse von Alkalien.

Daß Rohrzuker Verbindungen mit Alkalien eingeht, daß er aus diesen Verbindungen in unveränderter Form durch Säuren wieder abgeschieden werden kann, ist bekannt. Für die Zukerfabrication ist die Verbindung mit Kalk besonders wichtig. Obgleich vielseitig nachgewiesen ist, daß der Kalk sich ähnlich den anderen Alkalien gegen Zuker verhält, so herrscht doch noch bei einem großen Theile der Fabrikanten die allgemeine Ansicht, daß große Kalkzusäze in dem zukerigen Pflanzensafte den Zuker zerstören. Zur Bestätigung sowohl dieses Punktes, als auch zur Kenntniß des Verhaltens alkalischer Zukerlösung unter verschiedenen Einflüssen wurden nachfolgende Versuche angestellt.

Ich bereitete mir Zukerkalk durch Digeriren von Zukerlösung mit kaustischem Kalk im Ueberschusse bei gewöhnlicher Temperatur. Ich erhielt so nach dem Filtriren eine mit Kalk gesättigte klare wasserhelle Flüssigkeit, welche ich zu allen folgenden Versuchen benuzte.

Wurde diese Zukerkalkauflösung mit Kohlensäure zersezt, zum Kochen erhizt, um die überschüssige Kohlensäure auszutreiben, und dann die Flüssigkeit durch Filtriren von gebildetem kohlensaurem Kalk getrennt, so erhielt ich beim Abdampfen unter der Luftpumpe ganz reinen Zuker, welcher, aufgelöst, mit der Kupferprobe keine Spur einer Zersezung zeigte.

Einen anderen Theil dieser Zukerkalkauflösung kochte ich während 2 Stunden anhaltend über freiem Feuer, indem ich das verdampfende |153| Wasser beständig ersezte, nach welcher Zeit, mit Kohlensäure zersezt, der Zuker wie im vorigen Versuche auftrat.

Eine Portion Zukerkalkauflösung dampfte ich in einer Porzellanschale über der Lampe unter fortwährendem Kochen ein. Die Temperatur stieg bis zu 120° C. Da die Masse bei diesem Punkte so dik wurde, daß sie nicht mehr gerührt werden konnte, brannte die Masse zum Theil an und gab durch den Geruch die Zersezungsproducte zu erkennen, welche Zuker mit Alkalien bei trokener Destillation liefert. Nach dem Erkalten war die ganze Masse hart, so daß sie gepulvert werden konnte. Ich trennte die weißen Stüke von den gebräunten, welche Zersezung erlitten hatten; die ersteren lösten sich ohne Rükstand in Wasser auf und gaben, mit Kohlensäure zersezt, keine Spur von unkrystallisirbarem Zuker.

Diese beiden Versuche stimmen mit den Resultaten von Soubeiran überein, nach welchem der Zuker in Verbindung mit Alkalien der Einwirkung der Wärme leichter widersteht als reine Zukerlösung.

Wenn eine concentrirte Auflösung von Zukerkalk der Luft längere Zeit ausgesezt wird, so kann der Zuker ebenfalls unverändert abgeschieden werden. Es zeigt sich aber hiebei eine eigenthümliche Erscheinung. Die Masse zieht nämlich nach und nach aus der Luft Kohlensäure an, ohne daß aber kohlensaurer Kalk als Niederschlag abgeschieden würde; die Masse wird endlich gallertartig durchsichtig und troknet unter der Luftpumpe zu einer gummiähnlichen durchsichtigen Masse ein. Versucht man diese in Wasser aufzulösen, so scheiden sich große Mengen von kohlensaurem Kalk aus; derselbe Fall tritt ein, wenn die gallertartige feuchte Masse mit Wasser verdünnt oder erhizt wird.

Es ist zwar bekannt, daß Zukerlösung kohlensauren Kalk aufzulösen vermag, aber diese Mengen sind so gering, daß sie sich nicht mit den jezt gefundenen vergleichen lassen. Wenn ich versuchte, frisch gefälltes Kalkcarbonat in concentrirter oder verdünnter Zuker- oder Zukerkalklösung aufzulösen, so fand ich immer nur Spuren von der Flüssigkeit aufgenommen. Wenn ich in Zukerkalklösung Kohlensäure leitete, so bildete sich augenbliklich ein Niederschlag von kohlensaurem Kalt.

Warum in dem oben angeführten Falle, wenn die Aufnahme der Kohlensäure sehr langsam stattfand, kein kohlensaurer Kalk abgeschieden wird, vermag ich nicht zu erklären. Die Erscheinung ist aber interessant genug, um näher untersucht zu werden.

Concentrirte oder verdünnte Zukerkalklösungen, welche sehr lange der Luft ausgesezt waren, färben sich in der Regel etwas, aber sogar |154| bei weingelber Färbung konnte ich nie zersezten Zuker nachweisen. Die Färbung rührt ohne Zweifel von organischen Substanzen her, die, von Außen zugeführt, durch Kalkerde zersezt wurden.

(Der Beschluß folgt im nächsten Heft.)

Diese Arbeit geht aus dem Laboratorium des Hrn. Prof. Magnus in Berlin hervor, welcher mir alle nöthigen Hülfsmittel zur Disposition stellte. Aufgemuntert durch das Interesse, welches dieser Gelehrte an dem Gegenstande nahm, hatte ich mich auch im Verlaufe der ganzen Arbeit seines Rathes stets zu erfreuen.

|132|

Ich werde in der Folge der Kürze halber diesen Zuker immer mit Rohrzuker bezeichnen.

|133|

Mauny de Mornay, la fabrication du sucre, p. 54, Paris 1837.

|133|

Polytechn. Journal Bd. LXXVII S. 49.

|138|

Ich wandte Zukerkalk an, um gewiß zu seyn, daß kein kohlensaurer Kalk in die Flüssigkeit kommt, welcher das Endresultat unrichtig machen müßte.

|138|

Ich nahm hier an, daß der Kalk nicht durch Verbrennung der Kohle kohlensauer geworden ist, sondern schon vorher bei der Zersezung der organischen Körper durch Wärme, weßhalb ich auch die Kohlensäure als organische Substanz in Rechnung brachte.

|142|

S. Berzelius' Lehrbuch der Chemie Bd. IX. S. 878 und 879.

|142|

S. Liebig's organ. Chemie in ihrer Anwendung auf Agricultur und Physiologie, S. 72 und 73.

|144|

Polytechn. Journal Bd. XLIII S. 53.

|145|

Polyt. Journal Bd. LXXXVI S. 215.

|145|

Diese Probe beruht bekanntlich auf der Eigenschaft mehrerer Zukerarten, das Kupferoxyd zu reduciren und aus der zukerigen Auflösung als Kupferoxydul zu fällen. Da der Rohrzuker nicht reducirend wirkt, wenigstens nicht so schnell, so kann ein Kupferoxydsalz zur Erkennung dienen, oh eine Zukerlösung außer Rohrzuker noch eine andere Zukerart enthält. In einem Cylindergläschen werden der zu untersuchenden Flüssigkeit einige Tropfen schwefelsaures Kupferoxyd und ein Ueberschuß von Kalilösung zugesezt. Es wird kein Kupferoxyd fallen, sondern eine klare blaue Flüssigkeit entstehen, welche lange Zeit unverändert bleibt, wenn bloß Rohrzuker in der Flüssigkeit war. Die geringste Spur einer andern Zukerart ruft die Bildung eines orangegelben Niederschlages von Kupferoxydul hervor,

|149|

Sie ist im polyt. Journal Bd. LXXXIV S. 271 beschrieben. A. d. R.

|149|

Journal für prakt. Chemie Bd. XXV S. 65, Bd. XXVII S. 281, Bd. XXVIII S. 101.

|150|

Soubeiran's früher erwähnte Arbeit.

|151|

Journal für praktische Chemie Bd. XXV S. 75.

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