Titel: Grouven's neue Methode, den Zucker in den Rüben etc. zu bestimmen.
Autor: Grouven,
Fundstelle: 1859, Band 154, Nr. LXVI. (S. 303–309)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj154/ar154066

LXVI. Neue Methode, den Zucker in den Rüben etc. zu bestimmen; von Dr. Grouven.

Aus Stöckhardt's chemischem Ackersmann, 1859, Nr. 3.

Es sind bis jetzt vier Verfahren in Gebrauch, um den Zucker in Rüben oder in zuckerhaltigen Pflanzensäften zu bestimmen. Die von den |304| Chemikern am meisten befolgte Methode beginnt damit, die Rüben in Scheiben zu zerschneiden, um diese in einem bis auf 70º C. erhitzten Luftstrome völlig auszutrocknen. Die getrockneten Scheiben werden dann zu einem gröblichen Pulver zerstoßen und in passenden Apparaten mit Alkohol von 80 bis 85 Proc. so lange extrahirt, als der Alkohol noch Bemerkenswerthes löst. Das Extract wird eingedampft, bei 110º C. getrocknet und als Zucker gewogen. – An dieser Methode ist zu tadeln: 1) das langwierige Trocknen; 2) das noch länger dauernde Extrahiren der Rüben; 3) daß bei noch so lange fortgesetztem Behandeln des Rübenpulvers mit frischen Portionen Alkohol eine vollständige Erschöpfung kaum zu erreichen ist; aus dem vermeintlich erschöpften Rübenpulver löst der Alkohol noch immer kleine Mengen organischer Substanz auf; 4) daß der Alkohol außer Zucker und Fett auch noch andere Rübenbestandtheile auflöst und daher den Zuckergehalt zu hoch angibt. Dieß ist zu erkennen, wenn man das eingedampfte alkoholische Extract mit Wasser aufnimmt und diese Lösung mit Bleioxydlösung versetzt, wodurch ein schwerer Niederschlag von organischen Bleioxydsalzen entsteht. Durch Benutzung eines stärkeren Alkohols von 88–90 Proc. verringert sich zwar dieser Niederschlag, aber die vollständige Extraction wird in dem Maaße auch langwieriger.

Die zweite Methode geht dahin, den Zucker im Safte der Rüben zu bestimmen, indem man annimmt, daß 100 Pfd. Rüben 96 Pfd. Saft enthalten. Ungefähr 30 Grm. dieses durch Zerreiben und Pressen der Rüben erhaltenen Saftes werden mit einem Ueberschüsse von basisch-essigsaurem Bleioxyd gekocht und nach Abscheidung des Niederschlages die Lösung mit Schwefelwasserstoffgas zur Entfernung ihres Bleiüberschusses behandelt. Nachdem nun durch Kochen der vom Schwefelblei getrennten Lösung unter Zusatz einiger Tropfen Schwefelsäure das Schwefelwasserstoffgas ganz entfernt und der Rohrzucker in Traubenzucker übergegangen ist, wird die Lösung durch eine Schicht Knochenkohle filtrirt, welche mindestens 6 Zoll stark seyn muß, um ihr jene Farblosigkeit zu geben, die sie bei der schließlich erfolgenden Titrirung mit einer bestimmten Kupferoxydkali-Lösung besitzen muß. Abgesehen davon, daß diese Methode viel Arbeit erheischt, so will sie auch, um beruhigende Resultate zu gewähren, mit einer Umsicht und Sorgfalt ausgeführt seyn, die von einem Ungeübten gewiß nicht zu erwarten ist.

Die dritte Methode stützt sich auf die Eigenschaft des Zuckers, in Berührung mit Bierhefe, bei einer Temperatur von 20–30º C. sich in Kohlensäure und Alkohol zu spalten. Für je 49 Theile Kohlensäure, welche ein Saft dann entwickelt, enthält er 100 Theile Zucker. Es kommt also darauf an, das entweichende Kohlensäuregas dem Gewichte nach zu |305| bestimmen, wozu eine feine und zugleich starke Waage nothwendig ist. Das Mißliche bei dieser Methode, die sonst leicht ausführbar, besteht darin, daß man kein entscheidendes Kriterium für den Moment der gerade beendigten Gährung des Saftes hat, und daher die Gährung entweder zu früh unterbricht, oder sie controlirt, nachdem sie längst beendigt und die alkoholische Maische in anderweitige Zersetzung übergegangen ist. Je nach der Temperatur, in welcher man den zu prüfenden Zuckersaft gähren läßt, und je nach der Menge der zugesetzten Bierhefe und der Concentration der ganzen Gährflüssigkeit dauert die Gährung 4–8 Tage. Ein Resultat kann also bei günstigster Ausführung nicht rasch erlangt werden. – Diese und ähnliche Methoden, welche wegen ihrer Einfachheit den Interessenten so häufig empfohlen werden, sind es aber, welche, wenn nicht in der Hand des umsichtigen Chemikers, am ehesten zu ganz falschen Resultaten hinführen.

Die vierte Methode erfolgt mittelst des Biot'schen Polarimeters, wobei man den mit Bleioxydlösung gereinigten und geklärten Rübensaft zwischen zwei Nicol'sche Prismen stellt und aus der zu beobachtenden Stärke, womit dann der Saft einen durchfallenden Lichtstrahl polarisirt, auf dessen Gehalt an krystallisirbarem Zucker nach bestimmten Scalen schließen kann. Die Genauigkeit und rasche Vollführung hat diese Bestimmungsmethode besonders in Zuckerfabriken eingebürgert; unter andern Umständen aber dürfte sie wegen der Kostspieligkeit des Polarimeters nur wenig in Gebrauch gelangen.

Die bei obigen drei ersten Methoden angedeuteten Inconvenienzen bewogen mich, nach mehrfachen vergleichenden Versuchen davon abzusehen und anstatt derselben ein Verfahren ins Auge zu fassen, welches sich auf das Verhalten des Rohrzuckers zu Kalkhydrat gründet und bereits von Schatten als Grundlage einer einfachen Zuckerbestimmungsmethode hingestellt worden ist. Die von Schatten gegebenen Vorschriften dürften indessen nicht genügend gewesen seyn, indem die von ihm vorgeschlagene Zuckerbestimmung nicht in allgemeineren Gebrauch gekommen ist. Und doch möchten die Resultate meines näheren Eingehens auf diese Methode die allgemeine Brauchbarkeit derselben zu erreichen geeignet seyn.

Zum Detail der Ausführung übergehend, muß ich vorausschicken, daß der Rohrzucker dem Kalkhydrat gegenüber sich wie eine Säure verhält und sich in bestimmten Gewichtsverhältnissen mit ihm zu einer in Wasser leicht löslichen Verbindung vereint.

Je 45 Theile Rohrzucker binden hiebei genau 7 Theile Calciumoxyd oder Kalk. Da nun der Kalk sich maaßanalytisch mit Schärfe und Leichtigkeit |306| bestimmen läßt, so könnte man aus der Menge des Kalkes den Rohrzuckergehalt einer Lösung ebenfalls genau berechnen.

Digerirt man aber einen zuckerhaltigen Saft mit einem Ueberschüsse von Kalkhydrat und trennt den ungelösten Kalk sammt den unlöslichen organischen Kalkverbindungen von der Lösung, so enthält letztere nicht bloß eine ihrem wirklichen Zuckergehalte entsprechende Kalkmenge, sondern dazu noch diejenige kleine Kalkmenge, welche das Wasser an sich schon auflöst. Diese ist, da 750 Grm. Wasser 1 Grm. Kalk bei 15º C. auflösen, schon zu beträchtlich, um übersehen werden zu dürfen. Bringt man zum Beispiel x Grm. Rohrzucker in ein Zuckerkalkvolum von 75 K. C., so wären darin 7x/45 + 1/10 Grm. Kalk aufgelöst. Bringe ich 3,6 Grm. Rohrzucker, welche in 25 K. C. Rübensaft durchschnittlich enthalten sind, in ein 7 Zuckerkalkvolum von 75 K. C., so sind darin 7/45 . 3,6 + 1/10 = 0,66 Grm. Kalk aufgelöst, was bei der Methode, unter Anwendung dieser Masse, so viel heißt, als daß für je 7 Theile aufgefundenen Kalk 38,2 Theile Rohrzucker in Anrechnung zu bringen seyen.

Zur Prüfung dieses Verhältnisses benutzte ich eine reine Melislösung, deren Zuckergehalt durch Eindampfen und Trocknen des Rückstandes bei 100–110º C. genau bestimmt wurde und per 25 K. C. ungefähr 3,6 Grm. betrug. 25 K. C. dieser Lösung versetzte man in einem enghalsigen Glaskölbchen mit 50 K. C. Normalkalkmilch, ließ das Gemisch 1/2 Stunde unter paarmaligem Umrütteln stehen und filtrirte es in einem bedeckten Trichter. Die zuerst ablaufenden 25 K. C. wurden genommen und mit Normalschwefelsäure auf ihren Kalkgehalt titrirt. So fand ich bei vielfach wiederholten Versuchen, daß auf 7 Theile in Lösung befindlichen Kalk 38 Theile Zucker zu rechnen sind.

Bei diesem Resultate bleibt noch immer die Vermuthung statthaft, daß eine Zuckerlösung kein so großes Lösungsvermögen für Kalkhydrat besitze als reines Wasser, denn der dadurch etwa bedingte geringere Kalkgehalt der Lösung scheint beim Versuche sich ganz ausgeglichen zu haben gegen eine kleine Volumstörung, welche die benutzten 75 K. C. Flüssigkeit dadurch erleiden, daß in ihnen noch überschüssiges Kalkhydrat verbleibt. Man hat daher auf das Volum und die Consistenz der zuzusetzenden Kalkmilch nach Vorschrift wohl zu achten, sonst kann jenes Zahlenverhältniß nicht als richtig garantirt werden.

Anfangs glaubte ich die Zuckerlösung mit Kalkhydrat kochend digeriren zu müssen, aber die bezüglichen Versuche mit reinen Melislösungen sowohl wie mit Rübensaft ließen mich davon abgehen, einestheils weil das Kochen |307| solcher Flüssigkeiten zu umständlichen Correctionen wegen des dabei verdunstenden Wassers nöthigt, anderntheils, weil das Kochen des Rübensaftes mit Kalkhydrat gar nicht nothwendig ist, indem schon bei gewöhnlicher Temperatur der Zucker mit dem Kalk sich rasch und vollkommen verbindet. Nach dem Kochen finde ich sogar, daß die Lösung erheblich weniger Kalk enthält als die bei kalter Digestion bereitete. Eine Erklärung hiefür liegt überhaupt darin, daß kochendes Wasser kaum halb so viel Kalkhydrat auflöst als kaltes. Ein in der Kälte mit Kalkhydrat gesättigter und geklärter Rübensaft trübt sich beim Kochen stark durch niederfallendes Kalkhydrat.

Nun sind zur Ausführung dieser Zuckerbestimmung nothwendig:

1. Normalkalkmilch. Man bereitet sich selbige für einige 50 Zuckerbestimmungen, indem man 1/2 Pfund gebrannten Marmor in einem großen Glase mit der 3 fachen Wassermenge löscht und 2 Stunden lang ruhig stehen läßt. Man schüttelt und rührt dann das Ganze gut durcheinander, worauf es wieder 5 Minuten stehen bleibt, damit die grobkörnigen ungelöschten Kalktheilchen sich sämmtlich zu Boden senken können. Die überstehende feine Kalkmilch gießt man vorsichtig in eine Flasche, welche 2 bis 3 Pfd. Flüssigkeit faßt und einen gut schließenden Glasstöpsel hat. Den gröberen Rückstand im Glase rührt man noch ein paarmal mit Wasser, so daß dessen feinste Theilchen noch abgetrennt werden können. Die Kalkmilch läßt man nun zwei Tage lang in der Flasche ruhig stehen; sie hat dann einen 2–3 Zoll hohen Bodensatz gebildet und sich vollständig geklärt. Nun wird in die Flasche so viel Wasser nachgegossen, bis das Volum des Kalkniederschlages zum Volum des überstehenden Wassers sich verhält wie 1 : 3–4.

Um bei Analysen eine stets gleich consistente Kalkmilch zu haben, hat man vorher bloß den ganzen Inhalt der Flasche heftig durch einander zu rütteln und davon mittelst einer 50 K. C. fassenden Pipette das bedürftige Volum Kalkmilch aufzusaugen.

2. Normalschwefelsäure. Reine englische Schwefelsäure von 1,84 spec. Gewicht und 80 Proc. wasserfreier Säure mischt man mit destillirtem Wasser in dem Gewichtsverhältnisse von 10 : 617. Alsdann sättigt ein Kubikcentimeter dieser Säure genau 0,009 Grm. Kalk.

Wenn nun die zu untersuchenden Rüben gewaschen, gereinigt und abgetrocknet sind, dann werden sie halbirt und die eine Hälfte gleichmäßig auf einer einfachen Handreibe von Blech zerrieben. Das Reibsel ist in einem leinenen Tuche mit der bloßen Hand leicht so weit auszupressen, daß man 1/2 Pfund klaren Saft bekommt. Davon werden 25 K. C. mittelst einer Pipette aufgesogen und in ein kleines enghalsiges Glaskölbchen |308| geschüttet, wozu dann sofort 50 K. C. Normalkalkmilch gegeben werden. Unter paarmaligem leichtem Umschwenken läßt man das Fläschchen 1/2 Stunde lang stehen, rüttelt schließlich nochmals dessen Inhalt durch einander und filtrirt ihn durch leichtes Papier in einem bedeckten Trichter. Die zuerst ablaufenden 25 K. C. werden weggenommen, mit etwas Wasser verdünnt, mit Lackmustinctur gebläut und dann mit Normalschwefelsäure aus einer 1/10 K. C. anzeigenden Mohr'schen Bürette titrirt. Der Moment der Sättigung des Kalkes durch die Schwefelsäure ist sehr scharf bestimmt, indem der Uebergang der blauen Flüssigkeit zur rothen ein plötzlicher ist. Multiplicirt man jetzt die Anzahl der verbrauchten K. C. Säure mit 0,527,74) so bekommt man ohne Weiteres die Gewichtsprocentzahl des Zuckers in der untersuchten Rübe.

Zu diesem ganzen Verfahren ist nur wenig Zeit erforderlich. So bestimmte ich in der dießjährigen Generalversammlung des landwirtschaftlichen Vereins Cöln den Zuckergehalt eines dicken Rübenexemplars, welches mir daselbst vorgelegt wurde, zu 12,2 Proc. in weniger als einer halben Stunde. Mit Hülfe eines Polarimeters würde man das nicht rascher fertig gebracht haben.

Was besonders dieß Verfahren empfehlenswerth macht, das ist die große Sicherheit, mit der jeder, selbst wenig in chemischen Arbeiten Geübte ihm folgen kann. Es enthält keine von denjenigen Operationen, welche bei weniger umsichtiger Ausführung so leicht zu Fehlerquellen werden. Hinsichtlich seiner Genauigkeit glaube ich genügend überzeugt zu seyn, daß es mit den drei oben beschriebenen Verfahren concurriren kann, welche, abgesehen von dem mißlichen Gefühle der Unsicherheit, das sie in einem zurücklassen, selbst bei guter Ausführung die Richtigkeit ihrer Resultate kaum bis auf 1/4 Proc. Zucker wissenschaftlich verbürgen können.

Zur Controle dieses Verfahrens hatte ich den Zuckergehalt meiner Rüben gleichzeitig nach der Gährmethode bestimmt, muß aber gestehen, daß letztere mir durchweg keine so vertrauenerweckenden Zahlen gegeben, als jene Kalkmethode, deren ganze Ausführung man vollkommen |309| in der Hand behält, und deren Fehlergränzen unter den gegebenen Versuchsvorschriften bloß in dem als richtig angenommenen Verbindungsverhältnisse zwischen Zucker und Kalk (38 : 7) liegen können.

|308|

Bei Berechnung dieses Factors wurde angenommen, daß die Rübe 96 Proc. Saft enthalte und daß 25 K. C. dieses Saftes durchschnittlich wiegen 26,7 Grm.

Falls man das specifische Gewicht des Rübensaftes besonders bestimmt, wie ich es gethan, dann erhält man ein genaueres Resultat durch den Factor 0,568/a, wo a das specifische Gewicht des Saftes bedeutet.

Will man bloß den Zuckergehalt des Saftes und nicht den der Rübe wissen, so gilt der Factor 0,568/a.

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