Titel: Scheibler's Verfahren zur Bestimmung des Ertrages der Rohzucker beim Raffiniren.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1872, Band 206, Nr. XV. (S. 48–53)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj206/ar206015

XV. Bestimmung des Ertrages an krystallisirtem weißen Zucker aus verschiedenen Rübenrohzuckern, nach dem Verfahren von Dr. E. Scheibler.12)

Mit einer Abbildung auf Tab. II.

Im Vorjahre wurde von dem Vereine für die Rübenzucker-Industrie im Zollvereine folgende Preisaufgabe gestellt: „Der Ertrag an krystallisirtem weißen Zucker aus verschiedenen Rüben-Rohzuckern steht nicht in einem directen Verhältnisse zu der Polarisation derselben. Welche Untersuchung und Berechnung ist einzuschlagen, um die Ausbeute (Rendement) welche ein Rüben-Rohzucker an raffinirtem weißen Zucker gewähren wird, im Voraus theoretisch festzustellen?“ Die Lösung dieser Frage wurde von Dr. Scheibler dem Vereine in Form einer Abhandlung zugesendet und derselben von der niedergesetzten Commission, welche die eingelaufenen Arbeiten zu beurtheilen hatte, einstimmig der Preis zuerkannt.

In genannter Abhandlung bespricht vorerst der Verfasser verschiedene Methoden, welche er zur Lösung der gestellten Aufgabe versucht, aber wegen unbefriedigenden Resultaten wieder, wenigstens vor der Hand, aufgegeben hat; dieselben zerfallen in zwei Gruppen: 1) mechanische und 2) chemische Methoden. Die ersteren basiren auf der Bestimmung der Zäh- oder Dickflüssigkeit der Lösung des zu untersuchenden Rohzuckers; dabei ging Dr. Scheibler von der Annahme aus, daß die Melassenbildung ein |49| rein physikalischer Vorgang sey und darin bestehe, daß die Vereinigung der einzelnen Zuckermolecüle zu Krystallen durch zwischenlagernde Molecüle fremder, nicht krystallisirbarer Stoffe verhindert werde. – Unter sonst gleichen Umständen wird nun die Beweglichkeit der Zuckermolecüle und damit ihre Krystallisationsfähigkeit um so mehr abnehmen müssen, je zähflüssiger, schleimiger oder je unbeweglicher die dazwischen lagernden, fremden Molecüle für sich sind. Eine je größere Zähflüssigkeit die Lösung eines Rohzuckers zeigt, um so mehr Melasse wird derselbe bei der Raffination liefern; die Dickflüssigkeit könnte also, falls diese Annahme richtig wäre, ein Maaß für die Ausbeute der Rohzucker abgeben. Die Bestimmung der Dickflüssigkeit wurde von Dr. Scheibler auf verschiedene Weise versucht:

1) Dadurch, daß unter Berücksichtigung des Temperatureinflusses die Zeitdauer festgestellt wurde, welche gleiche Volume verschiedener Lösungen von Rohzucker, verglichen mit gleichwerthigen Lösungen chemisch reinen Zuckers, brauchten, um bei constantem Druck durch ein capillares Rohr auszutreten.

2) Durch Bestimmung der Schwingungsdauer a) einer in den zuckerhaltigen Flüssigkeiten frei schwebenden Magnetnadel, b) eines in der Flüssigkeit aufgehängten, horizontal oscillirenden Pendels, dessen Schwingungen durch ein elektromagnetisches Zählwerk selbstthätig bestimmt wurden.

3) Durch Bestimmung der Größe der Tropfen reiner und unreiner Zuckerlösungen, indem man diese von einer kleinen Kugelfläche abfallen ließ und eine bestimmte Anzahl derselben wog. Es wurde hierbei vorausgesetzt, daß die zäheren, schleimigeren Flüssigkeiten größere, also schwerere Tropfen bilden.

4) Durch Messung des Lichtbrechungsvermögens reiner und nichtzuckerhaltiger Zuckerlösungen von bestimmtem Zuckergehalte.

Alle diese Methoden führten zur Lösung der gestellten Preisaufgabe nicht, ebenso stieß der Verfasser auf zahlreiche Hindernisse bei der versuchten 5. chemischen Methode, welche sich stützt auf „die Bestimmung des Gehaltes an organischem Nichtzucker in den Rohzuckern durch Oxydation mit übermangansaurem Kali.“

Das eigentliche, preisgekrönte Verfahren beruht auf der directen Bestimmung des Gehaltes der Rohzucker an krystalinischem Zucker durch Auswaschen mit gesättigten sauren und neutralen alkoholischen Zuckerlösungen, einer Methode welche keineswegs neu, sondern bereits im Jahre 1846 von Payen angegeben und durchgeführt wurde, freilich ohne in der Praxis Eingang gefunden zu haben. Dr. Scheibler hat dieses Payen'sche |50| Verfahren nun in einer Art und Weise modificirt und die dazu benöthigten Apparate derart construirt, daß einestheils die Resultate nach den der Abhandlung beigegebenen Belegsanalysen resp. Analysen des erhaltenen krystallisirten, gereinigten Zuckers dem Zwecke entsprechen, andererseits die Ausführung bei einiger Uebung eine ziemlich einfache ist.

Die zur Ausführung der Versuche nach Scheidler's Verfahren erforderlichen Flüssigkeiten sind folgende:

1) Alkohol von 85–86 Proc. Tralles, welcher pro Liter mit 50 Kubikcentimeter starker Essigsäure (Acetum concentratum purum) versetzt und mit Zucker gesättigt wird. Man nimmt hierzu fein gestoßene, beste Raffinade, und schüttelt dieselbe in einer gut verschließbaren Flasche mit der genannten Flüssigkeit während einiger Tage öfter durch.

2) Alkohol von circa 92 Proc. Tralles, und

3) Alkohol von circa 96 Proc. Tralles, beide ohne Essigsäurezusatz, aber gleichfalls mit Zucker gesättigt.

4) Absoluter Alkohol, resp. ein solcher von etwa 99 1/2 Proc. Tralles, welche Stärke genügt. Er wird weder mit Essigsäure versetzt, noch mit Zucker gesättigt.

Die Flüssigkeiten 1, 2 und 3 werden, nachdem sie bei gewöhnlicher Temperatur durch häufiges Schütteln mit Zucker gesättigt worden sind, zum Gebrauchs in Flaschen aufbewahrt, welche vorher auf der Innenseite mit einer starken Schichte von Zuckerkrystallen überzogen (candirt) sind.

Dieses Candiren der Flaschen geschieht leicht und bequem in der Weise, daß man sie mit einer kochend heiß gesättigten Lösung von Raffinade in 85–86-procentigem Spiritus füllt und sie liegend mehrere Tage an einem kühlen Orte der Ruhe überläßt. Der Zucker krystallisirt dann die Wände der Flaschen bekleidend aus.

Diese Vorbereitung gibt einzig und allein hinreichende Garantie, daß die Reactionsflüssigkeiten sich stets im Zustande absoluter Sättigung erhalten, wie auch die Temperatur des Raumes schwanken möge, in welchem man arbeitet.

Die zur Ausführung der Versuches benöthigten Apparate sind einfache Glasröhren A (siehe die beigegebene Abbildung Figur 18), welche aus einem weiteren oben offenen Rohre von etwa 20 Millimeter Durchmesser und 15 Centimeter Länge bestehen, woran unten ein enges Rohr angeblasen ist. Am unteren Ende des weiteren Rohres bei b ist eine passende, runde Scheibe von dickem, trockenen Filz eingeschoben, welche als Filter dient. Das Gewicht dieser mit Filzfilter versehenen Apparate, deren man am besten mehrere, numerirte, vorräthig hat, um viele Versuche gleichzeitig anstellen zu können, ist ein für alle Mal ermittelt und |51| als Tara notirt. Hierzu, sowie zu allen folgenden Wägungen genügt eine Waage, welche noch 0,01 Gramm genau angibt.

Dr. Scheibler hat außer dem in Fig. 18 dargestellten einfachen Apparate solche mit mehreren Röhren in einem Gestelle verbunden construirt, welche sich vorzugsweise für Solche eignen, die täglich viele Bestimmungen auszuführen haben.

Ausführung des Versuches. – Die Rohzucker, welche auf ihren Gehalt an krystallisirtem Zucker behufs Ermittelung ihrer Ausbeute untersucht werden sollen, werden nach vorhergehender gründlichen mechanischen Vorbereitung (wie zur Polarisation) in eine der tarirten Auswaschröhren A bis auf etwa einen Zoll vom oberen Ende gefüllt und durch Wägen ihr Gewicht bestimmt. Die Röhren haben eine Capacität für etwa 20 Gramme Zucker. Demnächst verbindet man das untere Ende c mittelst eines Kautschukschlauches mit einem Glas- oder Schraubenquetschhahn m und setzt bei a einen Gummistöpsel auf, der in zwei Durchbohrungen Glasröhren enthält, und gibt überhaupt dem Ganzen die Einrichtung, welche die Abbildung zeigt.

Man füllt nunmehr bei verschlossenem Hahn m die Röhre mit absolutem Alkohol (Lösung 4) an, indem man diesen mittelst einer Pipette langsam an der inneren Glaswand herabfließen läßt, bis aller Zucker damit durchtränkt ist. Der mit Alkohol durchtränkte und überschichtete Zucker bleibt nun etwa 15 bis 20 Minuten sich selbst überlassen, während welcher Zeit der Alkohol sich mit dem Wasser desselben verbindet. Alsdann läßt man ihn durch m abfließen und kann den letzten Rest, mit Hülfe einer Bunsen'schen Wasserluftpumpe, eines Scheibler'schen Tropfensaugers oder eines Aspirators abnutschen. Hierbei sowie bei allen folgenden Waschungen soll keine wasserhaltige Luft in die Waschröhre eintreten, weßhalb man ein Trockengefäß B mit Chlorcalcium vorlegt, welches nur trockene Luft in die Röhe eintreten läßt. Demnächst gibt man nacheinander zuerst die Flüssigkeit 3), dann 2) folgend, in Mengen von etwa je 10 Kub. Cent. auf den Zucker auf, die man sogleich wieder durch m abfließen läßt, wodurch der absolute Alkohol, der dem Zucker anhaftet, abgewaschen wird, so daß der Zucker zuletzt mit Lösung 2) durchtränkt ist. Ist auch diese letztere Lösung abgetropft, oder größtentheils abgenutscht, so wird m verschlossen, die Luftpumpe abgestellt und die Röhre vollauf mit der essigsauren Lösung 1) angefüllt, indem man diese Lösung langsam an der Glaswand der Röhre herabfließen läßt, bis sie alle Zwischenräume des Zuckers von unten nach oben angefüllt und den Zucker überdeckt hat. Man läßt nun abermals 15 bis 20 Minuten |52| stehen, während welcher Zeit die saure Lösung alle verunreinigenden Bestandtheile der Rohzucker, die Melasse, löst und die Zuckermasse dadurch an Masse abnimmt, zusammensinkt.

Man kann von jetzt ab in zweifacher Weise operiren: entweder man läßt die entstandene Lösung völlig abtropfen, zuletzt unter Absaugen mit der Pumpe, oder man läßt sie ohne Hülfe der letzteren langsam abtropfen, während gleichzeitig oben neue saure Lösung continuirlich als Decke aufgegeben wird. Gleichgültig, wie man verfährt, so wird man zur völligen Reinigung der Zuckerkrystalle, je nach der Güte der Producte, das 3-, 4- bis 5-fache Volum der sauren Lösung durchfiltriren müssen, um diese Reinigung zu vollenden. An der Farbe der abtropfenden Lösung erkennt man den Fortschritt und das Ende der Operation. Die Zuckerkrystalle werden dabei bei guten, scharfen Producten blendend weiß erhalten, bei geringen Nachproducten schwach gelblich oder hellblond.

Hat die saure Lösung alles Lösliche aus den Producten entfernt, tropft unten also farblose oder fast farblose Deckflüssigkeit ab, so stellt man das Zufließenlassen derselben ein, und gibt nun der Reihe nach von den Flüssigkeiten 2) und 3) ungefähr je 1 Volum als Nachdecke. Ganz zuletzt gibt man dann zweimal eine Decke mit absolutem Alkohol 4), um die Krystalle rein zu spülen und für die Trocknung vorzubereiten. Das Trocknen des Zuckers geschieht in der Röhre selbst in einem heißen Luftstrome; zu diesem Zwecke construirte Scheibler einen eigenen Dampftrockenapparat, welcher aus einem doppelwandigen Blechcylinder besteht, in dessen inneren Mantel die zu trocknende Röhre eingestellt wird, während zwischen seinen Wänden ein Dampfstrom circulirt.

Der so getrocknete Zucker wird schließlich sammt der Röhre gewogen und auf diese Weise der absolute Gehalt an wirklich krystallisirtem Zucker in dem untersuchten Rohzucker ermittelt. Die gereinigten Zucker sind jedoch noch nicht völlig rein und ihr Gewicht kann daher nicht sofort zur Berechnung der wirklichen procentischen Ausbeute dienen, indem noch alle dem Zucker mechanisch beigemengten Verunreinigungen als Sand etc. sowie noch eine geringe Menge Asche und organischer Nichtzucker darin enthalten sind. – Thatsache ist jedoch, daß in dem bei den Versuchen resultirenden, gereinigten Producte aller wirklich krystallisirte Zucker enthalten ist; es ist nur nöthig, den gereinigten Zucker zu polarisiren, und man hat dann alle Daten zur Berechnung seiner Ausbeute. Im Folgenden ist ein Beispiel dieser Berechnung wiedergegeben:

Gesetzt, man habe 20 Gramme eines 96,3 polarisirenden Rohzuckers gereinigt und dabei 18,67 Gramme reinen trockenen Rückstand erhalten, |53| so beträgt der Rückstand nach der Proportion 20 : 18,67 = 100 : x; x = 93,35 Proc.

Von den 18,67 Grammen seyen dann 13,024 Grm. zu 50 K. C. aufgelöst und polarisirt worden, wobei sich der Procentgehalt zu 99,3 Proc. ergeben hat, so ist die Ausbeute (93,35 × 99,3)/100 = 92,7 Proc. Da der ursprüngliche Zucker 96,3 Proc. polarisirte, so sind also 96,3 – 92,7 = 3,6 Proc. Zucker als in dem Melassenzustand befindlich vorhanden gewesen.

Dr. Scheibler hat eine große Reihe von Analysen durchgeführt, welche insgesammt sehr genaue und übereinstimmende Resultate lieferten, und eine Serie dieser Untersuchungen in Form einer Tabelle zusammengestellt.

Es ist leicht begreiflich, daß diese theoretische Ausbeute in der Praxis durch die unvermeidlichen Fabricationsverluste um etwas verringert wird; da diese letzteren jedoch bei sonst gleichen Arbeitsmethoden und unter Ausschluß von Ausnahmsfällen sich gleich bleiben, so werden auch diese Unterschiede constant seyn und der Anwendbarkeit der Untersuchungsmethode kein Hinderniß bieten.

Die betreffenden Apparats sind von Dr. Scheibler (Berlin, Alexandrinenstraße 24) zu beziehen und kostet ein Apparat zur gleichzeitigen Ausführung von 2 Versuchen ca. 30 Thlr., von 4 Versuchen ca. 45 Thlr., für einen zu 6 Versuchen ca. 60 Thlr. und zu 8 Versuchen ca. 70 Thlr. (Zeitschrift für Zuckerindustrie in Böhmen, August 1872, S. 400.)

Im Auszuge aus der Zeitschrift des Vereines für die Rübenzucker-Industrie im Zollverein, 1872, Bd. XXII S. 297.

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