LXXIV. Ueber die Fabrication des Staͤrkezukers; von Payen.Vorlesung desselben am Conservatoire des arts et métiers. Aus dem Moniteur industriel, 16. 20 u. 23. Jan. 1842. Payen, über die Fabrication des Stärkezukers. Man bezeichnet im Handel mit dem Namen Stärkezuker und Stärkesyrup die Producte von der Behandlung des Stärkmehls mit Schwefelsäure. Die Umwandlung des Stärkmehls in Zuker auf diesem Wege wurde zuerst von Kirchhof, einem deutschen Chemiker, beobachtet. Die vormals sehr langwierige Operation geschah durch Kochen von 100 Theilen Stärke mit 400 Theilen Flußwasser und 2 Theilen concentrirter Schwefelsäure. Die Mischung wurde anfangs gallertartig, später flüssiger; man ließ sie 24 bis 30 Stunden lang kochen. Die Schwefelsäure wurde dann mit Kreide neutralisirt und die hierauf zur Syrupsconsistenz abgedampfte Flüssigkeit krystallisirte in warzenförmigen, mit dem Traubenzuker ganz identischen Massen. Heutzutage verfährt man zwar im Wesentlichen noch eben so, jedoch mit Modificationen in der Dauer der Operation, dem quantitativen Verhältniß der Substanzen u. s. w. Der Stärkezuker kann auf freiem Feuer in einem 2 Linien diken, 5 Schuh im Durchmesser weiten und 3 Schuh tiefen bleiernen Kessel bereitet werden, der auf einer gegen die Mitte zu gewölbten, 15 Lin. diken, gußeisernen Scheibe ruht und so über dem Feuerraum angebracht ist, daß er auf seiner ganzen Oberfläche gleichförmig erhizt wird. Ein gut zusammengefügter, mit Kupfer belegter, hölzerner Dekel, welcher auf dem Kessel liegt, hat nahe am Rande eine 12 bis 15 Zoll im Durchmesser weite Oeffnung, und eine andere kleinere von 6 Zoll Durchmesser, die nach Belieben mit einer beweglichen, mit Kupfer belegten, hölzernen Scheibe bedekt werden kann. Durch die große Oeffnung geht eine hölzerne Krüke in den Kessel. Diese Krüke dient um das Gemenge zu rühren und das Anlegen oder die Bildung eines Absazes zu verhindern, welcher sich auf einem Theil des Kessels bräunen (karamelisiren) könnte. Wir beschreiben hier das Verfahren kleiner Fabriken, wo auf freiem Feuer gearbeitet wird. Wenn alles nach obiger Vorschrift hergerichtet ist, bringt man in dem Kessel 1000 Kilogr. Wasser zum Kochen und sezt dann 10 Kilogr., vorher mit 20 Kilogr. Wasser verdünnter Schwefelsäure von 66° Baumé hinzu. Beim Eingießen der concentrirten Schwefelsäure in das Wasser findet mehr oder weniger Erhizung statt. Damit diese nicht zu stürmisch wird, bringt man die 20 Kilogr. Wasser in einen Zuber und sezt dann die Säure nach und nach unter Umrühren mit einem hölzernen Spatel hinzu. Wenn man hierauf diese Mischung in das siedende Wasser im Kessel bringt, hat sie keine bemerkbare Einwirkung mehr. In großen Fabriken, wie in jener des Hrn. Fouchard, wo man täglich 3000 Kilogr. trokener Stärke verarbeitet und mit Dampf erhizt, theilt man die zur Zukerbildung anzuwendende Schwefelsäure in mehrere Portionen, damit beim Zusezen der Stärke keine Zersezung herbeigeführt wird. Man rührt um, damit sich die Säure in der Masse gleichmäßig vertheilt, wartet ab, bis das Kochen neuerdings eintritt, und wenn das Feuer hierauf in größter Thätigkeit ist, nimmt ein Mann die hölzerne Krüke und rührt die ganze flüssige Masse in kreisförmiger Bewegung. Ein anderer Arbeiter oder ein Kind sezt löffelweise, jedesmal ungefähr ½ Kilogr., durch das kleine Loch im Dekel hindurch alle Stärke (400 Kilogr.) hinzu; es darf dieß nicht übereilt werden, damit die Reaction nach jedem Zusaz eintreten kann, das Kochen nicht aufhört, und die Flüssigkeit auch nicht im Geringsten Kleisterconsistenz annimmt. In großen Fabriken rührt man die Stärke ins Wasser und macht daraus eine klare Brühe (bouillie) von 16 bis 17° des Aräometers. Diese Mischung von Stärkmehl und Wasser kann wie eine Auflösung fließen, und man füllt mit ihr ein kleines Reservoir oberhalb des Zukersiedekessels an. Sie läuft dann in einem fortlaufenden Faden in die Mischung von Säure und Wasser durch eine kleine Röhre, welche durch Umhüllung mit einem doppelten Rohr, worin Wasser circulirt, kalt erhalten wird; dadurch vermeidet man, daß die Stärkebrühe in der Röhre sich zu einem Kleister verdikt und aufhört in den Kessel abzufließen. Diese Vorkehrung gestattet auch, die Arbeit zu reguliren und die Zukerbildung regelmäßiger und folglich auch vollkommener zu machen. Das allmähliche Zusezen gestattet dem angesäuerten Wasser in großer Quantität auf eine sehr kleine Menge Stärkmehl auf einmal einzuwirken. Die Zukerbildung jedes hinzukommenden Antheils geht im Augenblik vor sich, und wenn alles in den Kessel gerührt ist, ist der Proceß beinahe auch schon vollendet. Ehedem brachte man alles in Zuker umzuwandelnde Stärkmehl auf einmal in den Kessel und der Proceß dauerte 24 Stunden; es mußte dabei überdieß noch so viel Wasser, als verdampfte, wieder hinzugesezt werden. Damit nicht ein kleiner Antheil Stärkmehls unangegriffen bleibt und die Flüssigkeit klebrig macht, wird das Kochen noch 8 bis 10 Minuten unterhalten; die ganze Masse muß dann beinahe durchsichtig und sehr flüssig seyn, und wenn man ein Trinkglas damit anfüllt, nimmt man keine Kleistertheile, noch einen Anschein von Klebrigkeit darin wahr. Man bedekt hierauf den Rost des Feuerraums mit wohlangefeuchteter Steinkohle und läßt die Ofenthüre offen, damit die äußere kalte Luft, welche in den Gang, den die Verbrennungsproducte machten, eingezogen wird, den Boden und die Wände des Kessels etwas abkühle. Bei den durch Dampf geheizten Kesseln genügt es, den Hahn der dampfzuleitenden Röhre zu schließen, um dem Kochen Einhalt zu thun und die Flüssigkeit erkalten zu lassen. Sobald das Kochen aufgehört hat, fängt man an Kreide einzuwerfen, um die Säure zu sättigen. Man bedarf deren ungefähr 10 Kilogr., d. h. so viel als die angewandte Schwefelsäure. Da aber dieser Körper in seiner Zusammensezung verschieden ist, vorzüglich in Beziehung auf das Wasser, die Thon- und Kieselerde, welche er enthält, kann die Quantität nicht ganz bestimmt angegeben werden, und es ist gut, den Sättigungsgrad mittelst durch Lakmustinctur blau gefärbten Papiers zu erforschen, obwohl das Aufhören des Aufbrausens bei der Zersezung dieses kohlensauren Salzes, wobei die Kohlensäure desselben entweicht, ein ziemlich genaues Zeichen ist. Jedenfalls kann man, da es gut ist etwas Kalk in Ueberschuß zuzusezen, um der vollkommenen Sättigung der Säure versichert zu seyn, sich durch blaues Lakmuspapier davon überzeugen, welches von der Flüssigkeit nicht mehr geröthet werden darf. Die Kreide muß mit vieler Vorsicht und in sehr kleinen Quantitäten auf einmal zugesezt werden, denn das durch die Entwikelung der Kohlensäure herbeigeführte Aufbrausen könnte das Uebersteigen eines Theiles der Flüssigkeit als Schaum über den Rand des Kessels verursachen. Nach jedem Eintragen von ungefähr ½ Kilogr. Kreide wird die ganze Masse umgerührt und einige Secunden gewartet, bis das Aufbrausen vorüber ist, ehe man wieder einträgt. Findet man die Sättigung beendigt, so muß der niedergeschlagene schwefelsaure Kalk abgesondert werden; zu diesem Behufe läßt man die Flüssigkeit sich eine halbe Stunde lang absezen und bereitet in dieser Zeit die Filter vor. Ehedem begnügte man sich, den Syrup durch mehrere Leintücher laufen zu lassen; diese einfache Durchseihung diente nur zum Klären, indem die in Suspension erhaltenen Substanzen dadurch zwar abgesondert wurden, aber dem Syrup die Farbe nicht benommen wurde, welche durch das Abdampfen noch dunkler wird. Heutzutage läßt man ihn durch mit Knochenkohle in Körnern bedekte Tücher laufen. Diese Filter bestehen aus hölzernen Kästen oder metallenen Kufen, worin man durchlöcherte Platten übereinanderstellt, die mit Tuch bedekt werden, auf welches man eine Schichte mit Wasser befeuchteter Knochenkohle in Körnern ausbreitet u. s. f. Nachdem diese Filter so hergerichtet sind, füllt man einen kupfernen Heber mit Wasser, kehrt ihn in dem Kessel um, und läßt mittelst eines Trichters mit einer Dille an der Seite und eines über dem Filter angebrachten Rohres den Syrup einfließen, welcher, durch die Kohleschichten laufend, von den in Suspension darin befindlichen Substanzen und von einem großen Theil der ihn färbenden Substanz befreit wird; von den Filtern aus läuft der Syrup in Reservoirs, um dann concentrirt zu werden. Wenn durch den Heber alle überschwimmende Flüssigkeit abgeflossen ist und er auf den Bodensaz kommt, so verstopft er sich bald; man zieht ihn dann heraus, nimmt den Bodensaz mittelst eines großen Löffels heraus, bringt ihn in Bottiche, wascht ihn aus, um allen Syrup, den er enthalten kann, zu gewinnen, und läßt ihn auf Filtern abtropfen. Die Waschwasser dienen zu einer folgenden Operation. Man hat den diesen Bodensaz ausmachenden schwefelsauren Kalk auf verschiedene Weise zu verwenden gesucht. Die beste Anwendung desselben ist noch immer, ihn in der Landwirthschaft als ein Reizmittel, besonders für künstliche Wiesen zu gebrauchen. Wenn der Kessel ausgeleert ist, wird er mit Wasser ausgeschwenkt, welches mit einem Löffel und einem großen Schwamm wieder herausgenommen und ebenfalls auf das Filter gebracht wird. Man füllt hierauf den Kessel zur gewohnten Höhe mit Wasser an, entfernt die den Feuerraum bedekende Schichte von angefeuchteter Kohle, schließt die Ofenthüre und das Feuer wird dann bald wieder lebhaft brennen. Sobald das Wasser dem Sieden nahe ist, schöpft man davon mit einer Gießkanne aus, um einen Regen desselben auf den Rükstand im Filter fallen zu lassen und bringt wieder kaltes Wasser in den Kessel. Ist der Kamin des Kessels so construirt, daß er unter ein Reservoir von dünnem Kupfer hinläuft, so erhält dieses die Temperatur des hineingebrachten Wassers hoch genug, um den Rükstand auf dem Filter damit auswaschen zu können. Auch kann man dieses Wasser gebrauchen, um eine weitere Operation damit anzufangen. Wenn der Kessel ungefähr mit 1000 Kilogr. wieder angefüllt ist und dasselbe siedet, wird eine zweite Operation angefangen, welche man wie die erste durchführt. Mit zwei Personen, welche sich ablösen, kann man in 24 Stunden leicht fünf Kochungen vornehmen, so daß 2000 Kilogr. troknen Stärkmehls verarbeitet werden. In der großen Fabrik des Hrn. Fouchard befinden sich zwei Kessel, daher die Operation beständig fortgehen kann, indem, während der eine ruht, der andere Dienst thut u. s. f. Die filtrirte Flüssigkeit wird auf drei- oder viermal in eine Kipppfanne gebracht, worin man sie schnell verdampfen läßt, bis sie ungefähr auf die Hälfte ihres Volumens gebracht ist; sie muß dann am Baumé'schen Aräometer 25 bis 22° R. zeigen. Man bringt sie nun in einen bleiernen Kessel, um sie zu klären; die Flüssigkeit wird darin auf 64° R. erhizt; es wird ihr Thierkohle in sehr feinem Pulver (1/20 des angewandten Stärkmehls) zugesezt, die ganze Masse einige Minuten lang wohl umgerührt und mit 15 Theilen Wassers abgeschlagenes Blut hineingerührt; man unterbricht dann das Rühren, und zieht, sobald das Sieden sich neuerdings wieder lebhaft einstellt, die ganze Flüssigkeit auf ein aus mehreren übereinander gelegten leinenen Tüchern bestehendes Filter ab. Die ersten Antheile der filtrirten Flüssigkeit laufen trübe, man sammelt sie in einem Bottich auf und bringt sie wieder aufs Filter; das Filter wird sogleich wieder, oder vielmehr vorher schon mit hölzernen, in wollenen Deken eingehüllten Dekeln versehen, damit die Erkaltung nicht zu schnell eintritt, durch welche der Syrup weniger flüssig und die Filtration aufgehalten würde. Wenn man Filter mit Knochenkohle anwendet, ist die hier erwähnte Klärung nicht nöthig. Wenn der Syrup beinahe gänzlich abgeflossen und der Rükstand auf dem Filter troken erscheint, wird dieses mit heißem Wasser besprengt, um den noch darin enthaltenen Zuker auszuziehen. Man sezt nur wenig Wasser auf einmal zu und wiederholt dieß oft, bis die filtrirte Flüssigkeit nur mehr einen halben Grad am Aräometer zeigt. Die erschöpfte Masse wird dann herausgeschüttet, die Leinwand gewaschen und zu einer weitern Klärung aufgehoben. Das schwache Wasser vom Auswaschen des Rükstandes von 4 bis zu ½° wird aufbewahrt, um damit die Erschöpfung eines andern Rükstandes zu beginnen. Man dampft dasselbe erst dann direct ab, wenn die Arbeit eingestellt wird und folglich kein Rükstand mehr zu erschöpfen ist. Man kann zur Bereitung des Stärkesyrups die Stärke auch feucht anwenden, wie sie sich am Boden der Gefäße bei ihrer Fabrication absezt. Sie braucht zu diesem Zwek nur in ihr doppeltes Gewicht Wasser gerührt und ihre Wiedervereinigung zu einer Masse durch beständiges Umrühren mit einem Spatel verhütet werden. Auch in diesem Falle darf man nur wenig davon in die siedende Mischung von Wasser und Säure gießen, damit das Sieden dadurch nicht unterbrochen wird. Nach Theodor v. Saussure geben 110 Theile trokener Stärke 110,14 trokenen Zukers, was leicht einzusehen ist, indem der in seiner Zusammensezung mit dem Traubenzuker identische Stärkezuker zwei Aequivalente Wasser mehr enthält als die Stärke. Im Großen erhält man aus 100 Theilen trokener oder 150 Theilen frischer Stärke l50 Theile Syrup von 30° Baumé, was ungefähr 100 Th. trokenen Zukers entspricht. Bei diesem Proceß wirkt die Säure flüssigmachend auf die Stärke und befördert durch ihre Gegenwart die Hydratirung (Verbindung mit Wasser) derselben, wodurch sie zu Zuker wird, ohne daß sie selbst (die Säure) sich dabei verändert. In der That ist das erste Resultat, welches man, sogar ohne Wärmeanwendung bemerkt, die Auflöslichkeit, welche die Stärke erlangt, ohne eine Veränderung in ihrer Zusammensezung zu erleiden; das zweite, welches bei 80° R. schnell eintritt, ist die Umwandlung in Traubenzuker, wobei immer sämmtliche Schwefelsäure in der Flüssigkeit vorhanden bleibt. Die übrigen Vorgänge sind leicht begreiflich. Die nach der Zukerbildung hinzugesezte Kreide tritt der Säure den in ihr enthaltenen Kalk ab; die Kohlensäure entweicht unter Aufbrausen und der gebildete schwefelsaure Kalk bleibt zurük nebst dem Kreideüberschuß. Bei dem Abdampfen fällt, indem der Syrup dadurch concentrirt wird, der größte Theil des in der Flüssigkeit aufgelöst gebliebenen schwefelsauren Kalks nieder. Diese Fällung wird durch die Knochenkohle noch befördert, welche überdieß einen Theil der färbenden Substanz und des unangenehmen Geschmaks beseitigt. Wenn man nicht mit Knochenkohle bedekte Filter anwendet, so dient das zum Klären angewandte Albumin (Eiweißstoff des Blutes) durch seine von der Wärme herbeigeführte Gerinnung zum Zusammenkleben der kleinsten Theilchen der Thierkohle und des schwefelsauren Kalks und verhindert dadurch diese das Filter zu verstopfen und durch das Gewebe desselben hindurchzugehen. Wünscht man nur Stärkesyrup zu erhalten, so concentrirt man bis auf 30° des Baumé'schen Aräometers (bei 80° R.); will man den Zuker aber krystallisirt haben, so concentrirt man bis auf 36° (bei 80° R.) und gießt den Syrup in nicht sehr tiefe Fässer aus, durch welche, mit hölzernen Pflöken oder Zapfen verstopfte Löcher gehen. Nach zweitägiger Abkühlung ist der Zuker krystallisirt, und wenn man die Zapfen ausstößt, fließt der über den Krystallen stehende Syrup ab, welchen man für eine zweite Operation oder zum Verkauf in diesem Zustande aufhebt, welches leztere vorzuziehen ist, da dieser, jederzeit gefärbte, Syrup immer zur Färbung alles Zukers einer nächstfolgenden Operation beiträgt und sich dessen vollkommener Entfärbung widersezt. Im Allgemeinen ist es (in Frankreich) vortheilhaft, diese Sorten Melasse den Bierfabrikanten (!) zu verkaufen, welche sie, wie wir weiter unten sehen werden, gut verwenden können. In einigen Fabriken, und namentlich in jenen, wo man über freiem Feuer arbeitet, concentrirt man den Stärkesyrup auf 40 bis 45° Baumé; er verdikt sich alsdann beim Erkalten in eine körnige, mehr oder weniger weiße, compacte Masse ohne regelmäßige krystallinische Form. Diese Masse kann, da sie im Augenblik der Erstarrung an Volumen zunimmt, die Gefäße, worin sie enthalten ist, sprengen; um dieß zu verhüten, bedient man sich hölzerner, mit verzinntem Kupfer belegter, sich ziemlich erweiternder und nicht sehr tiefer Gefäße; den Zuker läßt man sodann abtropfen und in einer Trokenkammer troknen. Hr. Fouchard troknet den Stärkezuker, indem er ihn anfangs in mehr oder weniger großen Blöken auf Gypsflächen legt, wie dieß auch beim Austroknen der Stärke geschieht und ihn dann der doppelten Wirkung einer Trokenkammer und eines Ventilators mit warmer Luft aussezt. Seit einiger Zeit wird der Stärkezuker in Körnern (als Gries) verschiedener Größe verkauft; man erhält diese mittelst Durchschlagens durch mehr oder weniger enge Siebe. Bei der Umwandlung der Stärke in Zuker ist sehr darauf zu sehen, daß die Operation nicht länger fortdauert, als nöthig ist, und es müssen hier die Zeichen erwähnt werden, an denen man die Vollendung des Processes erkennt. Wenn die lezte Portion Stärke in den Kessel eingetragen ist, läßt man die Mischung noch eine Zeit lang kochen und sobald sie recht homogen ist, d. h. keine Klümpchen nicht zergangener Stärke mehr enthält, nimmt man etwas davon in ein Glas heraus und probirt es mit Jodtinctur. Erzeugt diese keine violette Färbung mehr, so ist es Zeit, die Sättigung mit Kreide vorzunehmen; würde man den Stärkesyrup vor dieser Sättigung zu lange erhizen, so würde er braun werden und sich zum Theil zersezen unter dem Einflusse derselben Säure, welche früher seine Bildung vermittelte. Man nennt den Stärkesyrup auch Dextrinsyrup. Mit den Ausdrüken Glucose, Stärkezuker, Dextrin und Dextrinsyrup bezeichnet man in Frankreich folgende Präparate: Glucose ist der von Dumas dem Traubenzuker und Stärkezuker, welche, wie schon gesagt, identisch sind, gegebene generische Name; der Stärkezuker oder-Syrup entsteht durch das Zergehen und die Hydratirung der Stärke unter dem Einfluß der Schwefelsäure; das Dextrin ist durch Röstung oder durch eine Säure aus ihrem Zusammenhang gebrachte Stärke; wird diese Aufhebung des Zusammenhangs mittelst der Diastase bewirkt, so erhält das Dextrin den Namen Dextrinzuker oder Dextrinsyrup. Wir geben hier die Berechnung der Stärkezuker-Fabrication für einen Tag in einer großen Fabrik. 3000 Kilogramme Staͤrke, zu 22 Frank. per 100 Kilogr 660 60 — Schwefelsaͤure, zu 30 Fr 18 80 — Kreide 2 300 — Knochenkohle 30 35 Hektoliter Steinkohle 122,50 7 Arbeiter zu 2 Frank. 50 Cent 17,50 Allgemeine Spesen Hauszins, DirectionCapitalien, Betriebscapit., Zinsen u. ReparaturenBeleuchtung und kleine SpesenTransportDisconto und unvorhergesehene Spesen 16155,501335 ––––––– 934,50 Product: 4500 kilogr. Syrup von 32° Baumé, zu 22 Fr. Die 100 kilogr. 990 ––––––– Gewinn 55,50 Dampft man den Syrup zu fester Glucose ein, so braucht man 4 Hektoliter Steinkohle mehr und die Fabricationskosten belaufen sich dann auf 947,50 Das Product besteht dann in 3000 Kilogr. krystallisirten Zukers, zu 35 Fr. die 100 Kilogr. 1050 ––––––– Gewinn 102,50. Der Stärkesyrup sowohl als Stärkezuker sind in der Technik von großer Wichtigkeit und werden es alle Tage mehr. In Burgund und einigen andern Gegenden wird davon viel verbraucht, um den Alkoholgehalt der dortigen etwas geringen Weine zu vermehren. Man nimmt davon 5 bis 10 Kilogramme auf ein Faß Wein von 230 Liter. Die Bierbrauer bedienen sich desselben auch mit sehr großem Vortheil zur Bierbereitung (!); seine Anwendung ist nicht nur wohlfeil, sondern auch vortheilhaft, weil er in der Würze keine stikstoffhaltige Substanz absezt, wie die gekeimte Gerste, durch welche im Bier die saure Gährung befördert wird. Auch kann man durch seine Anwendung den Alkoholgehalt der Würze genau reguliren, indem man derselben nur Syrup zuzusezen braucht, bis der Aräometer den gewünschten Grad zeigt. Vorzüglich zur Bereitung des weißen Biers und der Tafelbiere, wovon man im Sommer viel braucht, wird der Stärkesyrup (in Frankreich) häufig angewandt. Der Stärkezuker verdient bei der Bereitung von Weingeist den Vorzug vor dem Kartoffelteig, weil der erhaltene Weingeist frei ist von schlechtem Geschmak (das flüchtige Oehl der Kartoffeln wird durch die Zukerbildung weggeschafft); auch geht die Gährung viel schneller vor sich, denn von der Glucose zum Alkohol ist nicht mehr weit hin Der Rohrzuker wandelt sich immer in Glucose um, ehe er unter dem Einflusse der geistigen Gährung zu Alkohol wird. Auch kann man mit Vortheil den Stärkesyrup auf Essig verarbeiten. Man bedient sich auch desselben vielfach zur Bereitung von Stiefelwichse, und hat dann den Vortheil, daß man die Operation unterbrechen kann, sobald die Zukerbildung eingetreten ist, ohne daß es mehr nöthig wäre, mit kreide zu sättigen; denn die freie Schwefelsäure dient dann, um auf das gebrannte Elfenbein einzuwirken, welches zur Stiefelwichse kommt.