CXIX. Versuche über die Saftgewinnung aus der Zuckerrübe durch die Centrifugalmaschine; von P. Ilienkoff.Vom Verf. mitgetheilte Uebersetzung (im Auszuge) seiner in russischen technischen Journalen erschienenen Abhandlung. Ilienkoff, Versuche über die Saftgewinnung aus der Zuckerrübe durch die Centrifugalmaschine. Im Jahre 1854 kam zu den bekannten Methoden der Saftgewinnung aus der Zuckerrübe – dem Preßverfahren und den verschiedenen Arten der Maceration – noch eine Methode mittelst der Centrifugalmaschine oder Schleuder. Diese Methode wurde von Frickenhaus in Deutschland erfunden, welcher im März 1854 seine erste Mittheilung darüber der Direction des Vereins für Rübenzuckerindustrie im Zollverein machte. Während der Campagne von 1857–58 sah ich in Deutschland schon einige Zuckerfabriken, in welchen die Saftgewinnung ausschließlich mittelst der Schleuder geschah. Man versicherte mir, daß mehrere derselben, welche nach dem Preßverfahren mit gutem Erfolg gearbeitet hatten, es vortheilhaft fanden die Pressen abzuschaffen, um an ihrer Stelle die Schleuder einzuführen. Als Hauptvortheil des neuen Verfahrens wurde die Möglichkeit, bis 90 Proc. Saft der Rübe zu entziehen, besonders hervorgehoben. Diese hohe Ausbeute an Saft wurde aber dadurch erzielt, daß man zum Verdrängen des Saftes aus dem Rübenbrei sehr große Quantitäten Wasser verwendete, was den Saft verhältnißmäßig verdünnte und folglich die Ausgaben für seine Concentration vermehrte. Beim Besuch der mit Schleudern arbeitenden Fabriken konnte ich wohl sehen, daß die Arbeit mit der Schleuder eine große Reinlichkeit gestattet, daß die Anzahl der Arbeiter im Vergleich mit der Preßarbeit fast auf die Hälfte vermindert werden konnte und daß die Bedienung der Schleuder eine viel leichtere Arbeit ist, als die Arbeit an den Pressen; aber es war auch leicht zu sehen, daß das Anlagecapital viel bedeutender seyn mußte, daß der Aufwand an mechanischer Kraft, um die Schleuder mit der Geschwindigkeit von 1000–1200 Umdrehungen pro Minute zu bewegen, für gleiche Leistung viel größer seyn mußte, als beim Gebrauch der Pressen. – In der technischen Literatur fand ich damals keine Angaben, welche mich über die Details der neuen Saftgewinnungsmethode belehren konnten; was über das Frickenhaus'sche Verfahren veröffentlicht war, beschränkte sich meines Wissens 1) auf den Bericht von Kindler (38ste Lieferung der Zeitschrift für Rübenzuckerindustrie), in welchem mitgetheilt wird, daß aus 181500 Pfd. nach diesem Verfahren verarbeiteter Rüben 20214 Pfd. Zuckermasse erzielt wurden, d.h. 11,14 Proc. vom Gewicht der Rüben, welche 77,5 Proc. Zucker enthielt, und daß man aus derselben Quantität zu derselben Zeit nach dem Preßverfahren verarbeiteter Rüben nur 18473 Pfd. Zuckermasse von demselben Zuckergehalt erhielt, d.h. nur 10,18 Proc. vom Gewicht der Rüben. 2) In der 42sten Lieferung derselben Zeitschrift fand ich Resultate einer Prüfung des Frickenhaus'schen Verfahrens, ausgeführt durch eine Commission vom Verein für Rübenzuckerindustrie, aus welchen folgt, daß nach diesem Verfahren 90,9 Proc. Saft erhalten wurden. – Seitdem wurden in dem ursprünglichen Verfahren von Frickenhaus einige Abänderungen getroffen, es wurde nämlich das Verdrängen mit Dünnsaft ganz aufgegeben und das Wasser ist ein ausschließliches Verdrängungsmittel geblieben. Da das neue Verfahren, so wie ich dasselbe in deutschen Fabriken im Jahre 1857 beobachtete, die Mehrausbeute fast von 10 Proc. SaftWir nehmen an, daß wenn der Wasserzulauf auf der Reibe nicht sehr groß ist, 80 oder 81 Proc. Saft als ein guter Durchschnittsertrag beim Preßverfahren zu betrachten ist. versprach, da derselbe eine sehr reine und im Vergleich mit der Preßarbeit eine viel leichtere Arbeit war, so entschloß ich mich durch eigene Versuche mir eine selbstständige Meinung darüber zu verschaffen, in welchem Grade diese Vortheile durch ungünstige Umstände, namentlich große Verdünnung des Saftes, größere mechanische Kraft, bedeutenderes Anlagecapital, geschmälert werden. Meine damalige Stellung als Director einer der großen Zuckerfabriken, die dem Hrn. Grafen A. A. Bobrinski gehören, gab mir alle Mittel zur Ausführung solcher Versuche. Ich wandte mich, um mir eine Saftschleuder anzuschaffen, an die HHrn. Albert Fesca u. Comp. in Berlin, welche mir mit der größten Bereitwilligkeit eine vollständige Saftschleuder mit Breikutsche, Brauserohr etc. lieferten. Im Herbst 1858 wurde in der Zuckerfabrik zu Michailofsko (Gouvernement Tula) neben dem Preßlocal die Saftschleuder aufgestellt und zwar ganz so, wie es in den besten nach dieser Methode arbeitenden deutschen Fabriken zu geschehen pflegt; den Plan und die nöthigen Angaben dazu lieferten mir die HHrn. Alb. Fesca u. Comp. Die Trommel meiner Saftschleuder hatte 36 Zoll im Durchmesser und 18 Zoll Siebhöhe; das Deckgefäß mit Wasser stand 6 Fuß höher als der obere Rand der Trommel; das Brauserohr hatte 1 Zoll im Durchmesser; eine Seite desselben hatte vier parallele Reihen Löcher von 1 Millimeter Durchmesser und so angeordnet, daß keine Stelle der Breischicht der Wirkung des Wassers entgehen konnte, vorausgesetzt daß alle Löcher des Brauserohrs ihre volle Wirkung hatten. Die erste Reihe der Versuche hatte zum Zweck zu bestimmen, wie viel Saft die Schleuder aus dem Rübenbrei ausziehen kann ohne Anwendung von Wasser. Bei diesen Versuchen bestand die Ladung aus 200 Pfd. Brei. Die Reiben arbeiteten ohne Zulauf von Wasser; der Saft zeigte 7°,8 Baumé bei 17°1/2. Die Schleuder wurde nicht eher geladen, als bis sie die volle Geschwindigkeit von 1000 Umdrehungen per Minute hatte. Während 5 Minuten wurden folgende Quantitäten Saft gewonnen: 118; 117; 119; 119,5; 118,5 Pfund, im Mittel also 59 Proc. vom Gewicht des Breies. Als man die Schleuder mit größerer Geschwindigkeit gehen ließ, so daß das Minimum 1200 Umläufen per Minute entsprach, erhielt man von 200 Pfd. Brei in 5 Minuten folgende Quantitäten Saft: 122; 124; 124; 123; 124 Pfund, im Mittel 61,7 Proc. Da bemerkt wurde, daß die Quantität des ausgeschleuderten Saftes außerordentlich schnell nach der Ladung ihr Maximum erreichte und daß sie eben so schnell sank, so daß nach Verlauf von 5 Minuten nur sehr wenig Saft aus der Schleuder floß, so hielt ich es für interessant zu bestimmen, in welchem Verhältnisse die Quantität des ausgeschleuderten Saftes zur Zeit steht. Zu diesem Zweck wurde eine Anordnung getroffen, welche den während jeder Minute ausgeschleuderten Saft besonders zu sammeln gestattete. Man erhielt bei dieser Reihe von Versuchen folgende Zahlen; die Trommel machte dabei 1000 Umläufe per Minute. Erhalten an Saft Erster Versuch. Zweiter Versuch. Dritter Versuch. Pfund. Pfund Pfund in der   1sten Minute 80 81,5 81,4    „       2ten      „ 18 17,0 16,0    „       3ten      „ 11   9,5 10,6    „       4ten      „   5   6,0 5,5    „       5ten      „   4   4,7 4,0    „       6ten      „      3,5   4,0 3,2    „       7ten      „      3,0   3,5 2,6    „       8ten      „      2,5   3,0 2,0    „       9ten      „      1,5   1,5 1,4    „     10ten      „      0,7   1,0 0,7    „     11ten      „      0,5   0,5 0,5    „     12ten      „      0,4   0,3 0,3    „     13ten      „      0,4   0,3 0,2 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– in der 13ten Minute          130,5          132,8        128,4 Aus diesen Versuchen folgt: 1) daß in der ersten Minute die Schleuder mehr als die Hälfte, 60 Proc. der Quantität Saft gibt, welche sie während 13 Minuten zu liefern im Stande ist; 2) daß man in 3 Minuten Zeit 84 Proc. und während der übrigen 10 Minuten nur 16 Proc. Saft erhält; 3) daß im Ganzen in 13 Minuten Zeit die Schleuder nur 65 Proc. Saft aus 100 Th. Rübenbrei ausziehen kann. Ich gehe jetzt zu den Versuchen mit Anwendung des Wassers über, wie sie bei der Fabrikarbeit geschieht. Bei dieser Versuchsreihe ließ man die Schleuder im Mittel 1100 Umdrehungen per Minute machen; die Ladung bestand aus 200 Pfd. ohne Wasser zerriebenem Rübenbrei; das Decken mit Wasser geschah 5 Minuten nach der Ladung und seit dem Moment, wo das Wasser in die Schleuder eingelassen wurde, sammelte man den Saft von jeder Minute besonders. Diese jeder Minute entsprechende Portionen ausgeschleuderten Saftes, können uns, wenn man ihre Dichtigkeit und Quantität bestimmt, ein Bild geben von der Art und Weise, wie das Wasser das Verdrängen des Saftes bewirkt. Zur Bestimmung der Dichtigkeit des Saftes diente ein sehr genaues Aräometer, an welchem noch Zehntel eines Grades abgelesen werden konnten. Man ließ die Schleuder, von der Ladungszeit an gerechnet, im Ganzen 15 Minuten umlaufen; dann wurde sie angehalten, der Rückstand sorgfältig herausgenommen und gewogen. – Der Gehalt der Rüben an Saft wurde vor jedem Versuch nach den bekannten Methoden bestimmt. Erster Versuch. Die Ladung war 200 Pfd., die Dichtigkeit des normalen Saftes 7°,7 Baumé; die Rüben enthielten 95,2 Proc. Saft. Vor dem Einlassen des Wassers lieferte die Schleuder in 5 Minuten 119 Pfd. Saft. Dann wurde: Dichtigkeit in Der erhaltene Saft enthielt: Im Verlauf erhaltenan Saft: Baumé'schenGraden. unverdünntenSaft. Wasser. Pfund. Pfund. Pfund. der   6ten Minute 15,5 6,0 12,0   3,5  „     7ten      „ 57,1 4,1 30,6 26,5  „     8ten      „ 15,2 3,0   6,0   9,2  „     9ten      „   8,3 2,9   3,2   5,1  „   10ten      „   6,3 2,7   2,1   4,2  „   11ten      „   3,4 2,5   1,1   2,3  „   12ten      „ „   13ten      „ „   14ten      „ „   15ten      „   2,3  1,6  1,0  0,9 2,02,02,02,0   1,5   4,3 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––   111,6   56,5 55,1 Der Rückstand wog 60 1/2 Pfd. Im Ganzen wurden erhalten 230,6 Pfd. Saft von 5°,8 Baumé; dieß entspricht 175,5 unverdünnten Saftes von 200 Pfd. Rüben oder 87,7 Proc. Zweiter Versuch. Ladung = 200 Pfd.; Dichtigkeit des Saftes 8°,8 Baumé; Saftgehalt der Rüben 94,7 Proc. Vor dem Wassereinlassen lieferte die Schleuder 116 Pfd. Saft und dann: Dichtigkeit in Der erhaltene Saft enthielt: Im Verlauf erhaltenerSaft: Baumé'schenGraden. unverdünntenSaft. Wasser. Pfund. Pfund. Pfund. der   6ten Minute 14,5 6,2 11,2   3,3  „     7ten      „ 64,0 4,0 32,1 31,9  „     8ten      „ 15,1 3,4   6,4   8,7  „     9ten      „   7,7 3,1   3,0   4,7  „   10ten      „   5,4 2,8   1,9   3,5  „   11ten      „   4,5 2,5   1,4   3,1  „   12ten      „   2,9 2,2   0,8   2,1  „   13ten      „   1,1 2,1   0,3   0,8  „   14ten      „ „   15ten      „   1,0  0,8 2,02,0   0,5   1,3 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––     117,0 57,6 59,3 Der Rückstand wog 54,5 Pfd., das Gesammtquantum des erhaltenen Saftes betrug 223 Pfd. von 5°,9 B.; dieß entspricht 173,6 Pfd. unverdünnten Saftes, oder 86,8 Proc. Dritter Versuch. Ladung 200 Pfd.; der normale Saft hatte 8°,8 B. Gehalt der Rübe an Saft 94,7 Proc. Vor dem Wassereinlaß erhielt man 116 Pfd. Saft und dann: Dichtigkeit in Der erhaltene Saft enthielt: Im Verlauf erhaltenerSaft: Baumé'schenGraden. unverdünntenSaft. Wasser. Pfund. Pfund. Pfund. der   6ten Minute 16,4 6,5 13,1   3,3  „     7ten      „ 56,1 4,2 29,5 26,6  „     8ten      „ 20,2 3,2   8,1 12,1  „     9ten      „ 11,5 2,8   4,0   7,5  „   10ten      „   7,7 2,4   2,3   5,4  „   11ten      „   5,8 2,2   1,6   4,2  „   12ten      „   1,9 2,1   0,5   1,4  „   13ten      „   0,9 1,8   0,2   0,7  „   14ten      „ „   15ten      „   0,6  0,6 1,51,5   0,2   1,0 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––    121,7 59,5 62,2 Gewicht des Rückstandes = 52 Pfd.; Dichtigkeit des gemischten Saftes 5°,9 B.; seine Quantität = 237,7 Pfd.; dieß entspricht 87,5 Proc. unverdünnten Saftes von 100 Rüben. Die hier angeführten drei Versuche sind, ohne Auswahl, einer ganzen Reihe entnommen, welche alle die Saftausbeute von 88 Proc. als Mittel ergaben; das Maximum war 90,5 Procent und das Minimum 86,7 Procent. Die unbedeutenden Abweichungen der Mittelzahl von diesen letzteren zeigen, mit welcher Regelmäßigkeit die Schleuder arbeiten kann; ich habe Gründe zu glauben, daß bei der Fabrikarbeit und zuverlässigen Arbeitern diese Regelmäßigkeit noch auf einen höheren Grad getrieben werden kann. Aus den angeführten Versuchen sieht man, daß von 45 Proc. des gebrauchten Wassers 30 in den Saft übergehen und 15 im Rückstand bleiben. Wenn man dieselbe Quantität Wasser (45 Proc.) auf die Weise vertheilt, daß man 15 Proc. auf die Reibe gibt und die übrigen 30 Proc. in die Schleuder, so erhält man stets weniger Saft als in dem Falle, wo man auf die Reibe kein Wasser gibt und das ganze Quantum von 45 Proc. in der Schleuder verbraucht. Das ist ganz natürlich, weil die Hauptwirkung des Wassers, in der Schleuder in einem Verdrängen des Saftes besteht, wie aus den oben angeführten Versuchen leicht zu ersehen ist.Neulich ist mir von Hrn. Fesca mitgetheilt worden, daß man, um das Verschleimen der Siebe zu vermindern, es doch für nützlich hält, 10 bis 12 Proc. Wasser auf die Reibe zu geben. Die Versuche mit geringeren und größeren Quantitäten Wasser gaben folgende Resultate. Der normale Saft bei diesen Versuchen hatte 7°,7 Baumé. Textabbildung Bd. 161, S. 426 Ladung; Verbrauchtes Wasser; Erhaltener Saft; Der Saft zeigte; Der Saft enthält; unverdünnten Saft; Wasser; Auf 100 Thle. Rüben; erhielt man unverdünnten Saft; in den Saft übergegangenes Wasser; Pfd.; Baumé Diese Zahlen zeigen, daß man mittelst größerer Quantitäten Wasser größere Ausbeuten an Saft erhält, aber sie zeigen zugleich, daß die Quantität des in den Saft übergehenden Wassers schneller steigt als die Saftausbeute. Jeder Fabrikant muß also für seine Verhältnisse selbst bestimmen, welche Quantitäten Wasser für ihn die vortheilhaftesten sind. Einen sehr wichtigen Umstand bei der Arbeit der Schleuder bildet die Art und Weise, wie das Wasser auf die Breischicht in der Schleuder geleitet wird. Es ist durchaus nöthig, daß keine Stelle der Breischicht der Wirkung des Wassers entgehe. Jedes Wassertheilchen, welches auf die mit großer Geschwindigkeit umlaufende Breischicht fällt, dringt zur äußeren Peripherie derselben mit einer Geschwindigkeit, welche die Resultirende zweier Wirkungen ist – der der Centrifugalkraft und der Widerstände, welche die Breischicht der Bewegung des Wassertheilchens darbietet; die Richtung, nach welcher ein Wassertheilchen durch die Breischicht sich bewegt, ist abhängig von der Schwere, von der Centrifugalkraft und von der Umlaufgeschwindigkeit der Breischicht. Wenn das Wasser aus einem mit Löchern versehenen vertical gestellten Rohre in die Schleuder strömt, so fallen auf die Breischicht fast in horizontaler Richtung einzelne Wasserstrahlen; die rotirende Bewegung der Breischicht macht es sicher, daß jeder Strahl eine seiner Lage entsprechende horizontale Zone der Breischicht mit Wasser versorgt. Damit auch in verticaler Richtung eben so sicher jeder Theil der Breischichtoberfläche sein Wasserquantum erhalte, ist es nöthig, die Reihen der Löcher auf dem Brauserohre so anzuordnen, daß jeder vertical zur Röhre gedachte Schnitt wenigstens ein Loch treffen soll. Daraus folgt, daß das Vermehren der Reihen der Löcher auf dem Brauserohre zweckentsprechend ist. Anstatt der Löcher, macht man auf dem Rohre auch einen seiner Achse parallelen sehr engen Schlitz; das Wasser soll aus solchem Schlitz in der Form einer continuirlichen Wasserhaut ausströmen; das geschieht auch, wenn der Schlitz überall dieselbe Weite hat und nirgends verstopft ist; unter solcher Voraussetzung aber wirkt ein Rohr mit genügender Anzahl der Löcherreihen eben so gut; vermehrt man aber die Zahl der Reihen so, daß jedem Querschnitt mehr als ein Loch entspräche, so kann die Verstopfung weniger Einfluß haben als bei einem Schlitz. Folgende Versuche können ein Bild über den Einfluß geben, welchen ein unvollständiges Durchdringen des Wassers auf die Saftausbeute ausüben kann: 1) Man hat durch Verstopfen die Anzahl der Löcher auf dem Brauserohre um 3 Proc. vermindert; die Saftausbeute verminderte sich in Folge dessen um 0,75 Proc. 2) Die Saftausbeute fiel um 3 Proc., wenn die Zahl der Löcher um 10 Proc. vermindert wurde. Daraus ist zu ersehen, daß das Verdrängen des Saftes durch Wasser in der Schleuder eine große Aufmerksamkeit erheischt. – Eine schlechte Reinigung der Siebe beim Herausnehmen des Rückstandes aus der Schleuder wirkt in demselben Sinne wie eine unvollständige Wirkung des Wassers, doch in geringerem Grade. Man befürchtete, daß durch die große Berührung des Saftes mit der Luft, wie sie bei der Schleuderarbeit stattfindet, leicht eine Säuerung eintreten dürfte, daß sich Fermente bilden können, welche zersetzend auf den Zucker einwirken werden. Diese Befürchtungen stützen sich nicht auf directe Versuche, sondern gründen sich nur auf die allgemein bekannte Thatsache, daß die Pflanzensäfte, wenn sie mit der Luft in Berührung bleiben, sich verändern, gähren, sauer werden oder in Fäulniß übergehen. Directe Versuche mit dem Rübensaft ergaben mir, daß im Verlaufe einer viel längeren Zeit, als irgend eine Methode der Saftgewinnung zu ihrer Durchführung bedarf, die Wirkung des Sauerstoffs nur in der Oxydation einer stickstoffhaltigen Substanz besteht, und daß diese Wirkung auf den Zuckergehalt von keinem Einflusse ist, wenigstens in den Grenzen der Genauigkeit, welche der Polarisationsapparat zuläßt.Im polytechn. Journal Bd. CLVI S. 215 hat Dr. Stammer Versuche mitgetheilt, welche dasselbe Resultat lieferten. Hierbei darf ich nicht unerwähnt lassen, daß bei der Pressenarbeit der Rübenbrei eine viel längere Zeit in der Arbeit bleibt, als bei Anwendung der Schleuder; daß der auf den Packtischen und später in der Presse aus dem Brei ausfließende Saft auch genug Gelegenheit hat mit der Luft in Berührung zu kommen, und daß die wollenen oder hanfenen Tücher, welche 12 Stunden mit dem Saft imprägnirt bleiben, eine viel größere Gefahr der Fermentbildung darbieten, als die metallenen Siebe der Schleuder. Frickenhaus In seiner Broschüre: „Die Anwendung des Braunsteins in der Rübenzuckerfabrication.“ hält sich für berechtigt, der großen Berührung des Saftes mit der Luft, wie sie in der Schleuder stattfindet, sogar einen bessernden Einfluß zuzuschreiben. Die Praxis in Deutschland hat schon ein günstiges Urtheil über das Frickenhaus'sche (modificirte) Verfahren gefällt, wie aus dem Werke von L. Walkhoff Der praktische Rübenzuckerfabrikant, von L. Walkhoff, 2te Auflage, S. 50. Braunschweig, 1858. zu ersehen ist; doch glauben wir durch unsere Versuche, insofern dieselben über die Art und Weise, wie die Centrifugalkraft das Ausschleudern des Saftes bewirkt, ein genaues Bild geben, einen nützlichen Beitrag zu dem, was die technische Literatur über dieses Verfahren enthält, geliefert zu haben.