LVIII. Ueber Raffination des Rohzuckers, insbesondere nach Scoffern's Verfahren; von Professor W. Th. Brande.Prof. Brande hielt über diesen Gegenstand an der Royal Institution in London eine mit Versuchen begleitete Vorlesung, deren wesentlichen Inhalt wir nach dem Repertory of Patent-Inventions, März 1850, S. 174 mittheilen. Brande, über Raffination des Rohzuckers. Von den verschiedenen Zuckerarten kommen in technischer Hinsicht hauptsächlich zwei in Betracht, der Rohrzucker und der Traubenzucker. Den Rohrzucker, wie es sein Name andeutet, gewann man früher ausschließlich aus dem Zuckerrohr (arundo saccharifera); er ist aber auch im Saft vieler anderen Pflanzen, z. B. mehrerer Palmenarten, insbesondere der Dattelpalme (phoenix dactylifera), im Saft des Kokosnußbaums, der Runkelrübe, mehrerer Ahornarten und des Türkischkorns (Mais) enthalten. Der Traubenzucker findet sich in dem Saft vieler süßen Früchte, hauptsächlich der Weintrauben; er bildet die weiße Kruste auf alten Rosinen, getrockneten Feigen, Pflaumen etc.; er ist der Hauptbestandtheil des Honigs, und man kann das Stärkmehl, sogar den Pflanzenfaserstoff durch Behandlung mit verdünnter Schwefelsäure in der Siedhitze in solchen Zucker verwandeln. Auch im Malz ist er enthalten, und beim Maischen erzeugt ihn das sogenannte Diastas durch seine Einwirkung auf die schleimigen und stärkmehlartigen Bestandtheile des Getreides. Die Elementar-Zusammensetzung dieser Zuckerarten ist folgende: Rohrzucker. Atome. Procente. Kohlenstoff 12 42,1 Wasserstoff 11 6,4 Sauerstoff 11 51,5 –––––––––––––––––– 1 100,0 Traubenzucker. Atome. Procente. Kohlenstoff 12 36,4 Wasserstoff 14 7,1 Sauerstoff 14 56,5 –––––––––––––––––– 1 100,0 Beide Zuckerarten bestehen also einerseits aus Kohlenstoff und andererseits aus Wasserstoff und Sauerstoff im Verhältniß der Wasserbildung; man kann sich den Rohrzucker als eine Verbindung von 12 Atomen Kohlenstoff mit 11 At. Wasser, und den Traubenzucker als eine Verbindung von 12 At. Kohlenstoff mit 14 At. Wasser vorstellen. Daraus folgt, daß 2 Atome Wasser (nämlich seiner Elemente) sich mit 1 At. Rohrzucker verbinden müssen, um denselben in Traubenzucker zu verwandeln; und daß (die Elemente von) 2 At. Wasser dem Traubenzucker entzogen werden müssen, um ihn in Rohrzucker überzuführen. Es ist gar nicht schwer, den Rohrzucker in Traubenzucker umzuwandeln; aber die umgekehrte Veränderung, diejenige des Traubenzuckers in Rohrzucker, ist noch nicht gelungen. Die charakteristischen Eigenschaften des Rohr- und Traubenzuckers sind folgende: der Rohrzucker ist krystallisirbar und man erhält ihn leicht in breiten sechsseitigen Prismen (Kandis), während der Traubenzucker zu kleinen faserigen Gruppen halbkugelförmiger Knollen erstarrt, welche aus nadelförmigen Krystallen bestehen. Zwei Theile Rohrzucker süßen eine Flüssigkeit, z. B. Thee, eben so stark als fünf Theile Traubenzucker. Ein Hauptunterschied beider Zuckerarten ist ihr Verhalten zu einer Auflösung von weinsteinsaurem Kupferoxyd in kohlensaurem Natron. Setzt man dieser blauen Flüssigkeit Rohrzucker zu, so verändert er deren Farbe nicht unmittelbar, aber nach einiger Zeit entsteht ein blauer Niederschlag, besonders beim Erwärmen der Mischung, welcher eine Verbindung von Zucker mit Kupferoxyd ist. Versetzt man diese Probeflüssigkeit hingegen mit Traubenzucker, so verwandelt sich ihre dunkelblaue Farbe fast augenblicklich in eine grasgrüne, welche beim Erwärmen in Braun übergeht, und es entsteht dann ein reichlicher brauner Niederschlag von Kupferoxydul mit Antheilen metallischen Kupfers. Die oben erwähnte Umwandlung des Rohrzuckers in Traubenzucker kann auf verschiedene Weise bewerkstelligt werden, am schnellsten durch die Wirkung der Fermente; wenn nämlich eine Rohrzucker enthaltende Flüssigkeit in Gährung versetzt wird, so ist das erste Stadium des Processes stets der Uebergang des Rohrzuckers in Traubenzucker, und letzterer zerfällt dann in Kohlensäure und Alkohol. Es gibt aber noch eine andere Veranlassung zur Umwandlung des einen Zuckers in den andern, welche bei der Fabrication eine Hauptrolle spielt und die wir daher näher betrachten müssen; denn es ist klar, daß alle Operationen, durch welche der krystallisirbare Rohrzucker in unkrystallisirbaren und nutzlosen Traubenzucker verwandelt wird, sowohl dem Rohzucker-Fabrikant als dem Raffinateur höchst nachtheilig sind. Der Fall auf welchen ich anspiele, ist die beständige Einwirkung der Hitze auf den Syrup. Wenn man einen verdünnten und farblosen Syrup (also eine wässerige Auflösung von Rohrzucker) einige Stunden kocht, so bekommt sie allmählich eine braune Farbe und einen brenzlichen Geruch; setzt man das Kochen fort und gießt gelegentlich Wasser zu, um das verdampfte zu ersetzen, so finden auch diese Veränderungen in höherem Grade statt; am Ende hat sich ein beträchtlicher Theil des ursprünglichen Rohrzuckers in Traubenzucker verwandelt, so daß man aus dem Syrup keinen krystallisirbaren Zucker mehr erhalten kann und derselbe mit der erwähnten Kupferprobe sich als Traubenzucker erweist. Der ursprüngliche Syrup wird also durch den bloßen Einfluß des andauernden Kochens — wozu unter dem atmosphärischen Druck ein höherer Temperaturgrad als zum Sieden des Wassers erforderlich ist — schon verderben. Viel schneller und zerstörender sind aber die so durch Wärme bewirkten Veränderungen, wenn man dem Rohrzuckersyrup ein wenig Säure oder Alkali zusetzt. Wenn man schwache Syrupe einige Stunden mit Zusatz weniger Tropfen von Salzsäure, Salpetersäure oder Schwefelsäure gekocht hat, so ist in allen Traubenzucker gebildet worden und es haben noch andere verwickeltere Veränderungen in mehr oder weniger hohem Grade stattgefunden; der mit Salzsäure versetzte Syrup ist braun und unkrystallisirbar geworden; der mit Salpetersäure versetzte ist braun, klebrig und auffallender verändert; der mit Schwefelsäure versetzte ist durchsichtig und unkrystallisirbar. In allen diesen Fällen erfolgen mit der andauernden Hitze weitere Zersetzungen; einige der neuen Producte, welche einen sauren Charakter haben, bilden mit den vorhandenen basischen Substanzen dunkelbraune unauflösliche Verbindungen; andere sind der Ulminsäure und Humussäure analog. Selbst die Pflanzensäuren bewirken in einigen Fällen derartige Veränderungen; die meisten von ihnen, besonders Essigsäure, Weinsteinsäure und Citronensäure, verhindern die. Krystallisation des Rohrzuckers, und mit Beihülfe der Wärme erzeugen sie in ihm noch weitergehende chemische Veränderungen. Kali und Natron verändern den Zucker bedeutend; selbst Kalkwasser thut dieß, denn wenn man Zucker in Kalkwasser auflöst und die Flüssigkeit kocht, so erhält sie eine braune Farbe und setzt in der Ruhe kleine Krystalle von kohlensaurem Kalk ab, nebst einem Niederschlag, welcher aus Kalk in Verbindung mit einem sauren Product besteht, das durch die gemeinschaftliche Wirkung der Hitze und des Kalks auf den Zucker entstand. Der Baryt bewirkt ähnliche Veränderungen in höherem Grade. Da die Wärme, Säuren und Alkalien auf den krystallisirbaren oder Rohrzucker einen zerstörenden Einfluß ausüben, so muß man sowohl bei der Darstellung des Rohzuckers aus dem Saft der Pflanze, als bei dem Raffiniren desselben eine hohe Temperatur, lange andauerndes Kochen und die Gegenwart von freien Säuren und Alkalien so viel als möglich zu vermeiden suchen. Der Zweck des Raffinirens ist, aus den verschiedenen Sorten Rohzucker möglichst viel reinen Zucker in der kürzesten Zeit und mit den geringsten Kosten zu produciren. Nach dem alten Verfahren beschickt man eine kupferne Pfanne mit Kalkwasser, welches mit Rinderblut gemischt ist; dieser Mischung wird der Zucker beigegeben; man läßt sie behufs des Auflösens eine Nacht stehen; am anderen Tag in der Frühe macht man ein Feuer unter die Pfanne; wenn die Flüssigkeit kocht, coagulirt der Eiweißstoff des Bluts und bildet mit den von ihm eingeschlossenen mechanischen Unreinigkeiten des Zuckers einen Schaum, welchen man beständig beseitigt; dieses Abschäumen setzt man fort, bis eine mit einem mit kleinen Löchern versehenen Schaumlöffel herausgenommene Probe klar erscheint; hierauf wird die Flüssigkeit (das Klärsel) rasch eingekocht, bis sie von solcher Consistenz ist, daß sie sich zwischen dem Finger und Daumen in Fäden zieht; nun wird das Feuer gelöscht und der Syrup in das sogenannte Kühlgefäß geschafft, worin man ihn mit hölzernen Stäben umrührt, bis er sich körnt; in diesem körnigen Zustande schüttet man ihn in die conischen Formen. In letzteren erstarrt die Masse zu körnig-krystallinischem Zucker, dessen Poren mit mehr oder weniger reinem Syrupe angefüllt sind. In den Formen wird nun das Decken vorgenommen; man läßt nämlich Zuckersyrup durch das Brod filtriren, dessen wässerige Theile auf ihrem Wege die rückständigen auflöslichen Substanzen auflösen und mit denselben geschwängert vom Brod abfließen. Auf diese Weise wird sowohl die Farbe des Brodes als dessen Tertur verbessert; erstere durch die Entfernung gewisser auflöslichen Substanzen, letztere durch den Zucker welchen der durchfließende Syrup absetzt. Nachdem die Brode aus den Formen genommen wurden, hackt man ihre Basis und Spitze ab und trocknet sie hierauf bei hoher Temperatur aus. Ueber Seoffern's Raffinirmethode. Dr. Scoffern's Verfahren bezweckt das schädliche Erhitzen der Rohzucker-Auflösung mit Kalkwasser und Blut und das darauffolgende Klären durch Abschäumen zu umgehen. Beim Naffiniren des Rohzuckers handelt es sich darum: 1) den Farbstoff zu beseitigen und 2) andere Bestandtheile, welche die Krystallisation des Zuckers behindern; letztere verursachen bisweilen selbst die dunkle Farbe des Rohzuckers; man kann aber braunen Syrupen ihre Farbe benehmen und dennoch ein Product erhalten, welches entweder gar nicht krystallisirt oder doch nicht die körnige feste Masse der Zuckerbrode bildet. Nun ist einleuchtend, daß wenn wir ein Agens besäßen, welches nicht nur den Rohzucker bleicht, sondern ihm auch die extractiven und sauren Bestandtheile entzieht, welche die Reinheit des Korns beeinträchtigen, dasselbe folgende Vortheile gewähren würde: 1) man könnte einen Rohzucker von so geringer Qualität, daß er nach dem bisherigen Verfahren das Raffiniren nicht lohnt, dann als Material verwenden; 2) da die Anwendung von Kalk und Blut wegfiele, so bliebe der Zuckerantheil erhalten, welchen diese Agentien bisher verdarben oder zerstörten; 3) der ganze Reinigungsproceß würde in kürzerer Zeit beendigt. Diese Zwecke werden mittelst Dr. Scoffern's Verfahren bereits wirklich im Großen erzielt. Zur bloßen Entfärbung des Zuckers hat man bisher die Knochenkohle mit dem besten Erfolg angewandt; durch geeignete Behandlung mit derselben kann man einen braunen Syrup farblos machen und daraus einen Zucker von fast blendender Weiße erhalten. Aber abgesehen davon, daß die Knochenkohle kostspielig ist und durch die unvermeidlichen Filtrationen viel Zeit verloren geht, kann sie diejenigen Substanzen, welche hauptsächlich die Krystallisation des Zuckers verhindern, demselben niemals entziehen; auf diese Substanzen wirkt beim alten Verfahren hauptsächlich der Kalk, und es wurden zu ihrer Abscheidung schon seit längerer Zeit gewisse Bleiverbindungen in Vorschlag gebracht. Versetzt man nämlich einen braunen Syrup mit einer Auflösung von essigsaurem Blei, so wird nicht nur der größte Theil des Farbstoffs niedergeschlagen, sondern auch die erwähnten Verbindungen, welche das Korn des Zuckers benachtheiligen. Nun entstand aber die Schwierigkeit das Bleioxyd (ohne im geringsten den Zucker zu benachtheiligen) vollständig wieder abzuscheiden, so daß der filtrirte Syrup keine Spur von diesem Metall enthält. Dieses wichtige Problem blieb praktisch ungelöst, bis Dr. Scoffern die schweflige Säure anwandte, welche mit dem Bleioxyd ein vollkommen unauflösliches Salz bildet, während sie den Zucker selbst durchaus nicht verändert und zugleich mittelst bloßen Erwärmens leicht aus demselben verjagt werden kann, wenn man sie im Ueberschuß angewandt hat (was zur Sicherheit des Erfolgs nöthig ist). Die schweflige Säure ist in Wasser sehr löslich; der Syrup absorbirt daher das schwefligsaure Gas in großer Menge, welches durch Erwärmen wieder gänzlich ausgetrieben werden kann. Leitet man schwefligsaures Gas in eine Auflösung von essigsaurem oder basisch-essigsaurem Blei, so schlägt es alles Bleioxyd nieder, mit welchem es einen dichten weißen unauflöslichen Niederschlag bildet, und alle Essigsäure bleibt in der überstehenden Flüssigkeit, welche, wenn die Operation gehörig geleitet wurde, keine Spur Blei mehr enthält, wovon man sich leicht durch das Probiren derselben mit Schwefelwasserstoff überzeugen kann. Um die Anwendung dieser chemischen Thatsachen zur Reinigung des Zuckers durch Versuche im Kleinen zu zeigen, versetze man eine Auflösung von sehr unreinem Rohzucker mit einer Auflösung von basischessigsaurem Blei. Man erhält einen reichlichen schmutzigbraunen Niederschlag, welchen man abfiltrirt; die filtrirte Flüssigkeit ist blaß und durchsichtig, wird aber durch Zusatz von Schwefelwasserstoff-Wasser sogleich geschwärzt, was beweist daß, obgleich ein Theil des Bleies in Verbindung mit verschiedenen Bestandtheilen des Rohzuckers den (abfiltrirten) Niederschlag bildete, ein anderer Theil in der klaren Flüssigkeit zurückgehalten wurde; es ist in der That in dem hellen Syrup aufgelöst. Wenn man nun einen Strom von schwefligsaurem Gas durch den siltrirten Syrup leitet, so wird er sogleich trüb, weil sich unauflösliches schwefligsaures Blei bildet; filtrirt man nun wieder, so erhält man einen vollkommen klaren und farblosen Syrup, aus welchem man die überschüssige schweflige Säure durch mäßige Wärme austreibt; setzt man dann eine Auflösung von Schwefelwasserstoff zu, so entsteht nicht die geringste Färbung, ein Beweis, daß alles Blei abgeschieden wurde; der gereinigte Zucker bleibt unversehrt und bildet beim Abdampfen eine körnige Masse. So kann man Schritt für Schritt in Probirgläsern die Details von Dr. Scoffern's Verfahren zeigen, wie es im Großen ausgeführt wird. Ich habe nur noch beizufügen, daß bei der Zersetzung des basischessigsauren Bleies eine kleine Menge Essigsäure frei wird; diese könnte, wenn man sie in dem Zucker ließe, später dessen Krystallisation benachtheiligen; um diese freie Essigsäure zu binden, versetzt man daher die Flüssigkeit mit einer kleinen Menge Kreide, um essigsauren Kalk zu bilden, welcher gar nicht nachtheilig ist und bei der späteren Behandlung der Zuckerbrode ausgewaschen wird. Die Verwandtschaft des Bleioxyds zu den Farbstoffen von Rohzuckern, in welcher Hinsicht es die Knochenkohle ersetzt, ist eine beachtenswerthe Thatsache; wenn nicht eine außerordentliche Weiße verlangt wird, ist es der Anwendung von Knochenkohle vorzuziehen; und wo diese Weiße verlangt wird, wird weniger Kohle erforderlich seyn. Bei der Anwendung des von mir wissenschaftlich erklärten Reinigungsverfahrens im großen Maaßstab sind die Operationen in Kürze folgende. Man löst den Rohzucker in einer mittelst Dampf erwärmten Pfanne (dem sogenannten blow-up) in Wasser auf und versetzt ihn darin mit der geeigneten Menge basisch-essigsauren Bleies. Nachdem der Inhalt dieser Pfanne durch Umrühren gut gemischt worden ist, schafft man ihn auf die Filter, um die niedergeschlagenen Substanzen abzusondern. Durch die klare filtrirte Flüssigkeit leitet man einen Strom schwefligsaures Gas; nachdem dieses lange genug fortgesetzt worden ist, filtrirt man die Flüssigkeit wieder, entweder durch Knochenkohle oder durch Beutelfilter, worauf man eine herausgenommene kleine Portion mit Schwefelwasserstoff auf einen Bleigehalt probirt (würde sich ein solcher zeigen, so müßte durch die Flüssigkeit wiederholt schwefligsaures Gas geleitet werden); dann setzt man ein wenig Kreide zu und kocht den klaren Syrup in der Howard'schen Vacuumpfanne zur gehörigen Concentration (Probe) ein; hierauf läßt man ihn in die sogenannte Wärmpfanne (heater) ab, körnt ihn und füllt in die Formen, worauf der Proceß durch Decken mit Zuckersyrup auf oben angegebene Weise beendigt wird.Die Details des Verfahrens enthält Scoffern's Patentbeschreibung im polytechn. Journal Bd. CX S. 261. Schließlich muß ich mich noch über die Natur des Niederschlags aussprechen, welcher beim ersten Einrühren des basisch-essigsauren Bleies in die dunkle Auflösung des Rohzuckers entsteht; er ist von schmutzig brauner Farbe, nach dem Trocknen pulverig und fast geschmacklos. Er besteht aus braunem Extractivstoff und gewissen gefärbten Substanzen von saurem Charakter in Verbindung mit Bleioxyd. In Wasser ist dieser Niederschlag unauflöslich, in Alkohol löst er sich aber in geringer Menge auf; zertheilt man ihn in Alkohol und leitet dann schwefligsaures Gas hinein, so bildet sich weißes schwefligsaures Blei und die Substanzen, welche vorher mit dem Bleioxyd verbunden waren, bilden mit dem Alkohol eine dunkelbraune Tinctur; wenn diese geistige Auflösung filtrirt und abgedampft wird, hinterläßt sie einen dunkelbraunen Rückstand, nämlich die Farbstoffe, Melasse etc., womit der krystallinische Zucker ursprünglich verunreinigt war. Dr. Scoffern's Verfahren wird in der Zuckerraffinerie der HHrn. Goodhart, Sohn und Patrick in London, sowie der HHrn. Thwaites in Cork angewandt. Es eignet sich für die schlechtesten Sorten von Rohzucker, welche nach dem bisherigen Verfahren nicht mit Vortheil raffinirt werden konnten, z. B. den sogenannten Khoar sugar, welchen man in Ostindien durch Abdampfen des Safts der Dattelpalme gewinnt.