Ueber das Elutionsverfahren in der Zuckerfabrikation. Mit Abbildungen auf Tafel 7. Ueber das Elutionsverfahren in der Zuckerfabrikation. An alle groſsen Industrien tritt, sobald sie einen gewissen Grad der Vollendung erreicht haben, die Frage der Abfallverwerthung unabweisbar heran; dann wird mit einem Mal in der weiteren Vervollkommnung des Arbeitsprocesses innegehalten und statt dessen auf alle Weise versucht, die Fabrikationsabfälle voll auszunutzen, sie einer ökonomischen Verwendung zuzuführen. Unter den mechanischen Industrien konnten wir dies im vergangenen Jahrzehnt im ausgedehntesten Maſse bei den Textilmanufacturen beobachten (vgl. die Abfallspinnerei, Shoddy- und Mungofabrikation * 1871 189 15 u.a.); in gleichem Sinne wird die Verhüttung und weitere Ausnutzung der Hochofenschlacke, die Wiederverarbeitung der Stahlabfälle von stets wachsender Bedeutung, und was vor nicht allzu langer Zeit als „werthloser Abfall“ in den Kohlenzechen bei Seite geschoben wurde, brennt heute als Kohlenklein in den einstmals nur Kokes vertragenden Feuerbüchsen unserer Locomotiven. In noch weit höherem Grade ist die Abfallverwerthung in den rein chemischen Industriezweigen durchgeführt; ein Blick in die Sachregister von „Dingler's polytechnisches Journal“ genügt, um das ausgesprochene Ueberwiegen dieser Richtung darzulegen, und es gibt vielleicht kein schöneres Beispiel, um deren Bedeutung zu charakterisiren, als die epochemachende Entdeckung der Anilinfabrikation, welche durchaus auf der Abfallverwerthung beruht. Bei der in beide Gebiete hinübergreifenden Zuckerindustrie, welche durch die Gröſse der darin angelegten Kapitalien und vermöge ihrer Bedeutung für die Landwirthschaft einen wichtigen Factor in dem wirtschaftlichen Gefüge unseres Vaterlandes bildet, ist die Frage der rationellen Abfallverwerthung erst in den letzten Jahren zu einer brennenden geworden. Die früheren Leistungen dieser Richtung beschränkten sich darauf, die Preſslinge und ausgelaugten Schnitzel zur Viehmast verwendbar zu machen, höchstens noch die Waschwässer zur Berieselung oder Düngung des Bodens auszunutzen; dagegen ist der wichtigste Abfallstoff der Zuckerfabrikation, die Melasse, bis heute für die Zwecke der Zuckergewinnung fast werthlos geblieben, indem die groſse Mehrzahl der Fabriken sich darauf beschränkt, ihre letzten in den Reserven nicht weiter ausbringbaren Syrupe an die Spiritusfabriken abzugeben, wo sie allerdings auch einer gewissen, jedenfalls aber höchst irrationeller Verwerthung zugeführt werden. Die groſsen wirtschaftlichen Verluste, welche dieser Art von Abfallverwerthung entspringen, sind schon wiederholt betont und in klassischer Weise in R. v. Wagner's Ausstellungsnotiz über Vincent's Verfahren zur Verwerthung der bei der Spiritusfabrikation verbleibenden Melasseschlempe (vgl. 1878 230 263) besprochen worden. Es wird darauf hingewiesen, daſs bei einer jährlichen Melasseproduction des deutschen Reiches von beiläufig 100000t der Werth des darin enthaltenen Zuckers (etwa 50 Procent des Melassegewichtes bewerthet mit 60 M. für 100k) allein 30 Millionen Mark, auſserdem die Kalisalze (etwa 5½ Proc., Werth 40 M. für 100k) und der Stickstoff (etwa 2 Proc., Werth 200 M. für 100k) weitere 6 Mill. Mark ausmachen, während der Verkauf jener 100000t Melasse an die Spiritusfabriken (durchschnittlich 8 Mark für 100k) kaum mehr als 8 Millionen Mark ergibt. Mag nun allerdings der Fabrikationsgewinn der Spiritusfabriken an jenen 100000t mit 4 M. für 100k und mögen andererseits die directen Gewinnungsspesen des in der Melasse enthaltenen Zuckers sammt Nebenbestandtheilen mit gleichfalls 4 M. für 100k berechnet werden, so stellt sich noch immer der Handelswerth des aus der Melasse ausbringbaren Zuckers sammt Stickstoff und Salzen auf 32 gegenüber den für die Spiritusfabrikation erreichbaren 12 Millionen Mark, somit, nach der jetzt noch allgemein üblichen Verfahrungsweise, eine jährliche Werthvernichtung von 20 Millionen Mark, allein für den Umfang des deutschen Reiches. So klar diese Rechnung auf die Vortheile der Wiedergewinnung des in der Melasse enthaltenen Zuckers hinweist, so kann es andererseits doch nicht überraschen, daſs bis in die jüngste Zeit die Zuckerindustrie diesen Gegenstand kaum beachtete. Sie hatte noch nicht jenen Grad der Vollkommenheit in der Urfabrikation selbst erreicht, welcher, wie eingangs angedeutet, nothwendig vorangehen muſs, ehe der immerhin ferner stehenden Frage der Abfallverwerthung allgemeinere Beachtung gewidmet wird. So lange die Art der Saftgewinnung nicht endgültig entschieden war und so lange – wie selbst heute noch in Oesterreich, in Folge des irrationellen Steuersystemes der Pauschalirung – das principiell einzig richtige Diffusionsverfahren durch überhastete Arbeit ungenügend ausgenutzt wird, ist kein Raum für jene mehr verfeinerten Processe, welche sich mit der rationellen Abfallverwerthung beschäftigen. Darum blieben die in dieser Richtung seit Jahrzehnten eifrigst betriebenen Versuche und Studien der Gelehrten von der Praxis völlig unbeachtet, um erst in neuester Zeit, als jene Vollendungsstufe der Urfabrikation erreicht worden, wie mit einem Schlage actuellste Bedeutung zu erlangen. Schon anfangs der fünfziger Jahre wurde von Dubrunfaut und Leplay (1850 117 136. 275. 1851 121 308. 1854 131 47. 1863 167 398. 1865 178 230. * 1871 202 164) die Entdeckung gemacht, daſs der in der Melasse enthaltene Zucker durch Zusatz von Baryt von den die Kristallisation hemmenden Salzen getrennt und aus der entstehenden Barytverbindung ohne Schwierigkeit gewonnen werden kann. Auch wurde dieser Proceſs in gröſserem Maſse praktisch durchgeführt und dürfte selbst heute noch in Anwendung sein; einer weiteren Durchführung stand zur Zeit der Entdeckung die damals noch andere Ziele erstrebende allgemeine Richtung der Zuckerfabrikation entgegen; heute ist das Verfahren, welches zudem in Folge der giftigen Eigenschaften des Baryts hygienisch nicht ganz unbedenklich erscheint, durch die neueren Elutionsmethoden überflügelt. Dieselben beruhen ausschlieſslich auf der Eigenschaft des in der Melasse enthaltenen Zuckers sich mit Kalk zu dreibasischem Zuckerkalk zu verbinden und von dem Nichtzucker der Melasse dadurch zu trennen, daſs der dreibasische Zuckerkalk im reinen Alkohol unlöslich bleibt, wogegen die fremden Bestandtheile der Melasse stets einen gröſseren oder geringeren Grad von Löslichkeit behalten. So wird die Möglichkeit geboten, die mit Kalk versetzte Melasse so lange mit Alkohol auszuwaschen, bis reiner Zuckerkalk zurückbleibt, welcher, durch Destillation entgeistet, entweder direct auf Rohzucker verarbeitet, oder statt des sonst üblichen Kalkzusatzes zur Saturation der Rübensäfte verwendet werden kann. Dieses Fabrikationsprincip wurde zum ersten Male von Dr. C. Scheibler klar ausgesprochen (vgl. Zeitschrift des Vereines für Rübenzuckerindustrie, 1865 S. 117), um das J. 1865 von ihm zur praktischen Ausführung gebracht und demselben, gemäſs der charakteristischen Gewinnungsart durch Auswaschen, der Name „Elution“ gegeben, unter welchem nunmehr alle neuen Systeme der Zuckergewinnung und Melasse zusammengefaſst werden. Auſser der Elution kommt heute nur mehr das Osmose-Verfahren von Dubrunfaut (1856 139 305. * 1867 184 149. 186 44. * 1868 189 143. 154. * 1869 194 60. 1870 196 361) in Betracht, beruhend auf dem Geschwindigkeitsunterschied, mit welchem einerseits der Zucker, andererseits die Salze der Melasse durch dünne Scheidewände – (Pergamentpapier) diffundiren – eine Geschwindigkeitsdifferenz, welche jedoch unter Umständen so klein wird, daſs sie nur einen geringen Procentsatz des in der Melasse enthaltenen Zuckers rein zu gewinnen gestattet. Darum scheint, wenigstens für die nächste Zukunft, in der richtigen Durchbildung der Elution allein die Möglichkeit einer vollkommenen Ausnutzung der Melasse zur Zuckerfabrikation zu beruhen. Die hier in Frage kommenden Systeme scheiden sich naturgemäſs in solche, welche den Zuckerkalk durch Bildung eines thunlichst reinen Niederschlages aus der Melasse direct zu erzielen streben, während eine zweite Gruppe von Verfahrungsweisen zunächst ein Zwischenproduct den „Melassekalk“ bildet, welcher noch alle Melasse enthält und hierauf erst allmählich von dem Nichtzucker befreit wird. Zur ersteren Gruppe rechnen wir die Versuche von Stammer (1862 163 215), die Ausführung von Schröter und Wellmann (1866 179 68), das in verschiedenen Fabriken im Groſsen durchgeführte Verfahren von Sebor (1872 204 496. 1873 207 410. Zeitschrift für Zuckerindustrie, [Prag] 1873 S. 564. 1874 Heft 1) und endlich eine bis jetzt noch nicht näher bekannte Erfindung von A. Drevermann in Berlin (* D. R. P. Nr. 2890 vom 30. März 1878). Nachdem die drei erstgenannten Verfahrungsweisen schon eingehend besprochen sind und das letztere seine praktische Ausbildung bis jetzt noch nicht gefunden hat, mag hier nicht näher auf dieselben eingegangen werden; zudem repräsentirt auch diese Art der Melasseverarbeitung eine wohl schon veraltete Richtung. Dagegen hat sich die Methode der Bildung von rohem Melassekalk aus der Melasse und Elution desselben zu reinem Zuckerkalk in den letzten Jahren stetig ausgebreitet und dürfte allem Anschein nach alle früheren Verfahren verdrängen. Dieses System wurde verkörpert durch die Elutionsverfahren von Scheibler, Weinrieb., Scheibler-Seyferth und Manoury. Wie oben erwähnt, begann Dr. C. Scheibler Mitte der 60er Jahre das Elutionsverfahren im Fabriksbetrieb durchzuführen. Er versetzte, den Laboratoriumsversuch ins Groſse übertragend, die in ihrem gewöhnlichen Zustand der Eindickung befindliche Melasse mit der beiläufig zur Bildung des dreibasischen Zuckerkalkes erforderlichen Menge von Kalk in Gestalt von Kalkmilch und gewann dadurch ein breiartiges Product, welches jedoch in dieser Form zum Auslaugen absolut ungeeignet war. Dagegen lieſs sich dasselbe in getrocknetem und zerkleinertem Zustand aufs erfolgreichste auslaugen und gab als Endproduct der Fabrikation einerseits ziemlich reinen Zuckerkalk, andererseits concentrirte Laugen, welche die Nichtzuckerbestandtheile der Melasse in sich gesammelt enthielten und in gewöhnlichen Blasen entgeistet, das denkbar vollkommenste Düngmaterial für Rübenböden lieferten, da si denselben geradezu alles zurückliefern, was ihnen die Rübe bei ihrem Wachsthum entzogen hatte.Die ersten Forschungen über die Natur des Zuckerkalkes und dessen Unlöslichkeit in Alkohol und heiſsem Wasser sind von Peligot (1851 120 302), welcher angeblich schon im J. 1838 den Zuckerkalk entdeckt hat (vgl. 1851 121 309). So einfach sich aber dieses Verfahren in all seinen Theilen auf den theoretischen Grundlagen aufbaute und so günstig die Fabrikationsproducte sich gestalteten, so scheiterte es doch an einem anscheinend geringfügigsten Zwischenprocesse. Das Trocknen des breiartigen Scheibler'schen Melassekalkes bereitete von Anfang an die gröſsten Schwierigkeiten, und als es dem unermüdlichen Forscher endlich gelungen war, die geeignete Art des Trockenprocesses zu finden, indem er den Melassekalk in dünnen Schichten in die einzelnen Fächer geheizter Trockenräume eintrug, so stellte sich ein derart groſser Brennmaterialverbrauch heraus, daſs die Fabrikationsspesen jeden Gewinn von vorn herein unmöglich machten. Nachdem so der eigentliche Urheber aller späteren Elutionsverfahren, Dr. C. Scheibler, einige Jahre vergeblich an der Ueberwindung dieser Schwierigkeit gearbeitet hatte, wendete er sich, im Verein mit Dr. Seyferth, einem völlig neuen Verfahren zu – offenbar der Ueberzeugung, daſs auf dem zuerst betretenen Wege ein Erfolg unmöglich sei. Und doch lag, wie dies in der Entwicklungsgeschichte der Technologie so oft schon vorgekommen, auch hier die von Scheibler erstrebte Lösung so nahe, daſs es geradezu unbegreiflich erscheint, wie ihm dieselbe entgehen konnte. Wenn die künstliche Trocknung des Scheibler'schen Melassekalkes so unüberwindliche Schwierigkeiten bereitete, was lag da, sollte man glauben, näher, als die Trocknung des Gemisches durch entsprechende Behandlung der einzelnen Theile vor der Mischung vorzubereiten. War doch die Form des Kalkzusatzes in Gestalt von Kalkmilch lediglich eine Erleichterung des mechanischen Mischungsprocesses – für die theoretische Grundlage des Verfahrens war nur gelöschter Kalk (Calciumhydroxyd) erforderlich, ob dieser trocken gelöscht in Pulverform, oder mit Wasserüberschuſs gelöscht als Kalkmilch erschien, blieb völlig gleichgültig. Andererseits läſst sich mit nur geringen Kosten die Melasse beliebig anwärmen und in heiſsem Zustande mit dem trocknen Pulver gelöschten Kalkes zusammenmischen, das so gebildete breiartige Gemisch erhärtet von selbst nach kurzer Zeit und die künstliche Trocknung des Melassekalkes entfällt. Würde in dieser Weise der rohe Melassekalk sofort nach der Mischung in entsprechende Form gebracht, so wäre das Endresultat, das gleiche wie bei der Scheibler'schen Methode nach der künstlichen Trocknung des mit Kalkmilch und kalter Melasse hergestellten Gemenges, und so dieses Verfahren, das nur an den übermäſsigen Spesen in der künstlichen Trocknung scheiterte, vielleicht erfolgreich durchführbar geworden. Dieser Versuch fand thatsächlich nicht statt und erst einem späteren Verfahren, dem Weinrich'schen war es vorbehalten, diese einfachste Lösung der Aufgabe aufzufinden. In der Zwischenzeit hatte sich Scheibler mit Seyferth vereinigt, ein ganz neues System auf Grundlage der Bildung von porösem Melassekalk durchgearbeitet und i. J. 1875/76 in Wassersleben am Harz praktisch eingerichtet. Ganz augenscheinlich hat bei der Begründung dieses Verfahrens die Idee der künstlichen Trocknung ihren Einfluſs ausgeübt; auch hier findet, wie bei Scheibler, eine Art künstlicher Trocknung des angemischten Melassekalkes statt; doch erhält er die hierzu nöthige Wärme nicht von auſsen, sondern bildet sie aus sich selbst – durch chemische Reaction. Statt der Kalkmilch wird beim Scheibler-Seyferth'schen Verfahren frisch gebrannter ungelöschter Kalk verwendet, dieser zu Pulverform zermahlene Aetzkalk wird der auf etwa 30° erwärmten Melasse zugesetzt, innig mit derselben vermischt und der gebildete Brei in Blechgefäſse abgelassen, in welchen sich nach wenig Minuten eine höchst energische Reaction entwickelt. Denn jetzt verbindet sich das in der Melasse enthaltene Wasser (durchschnittlich an 20 Proc.) mit dem Aetzkalk, welcher bisher pulverförmig nur mechanisch beigemengt war, der Kalk wird gelöscht, in Folge dessen quillt die Masse auf, geräth in heftige Bewegung, bis als Resultat des ganzen Processes, nachdem aller Kalk gelöscht ist, ein trockner, poröser Melassekalk entsteht, welcher nun ohne weiteres zerkleinert und ausgelaugt wird. Dieses Verfahren, welches zu einer Zeit auftauchte, wo der Frage der Melasseverarbeitung schon allgemeines Interesse gesichert war, fand rasch gröſsere Verbreitung und wurde, speciell unter thätiger Mitwirkung von H. Bodenbender, in all seinen Theilen in vollendeter Weise durchgearbeitet. Wir verweisen diesbezüglich auf die Neue Zeitschrift für Rübenzuckerindustrie, 1879 S. 373 und 412. Ziemlich gleichzeitig mit dem Verfahren von Seyferth wurde von Frankreich aus ein anderes System der Bildung von Melassekalk bekannt gemacht, welches den Zuckerfabrikanten H. A. J. Manoury in Capelle (* D. R. P. Nr. 5003 vom 1. November 1877) zum Urheber hat. Dasselbe bringt, als wesentlichen Unterschied von den übrigen Elutionsverfahren, den Melassekalk in halbweicher Form zum Auslaugen und erspart so die Kosten der Vorbereitung des harten Melassekalkes zur Elution. Hier wird die gekühlte Melasse mit theilweise gelöschtem Kalk in Pulverform in einem eigenartigen Mischgefäſs vereinigt und das entstehende Product, aus halbweichen Pillen bestehend, in den Lauggefäſsen mit verdünntem Spiritus behandelt. Zur richtigen Führung des Processes und zur Hervorbringung der gewünschten Zähigkeit des körnigen Melassekalkes ist es nöthig, mehr als die theoretisch nöthige Menge von Kalk, statt beiläufig 35 Proc. Kalkpulver, 80 bis 100 Proc. zuzusetzen; eine weitere Eigenthümlichkeit des Verfahrens beruht in den vor der Mischung erfolgenden Zusätzen von Natron und Soda, welche der bei etwa 100° eingedickten und später wieder abgekühlten Melasse beigefügt werden, um durch Herstellung von leichter löslichen Verbindungen der Kalksalze der Melasse das Auslaugen zu beschleunigen. Kurz nach Bekanntwerden dieser beiden Verfahren tauchte endlich die letzte hier zu besprechende Ausbildung des Elutionsverfahrens auf, herrührend von dem Zuckerfabrikanten Moritz Weinrich in Pecek und Wien (vgl. * D. R. P. Nr. 7171 vom 17. Juli 1878). Dasselbe kehrt in seinen Grundprincipien wieder vollständig zu dem Ausgangspunkt der Scheibler'schen Versuche zurück und ist als eine vollendete Lösung derselben zu bezeichnen. Wie bei Weinrich's Verfahren aus heiſser Melasse unter Zusatz von trocken gelöschtem Kalk ein Melassekalk gebildet wird, welcher alsbald nach der Mischung ohne Reaction und ohne künstliche Trocknung von selbst erstarrt, wurde schon oben gelegentlich der Scheibler'schen Methode erörtert. Doch wird diese Masse nicht nach Analogie des letzteren Verfahrens in complicirten Lauggefäſsen der Elution unterzogen, sondern gestattet, vermöge ihrer charakteristischen spröden Structur eine ganz eigenthümliche Vorbereitung zum Zwecke schneller und möglichst vollständiger Auslaugung. Da über dieses interessante Verfahren bis jetzt noch keine Veröffentlichung erfolgt ist, so benutzen wir die Wiedergabe Fig. 1 bis 4 Taf. 7 einer in Prag kürzlich ausgestellten Zeichnung, um es kurz zu erörtern. Die für eine tägliche Verarbeitung von 18t Melasse berechnete Fabriksanlage zerfällt in einen mehrstöckigen Tract, das Mischhaus, und einem einstöckigen, das Lauglocal. In ersterem befinden sich im oberen Stock die Wasser- und Spiritusbehälter c, im ersten Stock die mit Rührwerken und geheizten Doppelböden versehenen Gefäſse e, in welchen die Melasse bis gegen 100° erwärmt und durch die in Fig. 2 ersichtliche Rohrleitung zu dem Mischgefäſs g abgelassen wird. Gleichzeitig gelangt in dieses Gefäſs die theoretisch zur Bildung des dreibasischen Zuckerkalkes erforderliche, genau nach dem Zuckergehalt der Melasse berechnete Menge von trocken gelöschtem Kalk, welcher vorher durch ein gewöhnliches Cylindersieb f gegangen ist. Diese beiden Bestandtheile werden in dem mit Dampfmantel und geheizten Boden versehenen Mischgefäſs g durch rasch sich umdrehende Rührarme innig gemengt, während der gebildete Melassekalk in Gestalt eines heiſsen flüssigen Breies ununterbrochen vom Boden des Mischers in die Erstarrungskästen abgezogen wurde. Dort erstarrt derselbe in einigen Stunden zu einer harten und spröden Masse und gelangt, nachdem derselbe in etwa 24 Stunden völlig ausgekühlt ist, durch einen Aufzug in das oberste Stockwerk des Mischhauses, um zunächst durch ein doppeltes Brechwerk i und hierauf durch die Schleudermühle k zu Staub und Gries zerkleinert zu werden. Nachdem der gemahlene Melassekalk den Siebcylinder m passirt hat, gelangt er zu dem im Lauglocale aufgestellten Rührwerk n (Fig. 1 und 3), das mit Spiritus gefüllt ist, welcher, durch Rührarme in steter Bewegung erhalten, die einfallenden Staub- und Griestheilchen suspendirt, dieselben allseitig durchdringt und ihnen jene eigenthümliche Beschaffenheit ertheilt, welche vom Erfinder ganz bezeichnend „Melassekalk-Sand“ genannt wird. Nach kurzem Ummischen im Rührwerke wird der Melassekalk-Sand durch eine Pumpe abgezogen und durch zerlegbare Rohrleitung in einen der liegenden Eluteurs o geschafft, aus welchem dann zunächst der zum Anmischen verwendete Spiritus als schwer beladene Lauge abgezogen wird. Diese gelangt sofort in Laugenblasen r zur Destillation und liefert, nachdem sie entgeistet werden, den werthvollsten Dünger in concentrirter Form. Bei weiterem Fortschreiten des Laugprocesses wird frischer Spiritus im Eluteur aufgegeben und dienen die hiervon abgezogenen leichteren Laugen am vortheilhaftesten zum neuerlichen Anmischen von Malassekalk-Sand im Rührwerk. Nach 50 bis 60 Stunden ist das Auslaugen eines Eluteur beendigt, der zurückgebliebene reine Zuckerkalk wird theils im Eluteur selbst, theils in der Kalkmilchblase q durch Destillation von dem Spiritus befreit und als Zuckerkalk direct verarbeitet, oder zur Scheidung der Rübensäfte verwendet. Dabei ist als wesentlicher Vorzug des neuen Systemes die hohe Reinheit des gebildeten Zuckerkalkes anzuführen, welche ein, bei den älteren Verfahren unmögliches, directes Verarbeiten auf Rohrzucker gestattet; während der Campagne gelangt der Zuckerkalk selbstverständlich mit den – Rübensäften zur Verarbeitung und wird hier denselben an Stelle von Kalk zugesetzt. Ueber die praktischen Resultate des Weinrich'schen Verfahrens dürften wohl bald entscheidende Daten bekannt werden, nachdem verschiedene Fabriken die Arbeit nach demselben aufgenommen haben. Die Raschheit des Laugprocesses, sowie die durch Wegfall des Batteriensystemes erreichte Einfachheit der ganzen Anlage gestatten auch in dieser Richtung einen günstigen Schluſs. W–n.