DE1346C - Verfahren und Vorrichtungen zur Darstellung von Glucose aus Getreide - Google Patents

Description

1877.

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S. H. JOHNSON in LONDON. Verfahren und Vorrichtungen zur Darstellung von Glucose aus Getreide.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 3. August 1877 ab. Längste Dauer: 27. April 1891.

Es bezieht sich diese Erfindung auf die Herstellung von Glucose aus »durchdringlichem« Getreide, auf die Reinigung desselben durch die unten beschriebenen Mittel und auf die Vervollkommnung der Apparate, welche zu obigem Zwecke angewendet werden.

Der Ausdruck »durchdringlich« soll in seiner Anwendung auf Getreide dasjenige Getreide bezw. diejenige Stärke-Substanz bezeichnen, welche in eine solche Form gebracht ist, dafs sie mit Leichtigkeit den Dampf durch alle Theile aller Schichten oder Lagen, welche gebildet werden, durchläfst. Es wird im allgemeinen für dieses "Verfahren das ganze Korn vorgezogen, es kann jedoch zweckmäfsiger sein, zerkleinertes Getreide anzuwenden, ohne dafs es indefs nöthig ist, dafs dies in der Form von Mehl geschieht.

Um diese Erfindung praktisch auszuführen, kann man Reis oder anderes »durchdringliches« stärkehaltiges Getreide anwenden, und verfährt behufs Umwandlung dieses Kornes (z. B. von Reis) in Glucose folgendermaafsen: Man digerirt den Reis zunächst in einem hölzernen Bottich oder sonstigem geeigneten Behälter mit so viel verdünnter, etwa zweiprocentiger Salzsäure, als nöthig ist, um den Reis vollständig zu tränken. Man kann auch, wie es unten angegeben ist, andere Säuren anwenden. Wenn der Reis so viel, wie möglich, verdünnte Säure absorbirt hat, läfst man die nicht absorbirte Flüssigkeit ab, indem man aus einem, im Boden des Bottich befindlichen Loch den Stöpsel herauszieht, oder sonst in geeigneter Weise verfährt, jedoch so, dafs der Reis durch ein Filter verhindert wird, mit der Flüssigkeit abzulaufen.

Die vom Reis abgelaufene verdünnte Säure hat bedeutend an specifischem Gewicht zugenommen, da sie Protemstoffe, Eiweifssubstanzen, enthält, welche dem Reis entzogen, sind. Die Säure hat ferner einen aromatischen Wohlgeruch angenommen, welcher von den ätherischen Oelen herrührt, die durch das obige Verfahren dem Reis entzogen sind.

Um die stickstoffhaltigen Bestandtheile und ätherischen OeIe noch vollkommener auszuziehen, digerire ich das Getreide mit reinem Wasser. Wenn dasselbe mit Waser bedeckt ist, so kann die Flüssigkeit unten durch eine mit Filter versehene Oeffnung im Boden des Bottich ablaufen, wobei dann in demselben Maafse, wie das Wasser durch das Getreide läuft, oben Wasser wieder zugeführt wird. Dies geschieht so lange, als die vom Getreide abgelaufene Flüssigkeit auf Lakmuspapier noch eine Wirkung ausübt. Wenn die Flüssigkeit nicht mehr sauer reagirt, läfst man das Getreide abtropfen und nachher noch von neuem einige Stunden in verdünnter ein- bis zweiprocentiger Salzsäure digeriren. Die Digestion wird so lange fortgesetzt, bis die Säure in dem Maafse in das Gewebe des Getreides gedrungen ist, dafs dasselbe genügend Säure enthält,' um mit Hülfe des unten beschriebenen Verfahrens in Glucose umgewandelt werden zu können. Das Mengenverhältnifs der Säure variirt nach der Art des Getreides, nach der Temperatur, in welcher die Umwandlung ausgeführt wird, und nach der bei der Umwandlung vorhandenen Menge Wasser. Reis mufs z. B. den vierhundertsten Theil seines Gewichtes im trockenen Zustande reine Chlorwasserstoffsäure erhalten, wenn unter den durch obiges Verfahren gegebenen Vorbedingungen in Bezug auf Temperatur- und Feuchtigkeits-Verhältnifs die Umwandlung bewirkt werden soll; die dazu erforderliche Säuremenge variirt jedoch nach den verschiedenen Getreidearten und den verschiedenen Sorten einer und derselben Getreideart. Es ist daher zweckmäfsig, wenn man eine Partie Getreide behandeln will, durch Versuche festzustellen, wieviel Säure im Minimum am besten anzuwenden ist, so dafs auch während der Umwandlung das Getreide der nothwendigen hohen Temperatur nicht bis zu einer Dauer ausgesetzt wird, welche die Farbe des Fabrikats zu alteriren vermöchte.

Das nach obigem Verfahren gut präparirte und gut abgetropfte Getreide wird in ein festes gufseisernes Gefäfs gethan, welches mit Blei oder einem Kiesel-Email belegt ist, welches der Wirkung der Säure widersteht; oder aber das Gefäfs kann von Bronce sein und braucht in diesem Falle nicht mit Blei belegt sein. Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen stellt dieses Gefäfs α α in- der Seitenansicht, Fig. 2 im senkrechten Schnitt dar.

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Das Gefäfs α α mufs eine Form haben, dafs der Dampf, welcher durch eine, am Boden angebrachte durchlöcherte Scheibe b b eingelassen wird, mit Leichtigkeit durch alle Theile der in dem Gefäfs enthaltenen Masse strömt. Zu diesem Zwecke gebe ich dem unteren Theile des Gefäfses die Form eines abgestumpften Kegels und bedecke die ganze Fläche des abgestumpften Theiles von innen mit einer durchlöcherten Scheibe, um den Dampf durchzulassen.

Das Gefäfs α α ist ferner zum Einbringen des präparirten Getreides oben mit einer geeigneten Oeffnung c versehen, welche hermetisch bei d verschlossen werden kann. Ferner ist an. dem Gefäfs ein Manometer, ein Auslafshahn und ein Probirhahn unter der oben erwähnten Siebscheibe angebracht. Weiter befindet sich am Boden des Gefäfses eine kleine Büchse /, welche den Zweck hat, das durch den Dampf mitgeführte Wasser aufzunehmen und zurückzuhalten. Wenn das Gefäfs α aus Gufs- oder Schmiedeisen besteht und mit Bleibelag versehen ist, so ist es nothwendig, im Eisen in bestimmten Entfernungen kleine Löcher herzustellen, um die Anhäufung des Dampfes zu verhindern, falls sich zwischen der äufseren Hülle und dem Blei Feuchtigkeit ansammeln sollte. (Ein Gefäfs dieser Art ist mit den Details in Fig. 3 bis 7 dargestellt.) Es wird eine solche Ansammlung gewifs eintreten, wenn man es an der erwähnten Vorsichtsmaafsregel fehlen läfst, und eine Verunstaltung des Bleibelags würde die Folge sein, sobald durch die Leerung des Gefäfses der innere Gegendruck aufhören würde. Wenn das präparirte Getreide in das Gefäfs gethan wird, behält es noch seine Form und die Masse ist noch vollständig porös, so dafs der vom Boden des Gefäfses unterhalb der Siebscheibe zugeführte Dampf sofort alle Theile der behandelten Substanz durchdringt, und dafs infolge der Form des Gefäfses und der porösen Beschaffenheit des Getreides die Temperatur der Masse ohne Hülfe irgend eines äufseren Mittels schnell bis auf den Punkt steigt, bei welchem die Umwandlung in Glucose erfolgt; der erforderliche Grad Wärme wird erreicht, ehe die Condensirung des Dampfes so viel Wasser gebildet hat, um die poröse Beschaffenheit des in Behandlung befindlichen Getreides aufzuheben. Wenn dieser Punkt erreicht ist, wird der Inhalt des Gefäfses flüssig und wird durch den Eintritt des Dampfes heftig aufgewirbelt.

Der Druck, unter welchem der Dampf eintritt, darf auf das Quadrat-Centimeter nicht geringer sein, als 3,51 kg und darf 7,03 kg nicht übersteigen. Obgleich man auch einen geringeren Druck anwenden kann, so bietet derselbe keinen Vortheil. Der Druck variirt zwischen den angegebenen Grenzen je nach der Natur des angewendeten Getreides und der Qualität, welche man fabriciren will. Wenn man z. B. will, dafs das Fabrikat eine gewisse Menge Dextrin enthalten soll, so wendet man einen geringeren Druck an, als zur vollständigen Umwandlung des Getreides in Glucose erforderlich ist. Von der Masse können während des Verfahrens mit Hülfe des Probirhahnes Proben entnommen werden und nach dem Dünnwerden und Erkalten können die Proben auf ihren Gehalt an Stärke und Dextrin mittelst einer wässrigen Jodlösung untersucht werden.

Wenn die Umwandlung vollendet ist, was beim Reis 5 bis 15 Minuten dauert (vorausgegesetzt, dafs der Dampf mit genügender Geschwindigkeit zugeführt wird), wird der Inhalt des Gefäfses durch den Entleerungshahn in grofse Kühlbehälter getrieben, welche mit geeigneten Umrührvorrichtungen versehen sind, oder in irgend einen anderen Apparat, welcher dazu geeignet ist, um die Temperatur schnell abzukühlen.

In diesen Kühlbehältern wird die Neutralisirung mittelst eines Alkali oder einer alkalischen Erde oder der kohlensauren Salze derselben in der gewöhnlichen Weise bewirkt.

Wenn das Fabrikat für Brau- oder Destillir-Zwecke bestimmt ist, so ist die Anwesenheit der inneren Gewebe u. s. w. ohne Folge, man kann den Syrup alsdann in einer luftleeren Abdampfschale bis zu der zum Festwerden nöthigen Concentration kochen. Die so erhaltene Glucose ist von der unangenehmen Bitterkeit des Fuselöls befreit, welches durch die Behandlung mit Salzsäure im ersten Theil des Verfahrens beseitigt worden ist.

Bis dahin hatte man. es zur Beseitigung dieses schlechten Geschmackes für nöthig gehalten, die Glucose durch Thierkohle zu filtriren, es ist dies jedoch durch obiges Verfahren überflüssig geworden. Der Syrup wird überdies in einem Zustande der Concentration hergestellt, welchen man bis dahin für unerreichbar hielt. Wenn man die Glucose von der festen Masse befreien will, welche sie begleitet, ist es nöthig, den Syrup zu verdünnen, nachdem er neutralisirt worden ist und durch irgend eine geeignete Methode unter Druck oder auf andere Weise zu neutralisiren. Wenn man farblose Glucose erhalten will, mufs man sie durch Thierkohle filtriren; es genügt alsdann nach der soeben beschriebenen Behandlung viel weniger Kohle, wie sonst. Um den Fusel und die stickstoffhaltigen Substanzen zu entfernen, kann man auch andere Säuren anstatt Chlorwasserstoffsäure anwenden, z. B. Salpetersäure, Schwefelsäure, Essigsäure; die Salzsäure erfüllt jedoch den Zweck, am besten. Sie kann auch in gasförmigem Zustande angewendet werden, dieselbe verursacht fast keine Färbung. Man bedarf nur einer so geringen Menge davon, dafs das Kochsalz, welches durch die Neutralisation mit kohlensaurem Natron gebildet wird und in .der Glucose verbleibt, ohne alle Bedeutung ist.

Ehe man das Getreide in der verdünnten Salzsäure digerirt, um es von den ihm anhaf-

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tenden Unreinigkeiten zu befreien, wird es vorher zuweilen mit einer Lösung von kaustischem Natron digerirt, um den stickstoffhaltigen Theil des Getreides vollkommener zu entfernen. Die alkalische Lösung mufs '/₂ bis ι pCt. oder mehr Alkali enthalten, je nach dem Verhältnifs der Stickstoffmenge im Getreide. Nachdem die Masse genügend digerirt ist, ziehe ich die alkalische Lösung ab, welche einen bedeutenden Theil Kleber des Getreides enthält, und wasche das Alkali in der bei der Behandlung mit Säure beschriebenen Weise aus und führe alsdann die Behandlung mit Säure in oben beschriebener Weise aus.

Wenn man auf möglichst billige Weise Glucose oder Dextrin für Brau- und Destillir-Zwecke herstellen oder stärkehaltige Substanzen, wie Sago, Tapioca u. s. w. verwenden will, welche bereits dem Reinigungs-Verfahren unterworfen waren, um die Stärke von den Eiweifskörpern zu befreien, so unterlasse ich die Reinigungs-Processe, welche der Umwandlung in Glucose vorausgehen und wende das folgende Verfahren an, welches ich mein zweites Verfahren nenne. Ich behandle das Getreide in einem rotirenden oder anderen geeignetem Gefäfse, in welchem die erforderliche Mischung des Getreide mit ca. 4 pCt. seines Gewichtes an Salzsäure, welche bis zum specifischen Gewichte von 1,060 verdünnt ist, bewirkt wird, bis die Säure von dem Getreide absorbirt ist. Nachdem man die Säure so lange mit dem Getreide in Berührung gelassen, als zur Aufschliefsung der Gewebe nöthig ist, kann man die Masse auf die oben beschriebene Weise in dem für die Umwandlung bestimmten Gefäfse behandeln und wird, nachdem sie herausgenommen, neutralisirt und abgekühlt ist, finden, dafs die Masse fest oder annähernd fest wird, vorausgesetzt, dafs das dazu verwendete Getreide nicht eine zu grofse Menge Wasser enthalten hat. In letzterem Falle mufs das zur Umwandlung nöthige, im Ueberschufs vorhandene Wasser durch die Wärme aus dem Getreide herausgetrieben werden, ehe man es anwendet, und zwar geschieht dies mittelst eines Ofens oder eines anderen geeigneten Apparates. Um die Menge möglichst gering zu machen, empfiehlt es sich, die Neutralisation der Säure mittelst trockener Reagentien zu bewirken, und ich ziehe zu diesem Zweck, wenn Salzsäure angewendet wurde, trockenen kohlensauren Kalk vor.

Durch diese zweite Methode kann man Glucose aus normal zusammengesetztem Reis in einem derartig concentrirten Zustande herstellen, dafs die Masse nach dem Erkalten, welches zur Erleichterung der Verdunstung des Wassers durch Umrühren gefördert wird, fest oder annähernd fest wird, wodurch die Unkosten für das Abdampfen erspart und die unangenehme Wirkung der Wärme auf die Farbe des Fabrikats vermieden wird. In diesem zweiten Verfahren mufs das Verhältnifs und die Art der Säure, wie in dem ersten, sich nach der Gattung des in Behandlung genommenen Getreides richten, es wird das passendste Verhältnifs vorher durch Versuche festgestellt.

Claims (10)

Patent-Ansprüche:

1. Die Behandlung von Getreide in durchdringlichem Zustande mit verdünnten Säuren allein oder in Verbindung mit Alkalien, um den Fusel und die stickstoffhaltigen Substanzen herauszuziehen, wie ich oben dem Wesen nach beschrieben habe, sowie die Methode der Ausscheidung der angewendeten Reactionsmittel, ohne den durchdringlichen Zustand des Getreides zu beeinträchtigen.

2. Die Methode, das Getreide in durchdringlichem Zustande zu behandeln, um die Quantität Säure eindringen zu lassen, welche nöthig ist, um die Umwandlung in Glucose zu bewirken, gleichviel, ob das Getreide behufs Ausziehung des Fusels und der stickstoffhaltigen Körper vorher behandelt worden ist, oder nicht.

3. Die Methode der Ansäuerung des durchdringlichen Getreides, erstens, indem man es eintaucht und abtropfen läfst, zweitens, indem man das Getreide mit so viel verdünnter Säure, wie es vollständig absorbiren kann, übergiefst, so dafs es seinen durchdringlichen Zustand behält und der Dampf leicht im Stande ist, eine gleichmäfsige Temperatur-Erhöhung zu bewirken.

4. Die Behandlung des auf die oben beschriebene Weise angesäuerten durchdringlichen Getreides im Umwandlungsgefäfs, ohne dafs nicht absorbirte Flüssigkeit in den Zwischenräumen zwischen den Körnern vorhanden ist.

5. Die Construction eines Umwandlungs - Gefäfses, wie es oben beschrieben ist.

6. Die Construction eines Umwandlungs - Gefäfses ohne Umrührvorrichtung, dergestalt, dafs die Basis des Gefäfses die Form eines umgekehrten abgeschnittenenKegels oder eine ähnliche FormJ z. B. die eines Paraboloids hat, an dessen unterer Fläche eine Siebscheibe angebracht oder sonstige Einrichtung getroffen ist, welche die Dampfstrahlen in einer Weise durchläfst, dafs' sie jeden Theil des präparirten abgetropften Getreides, welches in Behandlung ist, durchdringen.

7. Die Behandlung des präparirten durchdringlichen Getreides mit Dampf in der oben beschriebenen Weise.

8. Die Art der Behandlung des durchdringlichen Getreides durch Digeriren mittelst verdünnter Säuren, so dafs der Fusel vor der Umwandlung herausgezogen und die

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spätere Filtration mit Kohle vermieden wird. ■ . ■;

9. Die Behandlungsweise des durchdringlichen Getreides, welche den Zweck hat, die stickstoffhaltigen Substanzen vor der Umwandlung des Getreides in Glucose zu entfernen.

10. Die Art der Behandlung des durchdringlichen Getreides, welche die Aufschliefsung der Gewebe durch Säure in Gegenwart einer möglichst geringen Menge Wasser bewirkt, wie es im zweiten Verfahren im wesentlichen beschrieben ist, so dafs nach der Behandlung im Umwandlungs-Gefäfs die Masse den höchsten Grad der Concentration ohne Abdampfung erreichen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.