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Dextrinfabrikation [1]

[728] Dextrinfabrikation. Das Dextrin wird durch chemische Umwandlung der Stärke (s. Dextrin) erhalten. Neben der billigen und sehr geeigneten Kartoffelstärke wird gegenwärtig in sehr großer Ausdehnung die Maisstärke und außer dieser auch Weizenstärke verwendet. Im großen werden besonders zwei Vorgänge für die Herstellung von Dextrin angewendet: 1. die Erhitzung der trockenen Stärke auf 180–260° C. und 2. die Erhitzung der Stärke mit sehr geringen Mengen einer Säure in trockenem oder nassem Zustande.

Das nach dem ersten Verfahren erhaltene Dextrin ist gelb bis braun und führt die Namen Röstgummi, künstliches Gummi, Leiokom, Leiogomme, Gommelin oder gebrannte Stärke. Nach dem zweiten Verfahren erhält man dagegen meist ein ganz weißes Dextrin, das im Aussehen bei Betrachtung mit dem unbewaffneten Auge von Stärke kaum zu unterscheiden ist und als Säuredextrin, Dextrin schlechtweg, Gommeline blanche oder im Falle gelber Färbung als Gomme factise bezeichnet wird. Alle diese Namen sind vorwiegend für Dextrin aus Kartoffelstärke üblich; aus Weizenstärke erzeugtes wird Amidon grille, aus Maisstärke hergestelltes British gum genannt.

Außer diesen zwei Erzeugungsarten war früher noch eine dritte im Gebrauch, die aber gegenwärtig kaum noch von Bedeutung ist, nämlich die Einwirkung von Malz auf Stärke. Bei diesem Vorgange entsteht neben Dextrin auch Maltose, von der das fertige Erzeugnis 30–50% des Trockengewichts enthält. Das Malzverfahren liefert eine Lösung, die beim Eindampfen einen dicken Seim, den sogenannten Dextrinsirup, gibt.

Um das mehlartige Dextrin, wenn es als Ersatz des arabischen Gummis dienen soll, diesem ähnlich zu machen, wird es manchmal entweder mit möglichst wenig Wasser zu einem steifen Teige angerührt, in dünner Schicht bei 100–150° C. getrocknet und in Stücke gebrochen, oder man setzt es einem Dampfstrahle aus, wodurch es zu durchsichtigen Stücken zusammenklebt, die gleichfalls getrocknet und zerbrochen werden (Dampfgummi). In den letzten Jahren hat sich infolge des großen Mangels an arabischem Gummi das Bestreben geltend gemacht, ein sehr reines Dextrin darzustellen, das auch die reinsten Sorten des arabischen Gummis zu ersetzen vermag. Es wurde hierzu hauptsächlich das Kochen von Stärke mit sehr verdünnten Mineralsäuren unter Druck, Entfärben und Eindampfen der Lösung vorgeschlagen. Ein derartiges Dextrin, das in Form von glänzenden, weißen, hell- oder dunkelgelben, scharfkantigen Brocken in den Handel kommt, wird auch als Kristallgummi bezeichnet.

1. Darstellung von Dextrin durch Erhitzen von Stärke, Dieses Verfahren tritt gegenwärtig gegen das zweite immer mehr in den Hintergrund. Die gut zu trocknende Stärke liefert um so helleres Dextrin, je niedriger die Wärme beim Rösten in den verschiedenen Oefen ist; für ganz helle Sorten darf sie 160–200° C. nicht übersteigen. In England und Amerika benutzt man immer noch vielfach sich langsam drehende Zylinder aus Eisenblech von etwa 3 m Länge und 3 dm Durchmesser, die ähnlich wie Gasretorten in schwach geneigter Lage in einer gemeinsamen Feuerung liegen und ununterbrochen betrieben werden, indem die Stärke oben einfällt und ein- oder zweimal durch einen Zylinder durchgeht. Sie erlauben ebensowenig wie der von Blumenthal angegebene Herdofen (D.R.P. Nr. 10593) eine genaue Einhaltung des richtigen Wärmegrades. Letzteres erreicht man in Deutschland gegenwärtig durch Oelbäder oder gespannten Wasserdampf. Es werden hierzu dieselben Apparate verwendet, die auch zur Erhitzung von angesäuerter Stärke dienen (s. unter 2.). Die zu rollende Stärke wird immer als gleichmäßiges Pulver eingebracht; Rösten von Stengelstärke, die früher aus Kartoffelstärke mit Hilfe von Kleister eigens geformt wurde (s. [2]), ist nicht mehr üblich. Ueber die ältesten Röstöfen s. [1].

2. Darstellung von Dextrin unter Mithilfe von Säuren. Dieses Verfahren wird in der ältesten Form, in der es 1841 von den Dextrinfabrikanten Gebr. Heuzé in Petite Villette bei Paris erfunden wurde, in der Weise ausgeführt, daß Stärke mit etwa 0,002–0,01 Gewichtsteilen der stark verdünnten Säure zu einem feuchten Pulver angerührt, getrocknet und auf 100–125° C. erhitzt wird. Die Gebr. Heuzé [3] benutzen Salpetersäure, Pinel [4] ein Gemenge dieser mit Salzsäure, St. Etienne [5] und Thomas [5], [6] bloß Salzsäure. Schwefelsäure eignet sich für diese Form des Verfahrens nicht, da das mit ihrer Hilfe erhaltene Erzeugnis an der Luft Feuchtigkeit anzieht. Von sonstigen Säuren wurde noch 1858 von Pochin und Wooley [8][728] in Manchester Milchsäure, in Form von Buttermilch oder saurer Milch vorgeschlagen und angewendet. Ueber den Vorgang der Dextrinbildung durch Salpetersäure hat Petit [7] Untersuchungen angestellt. Danach bleiben von 1000 Teilen Stärke bei Anwendung von 0,2%, 0,3% und 0,5% Salpetersäure 3 Teile, 2 Teile und 1 Teil unverändert, während bei Anwendung von 0,8% und darüber nur Spuren von Stärke unverändert bleiben. Das Reduktionsvermögen des erhaltenen Dextrins nimmt bei gleichbleibender Säuremenge mit der Dauer der Erhitzung ab, bei gleichbleibender Erhitzungsdauer mit der Säuremenge zu. Eine zweite Form des Säureverfahrens ist die Einwirkung von gasförmigen Säuren auf trockene Stärke bei gewöhnlichem oder erhöhtem Druck. Ch. O. Neille [9] hat 1859 hierzu Salzsäure, F.M. Bachet und F.M. Savalle [10] in Paris (D.R.P. Nr. 1837) Kohlensäure und A.H. J. Bergé [11] (D.R.P. Nr. 55868) schwefelige Säure vorgeschlagen. Endlich kann man die Säuren auch in wässeriger Lösung auf Stärkemilch einwirken lassen; doch muß man in diesem Falle dafür sorgen, daß keine Zuckerbildung eintritt. Es kann entweder Oxalsäure (Verfahren von Ficinus) [12] oder Schwefelsäure (Verfahren von T.A. Hoffmann) [13] verwendet erden. Auf jeden Fall hat man den Nachteil der Eindampfungskosten und der Notwendigkeit einer nachträglichen Abstumpfung der Säure, um der Zuckerbildung beim Eindampfen vorzubeugen. Da jedoch das erhaltene Dextrin sehr rein ist, so ist dieses Verfahren neuerer Zeit wieder in entsprechender Ausbildung von Schumann [14] (D.R.P. Nr. 41931, 43146 und 43772) zur Darstellung eines dem arabischen Gummi sehr ähnlichen Dextrins verwendet worden.

Von allen diesen Verfahren wird am häufigsten das zuerst genannte, und zwar meist unter Anwendung von Salpetersäure ausgeführt. Das Ansäuern (Präparation) wird meist mit der trockenen Stärke vorgenommen, mit der feuchten nur dann, wenn Stärke- und Dextrinfabrik vereinigt sind. Meist erfolgt es durch Handarbeit. In größeren Betrieben sind weit vollkommener arbeitende Mischmaschinen eingeführt. Blumenthal verwendet als solche eine Vorrichtung (D.R.P. Nr. 11920), die aus einem zylindrischen Mantel besteht, in dem die eintretende Stärke durch ein Rührwerk zerstäubt und in den gleichzeitig durch ein Strahlgebläse ein Säurenebel zugeführt wird. Die Mischung ist innig, die erhaltene Stärke ohne vorheriges Trocknen zur Röstung verwendbar. Eine ähnliche Vorrichtung, ausgeführt von W.H. Uhland in Leipzig-Gohlis, zeigt Fig. 1. Zur Ansäuerung feuchter Stärke hat Uhland [15] ein Mischwerk hergestellt, durch das die Stärke in seine Flocken zerteilt wird, die in einen Schacht herabfallen, in den ein Säurenebel eingeblasen wird. Die herabgefallene Stärke wird noch einmal durch eine kräftige Mischmaschine getrieben und dann in die Trockenkammer gebracht. Das Rösten geschieht in England und Amerika vielfach noch in den obenbeschriebenen schrägliegenden Rösttrommeln für ununterbrochenen Betrieb, in Deutschland dagegen ausschließlich in Röstpfannen, die entweder im Oelbad oder mit gespannten und überhitzten Wasserdämpfen [16][729] geheizt werden und mit Rührwerk versehen sind. Fig. 2 und 2a stellt die erste Art der Heizung an einer Röstpfanne von derselben Firma [15] dar. Die gußeiserne, innen ausgedrehte Röstpfanne ist in eine zweite eingesetzt und der Zwischenraum beider mit Oel gefüllt, das durch einen Hahn abgelassen werden kann. Das Rührwerk mischt oder entleert, je nachdem es vor- oder rückwärts geht, und läßt sich ausrücken und ausheben. Der zweiteilige Deckel kann ebenfalls gehoben werden. Die Dunstrohre führen die sich entwickelnden Dämpfe ins Freie oder in eine Staubkammer. Die Einwirkung des Feuers auf den Heizkessel kann durch einen Schieber oder eine Klappe geregelt oder auch ganz aufgehoben werden. Die Pfannen werden entweder einzeln oder meist zu zweien über einer Feuerung angebracht. Diese Röstpfannen ermöglichen eine gute Einhaltung der gewünschten Temperatur und erfordern keine Dampfanlage. Eine ältere, minder vollkommene Röstpfanne mit Oelbadheizung hat F. Schmidt in Halle a. S. ausgeführt [17]. – Fig. 3 zeigt die zweite Art der Heizung in einer älteren Ausführung bei der Röstpfanne von R. Lehmann [16], hergestellt von W. Angele in Berlin. Es sind zwei innen ausgedrehte Pfannen über einer Feuerung angebracht, die auf einem dichten Rost von schmiedeeisernen, zugeschweißten, mit Wasser gefüllten Rohren aufliegen, die mit ihren vorderen Enden a im Feuer stecken und auf einen Druck von 300 Atmosphären geprüft sind. Im Betriebe werden sie höchstens bis auf 80 Atmosphären beansprucht. Eines derselben trägt ein Manometer M. Rührwerk und Deckel sind ähnlich eingerichtet wie bei der vorigen Röstpfanne. Auch diese Art der Heizung ist unabhängig von einer Dampfanlage. Weit zweckmäßiger und vollkommener ist eine von W.H. Uhland in neuerer Zeit eingeführte Röstpfanne mit Dampfheizung [26], [27], die in Fig. 4 dargestellt ist. Ihre Heizung erfolgt durch ein in den Boden eingegossenes Schlangenrohr, durch das überhitzter Dampf, strömt, der bis auf 400° C. erwärmt werden kann. Dadurch ist es möglich, das Anheizen sehr rasch durchzuführen, die Wärmezufuhr läßt sich genau regeln und beliebig unterbrechen. Nach Beendigung einer Röstung kann man mittels eines Wechselhahns kaltes Wasser durch die Heizschlange strömen lassen, wodurch die Pfanne so rasch abgekühlt wird, daß sie sogleich wieder mit neuer Stärke beschickt werden kann, ohne Gefahr zu laufen, daß diese einteilig überhitzt werden könnte. Dies gestattet auch die Verwendung verhältnismäßig feuchter Stärke ohne Gefahr von Klumpen- und Griesbildung. Sehr vorteilhaft ist es, daß Antrieb und Aushebung des Rührwerks von unten erfolgt, so daß die Pfanne von oben völlig frei ist und daß sie wegen des Entfallens der Einmauerung überall aufgestellt werden kann. Der zugehörige Dampfüberhitzer befiehl aus einem gußeisernen, mit Isoliermasse bekleideten Hohlzylinder, in dessen Wandung die Dampfrohre[730] eingegossen sind und dessen innerer Hohlraum durch eine obere Oeffnung mit Koks gefüllt wird, der unten auf einem Rost aufruht. Da diese Röstpfanne auch mit heißem Wasser geheizt werden kann, so ist sie nicht an das Vorhandensein einer Dampfanlage gebunden und ist wegen all ihrer Vorzüge wohl gegenwärtig die vollkommenste Rösteinrichtung zur Dextrinerzeugung.

Die noch heiße Stärke wird gewöhnlich auf Platten zum Auskühlen ausgebreitet, wobei sie jedoch leicht nachdunkelt. Besser ist daher die Anwendung einer besonderen Kühlvorrichtung. Fig. 5 zeigt einen solchen Kühler von Uhland in Verbindung mit zwei Dampfröstpfannen a, einem Dampfüberhitzer b und der Wasserleitung d. Der Kühler besteht aus zwei (oder mehr) großen, flachen Pfannen g, g₁, die mit einem langsam umlaufenden Rührwerk versehen sind, welches das Dextrin auf der oberen Pfanne von außen nach innen, auf der unteren umgekehrt bewegt, so daß es schließlich bei h abgekühlt herausfällt. Die beiden Röstpfannen a flehen so nebeneinander, daß ihre Ausläufe e durch den gemeinsamen Schlot f zum Kühler führen; c₁ ist der Hahn für Dampf, d₁ jener für kaltes Wasser.

Die Dextrinfabrik kann entweder ebenerdig oder besser einstöckig ausgeführt werden und ist am besten so anzulegen, daß sie durch Anbaue leicht vergrößert werden kann. Da das Präparieren, Vortrocknen der präparierten Stärke, das Rösten und Kühlen sowie das Fortbewegen der Stärke und des Dextrins durch Maschinenarbeit verrichtet werden kann, so sind zur Bedienung der ganzen Anlage nur wenige Arbeitskräfte erforderlich.

Die Versuche und Vorschläge, das Dextrin unmittelbar aus Getreidekörnern, Mehl oder Kartoffeln oder aus der Pülpe der Stärkefabriken herzustellen, haben niemals zu einer nennenswerten Anwendung im großen geführt, da das erhaltene Dextrin viel zu unrein ist, um den gegenwärtigen Anforderungen entsprechen zu können. Solche Vorschläge sind z.B. gemacht worden von T.A. Hoffmann [13], Fließbach [19], Bossert-Renge [28] und Fr. Anthon [18], welch letzterer zum Erhitzen eine eigne, jedoch sehr unzweckmäßige Vorrichtung, den sogenannten Dextrinzellenapparat, angegeben hat. Auch der Versuch K.D. Eckmanns in England, einen dextrinartigen Körper aus den Ablaugen der Sulfitzellstoffabriken zu gewinnen und unter dem Namen Dextron in den Handel zu bringen [29], dürfte kaum größere Bedeutung erlangen, da auch dieser Körper ungenügend rein ist.

3. Das aus Malz gewonnene Dextrin führt den Namen unwägbarer Sirup oder Dextrinsirup (sirop impondérable). Besonders in der Bierbrauerei verwendet, sehr zuckerhaltig, wurde er durch Erhitzen von Stärke mit Malzschrot auf 75° C, Aufkochen, Filtrieren und Eindampfen erhalten. Näheres in größeren Handbüchern [20], [21]. Die Ueberwachung der Umwandlung der Stärke in Dextrin erfolgt bei jedem Verfahren durch Versetzen einer in Wasser gelösten Probe mit einer Jodlösung, welche Stärke blau, Dextrin weinrot färbt. Jenes Dextrin, das zum Gummieren von Zetteln, Briefumschlägen u. dergl. bestimmt ist, soll beim Eintrocknen seiner Lösung einen glänzenden, weichen, nicht brüchigen Ueberzug zurücklassen. Zu diesem Zwecke wird seine Lösung mit verschiedenen Zusätzen versehen und dann gewöhnlich als Dextrinleim bezeichnet. Vorschriften zur Herstellung eines solchen sind z.B. 400 g Dextrin, 600 g kaltes Wasser, 10 g Traubenzucker, 20 g Glyzerin auf 90° C. erhitzt; oder 400 g Dextrin mit 400 g Wasser angerührt, mit 200 g Wasser verdünnt, mit 20 g Traubenzucker und 10 g Aluminiumsulfat versetzt und auf 90° C. erhitzt [22]. Andre Vorschriften s. [23], [24], [30], [31]. Das von O. Kutzner in Potsdam in den Handel gebrachte Gummi germanicum ist ein in wässeriger Lösung gebleichtes und wieder eingedampftes Dextrin [32]. – Die Reinheit und Zusammensetzung des Handelsdextrins ist ziemlich beträchtlichen Schwankungen unterworfen, wie aus den folgenden Zahlen hervorgeht [25]:

Aeltere Analysen s. [20], [21], neuere [33]. Ueber die Methoden zur chemischen Untersuchung des Dextrins, die zu genauerer Ueberwachung des Betriebes erforderlich ist, s. [33] und [34].

Literatur: [1] Payen, Chimie industrielle und Dingl. Journ., 115, 219. – [2] Rey, Dingl. Journ., 67, 49. – [3] Ebend., 115, 220. – [4] Ebend., 99, 295. – [5] Pharm. Zentralbl. 1847, 649. – [6] Dingl. Journ., 102, 229. – [7] Compt. rend., 114, 46. – [8] Dingl. Journ., 149, 145. – [9] Wagners Jahrb., 1859, 330. – [10] Jacobsens Repertorium, 1878, I, 300. – [11] Wagners Jahrb., 1891. – [12] Pharm. Zentralbl. 1871, 220. – [13] Dingl. Journ., 149, 320. – [14] Wagners Jahrb., 1888. – [15] Uhland, W.H., Mitteilungen für die gesamte Stärkeindustrie, Leipzig 1890, Bd. 1, S. 56. – [16] Dingl. Journ., 243, 220. – [17] Wágner, L. v., Stärkefabrikation, 2. Ausg., Leipzig 1886, 673. – [18] Wagners Jahrb., 1875, 770. – [19] Chemische Industrie, 7, 395. – [20] Stohmann und Kerl, Encyklopäd. Handb. der techn. Chemie, Bd. 2. – [21] Wágner, L. v., Die Stärke-, Dextrin- und Traubenzuckerfabrikation, Braunschweig. – [22] Dietrich, Pharm. Zentralhalle 1887, 271; Industrieblätter 1887, 173; Jacobsens Repertorium, 1887. – [23] Helfenberger Pharm. Ztg., Berlin 1887, Bd. 49, S. 5; Jacobsens Repertorium, 1886. – [24] Bayer. Industrie- und Gewerbeblatt, 49 (1887) 30. – [25] Reinke, Zeitschr. für Spiritusindustrie 1892, 144. – [26] Uhlands[731] Techn. Rundschau 1901, Gruppe 4, S. 87. – [27] Zeitschr. für Spiritusindustrie, Bd. 24, S. 340. – [28] Chem. Industrie, Bd. 25 (1902), S. 455. – [29] Dingl. Journ., 301 (1896), 119; Chem. Industrie, Bd. 18, S. 370. – [30] Chem. Industrie, Bd. 23, S. 562. – [31] Zeitschr. für die gesamte Kohlensäureindustrie, Bd. 7, S. 344; Alkohol, Bd. 11, S. 258; Amerik. Apotheker-Ztg., Bd. 22, S. 79. – [32] Chem. Industrie, Bd. 19 (1896), S. 445. – [33] Pharm. Zentralhalle, Bd. 39, S. 733. – [34] Zeitschr. für Spiritusindustrie, Bd. 25, S. 237.

F. Reinitzer.

Fig. 1.

Fig. 2., Fig. 2a.

Fig. 3.

Fig. 4., Fig. 5.