CVIII. Ueber einen Apparat, in welchem man unter einem schwachen Druke Syrup versieden kann. Aus dem Agriculteur-Manufacturier. October 1831 (Junius 1832), S. 13. Mit Abbildungen auf Tab. VII. Ueber einen Apparat zum Versieden des Syrupes. Ich kam vor einigen Jahren, als von den Arbeiten des Hrn. Howard, und von der Anwendung der pneumatischen Pumpe um den Syrup im luftleeren Raume einzudiken, die Rede war, auf die Idee einen kleinen Apparat zu benuzen, der bisher nur in den physikalischen Cabinetten figurirte, und mit welchem man nach meiner Ansicht auf eine weit einfachere Weise zu denselben Resultaten gelangen koͤnnte, welche Hr. Howard mit einer etwas kostspieligen Maschine erreichte. Ich sprach mit mehr als einem Fabrikanten hieruͤber, ließ aber doch meine Idee wieder fallen, da ich es fuͤr einen großen Nachtheil hielt, in einem verschlossenen Gefaͤße zu arbeiten, in welchem man die Fluͤssigkeit nicht unter den Augen haͤtte, und da ich glaubte, daß das Versieden mit Dampf statt mit offenem Feuer, welches damals eben in Aufnahme kam, die Faͤrbung des Syrupes, die durch Lezteres entsteht, aufheben wuͤrde. Kurze Zeit darauf erschien Hr. Roth mit seinem Apparate, an welchen man lange nicht dachte, bis er endlich, nachdem Hr. Bayvet wesentliche Verbesserungen daran anbrachte, Eingang fand, und jezt besonders von Hrn. Bayvet mit großem Vortheile benuzt wird. Dieß veranlaßt mich nun auch meinen Apparat bekannt zu machen, der weiter nichts als eine genaue Copie der Franklin'schen, unter dem Namen Sieder (bouillant) bekannten, Vorrichtung ist. Hr. Gay-Lussac hat das Princip dieses Apparates bereits benuzt, um die Spannung des Dampfes bei niedrigen Temperaturen zu bestimmen, und diese sinnreiche Anwendung desselben brachte mich zum Theil auch auf die Idee es auch zum Eindampfen der Syrupe zu benuzen. Fig. 1 und 2 stellen nun diesen Apparat vor. a ist der Behaͤlter, welcher die zu einem Sude noͤthige Bleiche (clairce) enthaͤlt. b ein an diesem Behaͤlter befindlicher Hahn. c ein an dem Kessel f angebrachter Trichter. d eine Klappe, durch welche sich der Trichter c schließen laͤßt. Diese Klappe hat einen mit Schraubengaͤngen versehenen Schaft, der sich in einer Schraubenmutter e dreht, welche mit dem Trichter einen Koͤrper ausmacht. Auf diese Weise kann die Klappe naͤmlich, obschon sie mit dem Druke der atmosphaͤrischen Luft belastet ist, leicht gehoben werden. f ist ein Kessel, der in seiner Einrichtung einem Klaͤrungskessel aͤhnlich ist. gh sind die Entleerungshaͤhne des Kessels. i der Dampfhahn. k der Hahn, bei welchem das Wasser zuruͤkfließt. s eine Verbindungsroͤhre zwischen dem Kessel f und dem Verdichter l. Diese Roͤhre muß einen großen Durchmesser haben, damit die Spannung des Dampfes im Kessel beinahe jener Spannung gleich kommt, die der Dampf im Verdichter hat. Man kann derselben innen keinen kleineren Durchmesser geben, als sie in der Zeichnung hat. l ist der Verdichtungscylinder. m ein an diesem Cylinder angebrachter Hahn. n ein Trog, in den der Verdichtungscylinder untergetaucht und befestigt ist. o stellt ein an dem vorderen und oberen Theile des Troges angebrachtes Loch vor, welches als Ueberlaͤufer (trop-plein) dient. p ist ein, am Hinteren und unteren Theile des Troges befindliches Loch, welches zum Ausleeren des Troges dient. q ist ein Behaͤlter fuͤr das kalte Wasser. r ein an diesem Behaͤlter angebrachter Hahn. Dieser Apparat arbeitet auf folgende Weise. Am Anfange der Operation bringt man die Bleiche, die zu einem Sude dienen soll, in den Behaͤlter a; man oͤffnet den Hahn m, die Klappe d und den Hahn b. Wenn sich die Bleiche in den Kessel f begeben hat, so schließt man die Klappe d, und laͤßt dieselbe einige Centimeter hoch mit Bleiche uͤberdekt, damit keine aͤußere Luft in den Kessel eindringen kann. Dann oͤffnet man die Haͤhne i und k, und bringt die, in dem Kessel f enthaltene Bleiche schnell zum Sieden. Ist das Kochen ein Mal eingetreten, so vertreibt der sich entwikelnde Dampf schnell die in dem Kessel und in dem Verdichter enthaltene Luft, welche bei dem Hahne m entweicht. Ist die Luft vollkommen ausgetrieben, so schließt man, so wie der Dampf auszutreten beginnt, den Hahn m, und oͤffnet dafuͤr den Hahn r. Das kalte Wasser, welches aus dieser Roͤhre ausfließt, verdichtet den in dem Cylinder l enthaltenen Dampf und erzeugt dafuͤr einen luftleeren Raum in demselben. Die Temperatur der Bleiche nimmt dann schnell ab, wobei die Eindampfung rasch vorwaͤrts schreitet. Waͤhrend diese Eindampfung Statt findet, wird der Trog durch den Hahn r, der in gehoͤrigem Maße geoͤffnet erhalten wird, gespeist. Aus diesem Troge entweicht das Wasser durch den Ueberlaͤufer o wieder in dem Maße, in welchem es durch die Beruͤhrung, in der es mit dem Cylinder steht, erhizt wird. Wenn man glaubt, daß das Einkochen bis auf den gehoͤrigen Punkt gediehen ist, so oͤffnet man den Hahn g, wo dann die Luft, die zwischen dem Hahne g und dem Hahne h enthalten ist, in den Kessel f dringt, und dafuͤr durch Syrup ersezt wird. Man schließt nun den Hahn g und oͤffnet dafuͤr den Hahn h, um zu erfahren, ob der Syrup gehoͤrig versotten ist. Ist dieß der Fall, so oͤffnet man die Klappe d, welche dann der atmosphaͤrischen Luft Zutritt gestattet, und den Hahn g, bei welchem aller Syrup auslaufen wird. Waͤhrend derselben Zeit nimmt man auch den Pfropf, mit welchem das Loch p verschlossen ist, heraus, und oͤffnet den Hahn m, damit das in dem Troge und in dem Verdichter enthaltene Wasser entweichen kann. Wenn man will, kann man das in dem Cylinder angesammelte Wasser auch fuͤr sich allein sammeln; dieses Wasser ist naͤmlich destillirtes Wasser, und taugt daher, indem es keine kalkigen Theile mehr absezt, sehr gut zur Speisung der Dampferzeuger. Wenn der Kessel leer und das Wasser abgelaufen ist, so kann man dann auf dieselbe Weise zu einer zweiten Operation schreiten. Da das Verdichtungswasser nicht in den Verdichter selbst kommt, so ist es unnuͤz, demselben einen großen koͤrperlichen Inhalt zu geben, wodurch der Apparat nur kostspieliger werden wuͤrde. Bei der Oberflaͤche, die in der Zeichnung fuͤr ihn angegeben ist, wird die Verdichtung sehr leicht geschehen; das Wasser wird in dem Augenblike, in welchem es bei dem Ueberlaͤufer austritt, eine ziemlich hohe Temperatur erreicht haben. Der ganze Vorgang hiebei hat mit dem, was in einem Destillirapparate erfolgt, Aehnlichkeit. Welche Schlangenlinie bietet eine Oberflaͤche von beinahe drei Meter nicht der verdichtenden Wirkung des Wassers dar? Die Form des Verdichters ist, wenn derselbe geschlossen ist, gleichguͤltig; nur die Oberflaͤche desselben allein kommt in Betracht. Wer wird wohl zweifeln, daß sich der Dampf in dem mit Wasser umgebenen Cylinder schnell verdichte, wenn sich derselbe schon, wie bekannt, in dem doppelten Boden eines Klarungskessels, der doch eine weit kleinere Oberflaͤche darbietet, in so großer Menge verdichtet? Der Dampf verwandelt sich naͤmlich darin mit solcher Schnelligkeit in Wasser, daß man die Menge, die ein Klaͤrungskessel verbraucht, fuͤr zwei Mal so groß, als jene haͤlt, die sich an zwei Versiedkesseln ergibt. Ein weiterer Vortheil dieses Verdichtungssystemes durch Oberflaͤchen liegt darin, daß keine Luft in den Verdichter eindringt, wie dieß geschieht, wenn man das Verdichtungswasser, welches gewoͤhnlich 1/20 seines Volumens aufloͤst, in den Verdichter bringt. Die zur Verdichtung noͤthige Menge Wasser laͤßt sich leicht a priori bestimmen. Man kann naͤmlich voraussezen, daß das Wasser mit einer Temperatur von 15° C. in den Trog ein-, und mit einer Temperatur von 75° C. aus demselben austritt, d.h. daß es durch die Beruͤhrung, in die es mit dem Verdichter kommt, 60° C. gewinnt. Sezen wir nun, daß bei jedem Sude 2 Hectoliter Bleiche auf einen Hectoliter eingekocht werden muͤssen, so folgt, daß ein Hectoliter Wasser in Dampf verwandelt, und dann verdichtet und auf 50° C. gebracht werden muß. Jedes Liter Wasser nimmt 650 Einheiten Waͤrmestoff auf, um sich in Dampf zu verwandeln, und gibt deren 600 ab, wenn er wieder zur Fluͤssigkeit von 50° C. werden soll. Wenn nun das Wasser, welches die Verdichtung hervorbringt, wie wir angenommen haben, durch diese Wirkung 60° C. gewinnt, und wenn folglich jeder Liter 60 Einheiten Waͤrmestoff aufnimmt, so folgt hieraus, daß ein Liter in Dampf verwandeltes Wasser durch 600/60 oder durch 10 Liter Wasser verdichtet werden kann, d.h. daß das Verdichtungswasser zehn Mal so viel betragen muß, als das verdichtete Wasser. Da mm das Volumen der Bleiche zwei Mal so groß ist, als jenes des Wassers, welches durch die Verdampfung entfernt wird, so folgt, daß fuͤr jeden Hectoliter Bleiche, den man in den Kessel bringt, 5 Hectoliter Verdichtungswasser noͤthig sind. Wuͤrde man die zweiten und dritten Syrupe versieden, die eine groͤßere Dichtheit haben, und an denen das zu verdampfende Wasser nicht die Haͤlfte des Volumens betraͤgt, so wuͤrde das Verdichtungswasser nicht mehr 5 Hectoliter, sondern um die Haͤlfte weniger betragen. Diese Quantitaͤten sind fuͤr den Fall berechnet, in welchem das Wasser mit einer Temperatur von 75° C. aus dem Verdichtungstroge austritt. Wuͤrde dieses Wasser bei 60° C. austreten, so braucht man um 1/3, bei 55° C. um die Haͤlfte, und bei 45° C. um das Doppelte mehr. Der eben beschriebene Apparat muß durch einen uͤber dem Verdichter befindlichen Behaͤlter gespeist werden. Dieß ist ein Nachtheil, den er im Vergleiche mit dem Roth'schen Apparat hat; dieser leztere verschafft sich naͤmlich selbst aus irgend einem Brunnen das Wasser, welches er noͤthig hat. Dieser Nachtheil ist aber nur dann von Belang, wenn sich das Wasser 5 Meter unter der Oberflaͤche des Bodens befindet; denn wenn sich das Wasser in einer groͤßeren Tiefe befaͤnde, so wuͤrde es, da der luftleere Raum in dem Verdichter keineswegs ein absoluter ist, nicht bis in den Verdichter emporsteigen. Es scheint mir also hiernach, daß der Roth'sche Apparat den Vorzug verdient, wenn er ohne Pumpe angewendet werden kann; daß hingegen der meinige in jenen Faͤllen vorzuziehen seyn duͤrfte, in welchen das Wasser durch eine Maschine gehoben werden muß, oder in welchen sich das Wasser von Natur aus schon auf einem hoͤheren Niveau, als der Verdichter befindet.Der Cylinder, den Hr. Dubrunfaut in der Fabrik zu Ballon anwendet, um den Runkelruͤbensaft empor zu heben, koͤnnte in gewissen Fallen auch zum Heben des Verdichtungswassers benuzt werden. Durch eine Verbindung dieser Vorrichtung mit dem Apparate wuͤrde eine Pumpe und jede andere Bewegkraft jedes Mal unnoͤthig werden, so oft das Niveau des Wassers wenigstens 10 Meter von dem Punkte entfernt waͤre, auf welchen es gehoben werden soll. Es wundert mich, daß diese sinnreiche Vorrichtung nicht allgemeiner angewendet wird; durch sie wird, ohne Zwischenmittel, der atmosphaͤrische Druk mittelst des luftleeren, durch die Verdichtung des Dampfes erzeugten Raumes benuzt. Welche Pumpe ist im Stande, das Wasser mit so geringen Kosten zu heben? Obschon die Verdampfung im luftleeren Raume Statt finden kann, wenn der heizende Dampf auch nur die Spannung der atmosphaͤrischen Luft hat, so wuͤrde man doch sehr fehlen, wenn man den Dampf eines zu Gebote stehenden Dampfkessels von hoͤherem Druke nicht benuzen wuͤrde. Der Dampf mit hohem Druke erzeugt naͤmlich ein schnelleres Verdampfen, ohne dabei die Temperatur des kochenden Syrupes auch nur um einen Grad zu erhoͤhen. Diese Temperatur haͤngt naͤmlich nur von der Spannung des in dem Verdichter enthaltenen Dampfes und von der Menge Wassers ab, die zur Verdichtung angewendet wird. Wuͤrde man uͤbrigens auch finden, daß dieser Dampf wegen stilles hohen Drukes die Verdampfung zu schnell leitet, so waͤre leicht zu helfen: man brauchte naͤmlich den Hahn, durch welchen der Dampf Zutritt erhaͤlt, nur zur Haͤlfte oder zum vierten Theile zu oͤffnen. Der hohe Druk ist besonders am Anfange der Operation sehr vortheilhaft; denn er bringt die Bleiche schnell zum Sieden, und treibt die Luft schnell aus dem Inneren des Apparates aus, so daß folglich der luftleere Raum schneller gebildet wird. Ich halte es durchaus fuͤr keinen Nachtheil, wenn man am Anfange der Operation die Temperatur bis auf den gewoͤhnlichen Siedepunkt erhoͤhen muß. Denn die Dichtigkeit ist in diesem Falle nicht so groß, als daß eine hoͤhere Temperatur schaden koͤnnte; es ist dieß um so weniger moͤglich, als eine oder zwei Minuten hinreichen, um die Luft auszutreiben, und als, in demselben Augenblike, in welchem keine Luft mehr in demselben enthalten ist, eine Einsprizung aus kaltem Wasser einen luftleeren Raum darin erzeugt, und mithin die Temperatur der Bleiche augenbliklich vermindert. Es scheint mir daher, daß dieser Einrichtung der Vorzug vor jener des Hrn. Roth gebuͤhrt, um so mehr, da sie auch weniger complicirt ist. Es ist von großer Wichtigkeit an einem Apparate, in welchem sich ein luftleerer Raum befinden soll, so wenig Haͤhne als moͤglich anzubringen. Jener, den ich hier beschrieben habe, hat deren nur so viele, als unumgaͤnglich nothwendig sind; sie sind uͤberdieß, bis auf den Entleerungshahn, auch noch in eine Fluͤssigkeit untergetaucht. Die große Schnelligkeit, mit welcher die Verdampfung im luftleeren Raume oder wenigstens unter einem Druke, der geringer als jener der atmosphaͤrischen Luft ist, erfolgt, traͤgt viel dazu bei, daß keine Veraͤnderung im Zuker vorgeht. Diese Schnelligkeit ist das Resultat des Unterschiedes zwischen der Temperatur des Dampfes, der die Fluͤssigkeit erwaͤrmt, und jener der Fluͤssigkeit, die verdampft wird. Man kann schon bei der Verdampfung unter dem atmosphaͤrischen Druke bemerken, daß das Verdampfen um so schneller erfolgt, je hoͤher die Temperatur des heizenden Dampfes ist. Dampf von 1 1/2 Atmosphaͤren und 112° C. (welche Temperatur der Syrup auch gegen das Ende der Eindikung hat) ist kaum im Stande das Sieden zu unterhalten, weil er gegen das Ende der Operation keinen Waͤrmestoff mehr an den Syrup abgeben kann, indem dieser dann beinahe eine dem Dampfe gleichkommende Temperatur haben wird. Bei einem Dampfe von 2 Atmosphaͤren und 122° C. wird der Unterschied zwischen der Temperatur dieses Dampfes und jener des Syrupes gegen das Ende des Versiedens 10° C. betragen; dieser Dampf wird mithin das Sieden unterhalten, obschon langsam. Bei Dampf von 2 1/2, Atmosphaͤren und 131° C. wird dieser Unterschied 19° C. ausmachen, und folglich wird das Versieden schneller von Statten gehen. Bei einem Dampfe endlich von 3 Atmosphaͤren und 139° C. belauft sich der Unterschied auf 27° C., so daß das Versieden mit Schnelligkeit erfolgen wird. Wenn nun die Verdampfung unter einem schwaͤcheren Druke, als unter jenem der atmosphaͤrischen Luft geschieht, so sind die Unterschiede noch groͤßer, und die Verdampfung wird folglich noch lebhafter von Statten gehen. Wenn der Raum in so weit luftleer ist, daß der Syrup keine hoͤhere Temperatur als 75° C. zu erreichen im Stande ist, so werden die Unterschiede nach der Spannung des heizenden Dampfes folgende seyn. Bei 1 1/2 Atmosphaͤren 112° – 75° = 37°      2             –              112° – 75° = 47°      2 1/2       –              131° – 75° = 56°      3             –              139° – 75° = 64° In denselben Faͤllen, aberwenn das Sieden unter dematmosphaͤrischen Drukegeschah, betrug der Unterschied   0°10°19°27° Da nun die Mitteilung des Waͤrmestoffes und die Verdampfung im Verhaͤltnisse dieser Unterschiede erfolgt, so folgt hieraus, daß die Raumtheile von Bleiche, welche man unter den angegebenen Umstaͤnden in gleicher Zeit und in einem und demselben Kessel versieben kann, mit den in obiger Tabelle aufgefuͤhrten Zahlen im Verhaͤltnisse stehen werden. Es versieht sich uͤbrigens wohl von selbst, daß dieß bloß so lang der Fall ist, als der heizende Dampf so erzeugt wird, daß er immer dieselbe Spannung und dieselbe Temperatur beibehaͤlt; denn die Verdampfung im luftleeren Raume bewirkt keinen geringeren Verbrauch an Brennmaterial, als bei der Verdampfung unter dem atmosphaͤrischen Druke Statt findet. In beiden Faͤllen absorbirt ein Kilogramme Wasser beim Verdampfen 650 Einheiten Waͤrmestoff. Der Herd und der Dampferzeuger muͤssen daher immer gleich bleiben, unter was immer fuͤr einem Druke auch die Verdampfung geschehen mag. Dafuͤr kann aber der Kessel um so kleiner seyn, je niedriger der Druk ist, unter welchem die Verdampfung erfolgt. Dieser Grund rechtfertigt den kleinen Durchmesser fuͤr den Kessel, den ich in der Zeichnung angegeben habe. Ein solcher Kessel wuͤrde selbst fuͤr die kleinste Zukersiederei nicht hinreichen, wenn die Verdampfung unter dem atmosphaͤrischen Druke zu geschehen haͤtte; bei der Verdampfung unter niedrigerem Druke leistet er aber weit mehr, so daß er fuͤr eine Zukersiederei von mittlerer Groͤße und Ausdehnung hinreicht.