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Zucker

[1001] Zucker (Zuckerstoffe; hierzu Tafel »Zuckerfabrikation I u. II« mit Text), eine Gruppe von Kohlehydraten, s�� schmeckende, in Wasser leicht, meist auch in w�sserigem Alkohol, nicht in �ther l�sliche, meist feste und kristallinische, zum Teil nur in dickfl�ssigem Zustande bekannte, direkt oder nach leichter Wandlung g�rungsf�hige K�rper, finden sich im Pflanzenreich, einige zugleich auch, andre nur in tierischen Organismen; manche k�nnen k�nstlich aus andern Kohlehydraten (Zellulose, St�rkemehl, Dextrin) dargestellt werden, auch lassen sich einige leicht in andre Zuckerarten �berf�hren. Mehrere entstehen als Spaltungsprodukte bei der Zersetzung kompliziert zusammengesetzter Stoffe des Pflanzen- und Tierreiches, z. B. bei der Spaltung der Glykoside, auch ist die Synthese mehrerer Zuckerarten gelungen. Formaldehyd oder Glyzerose (s. Glyzerin) geben mit �tzkalk Akrose C₆H₁₂O₆, die mit Natriumamalgam in aktiven Mannit C₆H₁₄O⁶, liefert. Dieser wird zu Mannons�ure C₆H₁₂O₇ oxydiert, und die aus letzterer abgeschiedene Rechtsmannons�ure bildet den Ausgangspunkt f�r die Darstellung von Fruchtzucker und Traubenzucker. Die Herstellung von Rohrzucker aus letzterm ist schwieriger. Man unterscheidet 1) einfache Zuckerarten (Monosacchoride, Monosen), die Fehlingsche L�sung reduzieren und mit Phenylhydrazin Osazone bilden, und zwar je nach der Anzahl der Kohlenstoffatome im Molek�l Triosen, Tetrosen, Pentosen, Hexosen, Heptosen, Oktosen und Nonosen. Von diesen sind weitaus am wichtigsten die Hexosen (Glykosen), zu denen Trauben- und Fruchtzucker geh�ren. 2) Disaccharide (Biosen, Saccharosen, Disaccharate), zu denen Rohrzucker, Milchzucker, Maltose und Isomaltose geh�ren, dieser Gruppe schlie�t sich ein Trisacchorid, die Raffinose, an (vgl. Kohlehydrate).

Von allen Zuckerarten hat der Rohrzucker (Saccharose, Saccharobiose) C₁₂H₂₂O₁₁ den gr��ten praktischen Wert. Er findet sich weitverbreitet im Pflanzenreich, wird aber sehr h�ufig bei fortschreitender Vegetation durch organische S�uren oder Fermente in Trauben- und Fruchtzucker umgewandelt. Umgekehrt verschwinden im reisenden Zuckerrohr urspr�nglich vorhandener Trauben- und Fruchtzucker. Besonders reich an Rohrzucker sind manche Gr�ser, wie Zuckerrohr, Zuckerhirse (Sorghum saecharatum), Mais, dann der Saft einiger B�ume, wie des Zukkerahorns, des �lnu�baums (Juglans cinerea), der Birke, mancher Palmen etc., ferner der Saft mancher R�ben, wie der Runkelr�be, der Zichorie, Mohrr�be, der wei�en R�be, Pastinak etc. Rohrzucker findet sich ferner neben andern Zuckerarten im Obst, in Wal- und Haseln�ssen, Mandeln, Johannisbrot, im Nektar vieler Bl�ten, im frischen Bienenhonig etc. Er bildet gro�e. farblose, wasserfreie, monokline, h�ufig hemiedrische Kristalle vom spez. Gew. 1,606, leuchtet beim Zerschlagen im Dunkeln, l�st sich in 0,3 Teilen kaltem, in allen Verh�ltnissen in hei�em Wasser, schwerer in Weingeist, nicht in �ther. Den Gehalt der Zuckerl�sungen von verschiedenem spezifischen Gewicht bei 71,5� zeigt folgende Tabelle.

Der Siedepunkt der L�sungen steigt mit deren Zuckergehalt, und zwar siedet eine L�sung von

[1001] Die w�sserige Rohrzuckerl�sung dreht die Polarisationsebene des Lichtes nach rechts.

Rohrzucker schmilzt bei 160�, erstarrt beim Abk�hlen zu einer amorphen Masse (Bonbon), ist in diesem Zustande hygroskopisch, leichter schmelzbar, leichter l�slich in Alkohol und wird beim Liegen kristallinisch (Absterben der Bonbons). Beim Erhitzen auf 190–200� verwandelt sich Rohrzucker in braunen bittern Karamel. Bei starkem Erhitzen an der Luft bl�ht sich der Rohrzucker auf, entwickelt stechenden Geruch und verbrennt. W�sserige Zuckerl�sung bleibt bei Luftabschlu� lange unver�ndert, an der Luft veranlassen hineinfallende Pilzkeime die Umwandlung des Rohrzuckers in ein Gemisch gleicher Molek�le von Trauben- und Fruchtzucker (Invertzucker). Diese Umwandlung erfolgt viel schneller auf Zusatz von Hefe und beim Kochen mit verd�nnten Minerals�uren. Erst nach dieser Hydrolyse reduziert die Zuckerl�sung Fehlingsche L�sung. Invertzucker ist g�rungsf�hig, nicht aber der Rohrzucker; er zerf�llt unter Einwirkung der Hefe in Alkohol und Kohlens�ure, bei Gegenwart von K�se, Lab, eiwei�artigen K�rpern und Kreide unterliegt der Rohrzucker der Milchs�ure-, bisweilen auch der schleimigen G�rung. Bei anhaltendem Kochen mit verd�nnten Minerals�uren br�unen sich Zuckerl�sungen; mit Essigs�ure bildet Rohrzucker bei 160� Oktoacetylester C₁₂H₁₄O₃(OCOCH₃)₃; konzentrierte Schwefels�ure verkohlt Rohrzucker und entwickelt Kohlenoxyd, Kohlens�ure und Schweflige S�ure; Salpeters�ure verwandelt Rohrzucker in Zuckers�ure, Weins�ure, Oxals�ure; ein Gemisch von konzentrierter Salpeter- und Schwefels�ure erzeugt explosive Nitrosaccharose (Nitrorohrzucker, Knallzucker, Vixorit) C₁₂H₁₈(NO₂)₄O₁₁. Auch durch kochende �tzende und kohlensaure Alkalien wird Rohrzucker invertiert und unter starker Br�unung zersetzt. Wird die Br�unung vermieden, so entstehen nur Acetaldehyd und Ameisens�ure. C₆H, ₂O₆ = 2(C₂H₄O+CH₂O₂). Mit Hilfe von Rhodium als Katalysator spaltet sich die Ameisens�ure in Kohlens�ure und Wasserstoff, und letzterer reduziert den Aldehyd zu Alkohol. Der Z. gibt also wie bei der G�rung Alkohol und Kohlens�ure. Zuckerl�sung l�st reichlich �tzkalk, Baryt, Magnesia, Bleioxyd; die L�sungen enthalten Verbindungen des Zuckers mit den Basen (Saccharate), reagieren alkalisch und werden durch Kohlens�ure zersetzt. Die Verbindungen mit den alkalischen Erden, wie Zuckerkalk, sind zum Teil in hei�em Wasser weniger l�slich als in kaltem; die mit schweren Metalloxyden sind unl�slich, geben aber mit Alkalien l�sliche Doppelverbindungen. Zuckerkalk C₁₂H₂₂O₁₁3CaO ist in Wasser sehr schwer l�slich, C₁₂H₂₂O₁₁CaO kristallisiert beim Abk�hlen der L�sung, aus der Alkohol eine leicht l�sliche Verbindung C_{4 2}H₂₂O, ₂Ca O f�llt. Diese gibt mit Kohlens�ure kohlensauren Kalk und eine reine Zuckerl�sung. �hnliche Saccharate bilden Baryt und Strontian. Zuckerkalk schmeckt bitter, Zuckerkali schmeckt nicht s��, Zuckerbaryt schmeckt �tzend alkalisch. Eisen und Kupfer l�sen sich bei Luftzutritt in Zuckerl�sung. Gips ist bei Gegenwart von Rohrzucker leichter l�slich in Wasser. Mit Kochsalz bildet Rohrzucker eine kristallisierbare Verbindung. Z. besitzt gro�en N�hrwert und kann als Hauptquelle der Muskelkraft angesehen werden. Versuche beim Milit�r zeigten, da� eine Beigabe von 50–60 g Z. zur gew�hnlichen Soldatenkost auf Muskeln und Herz und namentlich auf dem Marsch bei Hunger, Schw�che und Ersch�pfung g�nstig wirken. �ber die Darstellung des Zuckers s. beifolgende Tafel »Zuckerfabrikation I u. II«.

Der im Handel vorkommende Z. enth�lt 99,5–99,9 Proz. Z., 0,5 Proz. Wasser und 0,05–0,45 Proz. Mineralstoff oder Nichtzucker. Zur quantitativen Untersuchung des Zuckers benutzt man Fehlingsche L�sung nach der Inversion oder einen Polarisationsapparat (Soleil-Ventzke-Scheibler, Halbschattenapparat, Polaristrobometer). Weniger genaue Resultate ergibt die Ermittelung des spezifischen Gewichts der L�sung mit dem Ar�ometer (Saccharimeter), Pyknometer oder der Westphalschen Wage. Da die Angaben des Polarisationsinstruments durch andre optisch aktive Bestandteile des Zuckers beeinflu�t werden und die im Rohrzucker enthaltenen Nichtzuckerstoffe bei der Raffination mehr oder minder ung�nstig auf die Ausbeute wirken, so pflegt man im Rohzuckerhandel aus den Angaben �ber die Menge der einzelnen Bestandteile eine der praktischen Erfahrung m�glichst entsprechende theoretische Ausbeutezahl, den Raffinationswert oder das Rendement, zu berechnen und dieses den Preisen zugrunde zu legen. Diese Zahl wird erhalten durch Verminderung der am Polarisationsapparat gefundenen Zahl (»Polarisation«) um das F�nffache der gefundenen Salzmenge (Aschengehalt der Zuckerl�sung) und das Doppelte der Invertzuckermenge. Handelsusance ist es, eine bestimmte Zahl f�r Polarisation oder Rendement als Basis zu nehmen und einen gr��ern oder geringern Gehalt pro Zehntelprozent und Zentner zu verg�ten; in Deutschland pflegt diese Basis f�r reinere Produkte 96 und 95 Proz. Polarisation, f�r unreinere 82 oder 75 Proz. Rendement zu sein.

Hygienisches. Die Arbeit in den Zuckerfabriken bietet keine sehr erheblichen besondern Sch�dlichkeiten. Am bedenklichsten ist die dauernde Einwirkung niedriger (R�benw�sche etc.), noch mehr diejenige hoher Temperaturen (Bodenarbeit), der die Arbeiter sich nicht entziehen k�nnen. �ber die Abw�sser der Zuckerfabriken s. Abw�sser, S. 66.

[Produktion und Verbrauch.] Die Rohzuckerproduktion betrug in 1000 Tonnen in

Von Sorghumzucker werden nur etwa 400, von Ahornzucker h�chstens 15,000 Ton. erzeugt. Die R�benzuckerproduktion betrug in Tonnen:

Die bedeutendsten Ausfuhrl�nder f�r den Weltmarkt sind Deutschland, Cuba, �sterreich-Ungarn, Frankreich, Niederl�ndisch-Ostindien und die Philippinen. 1902 f�hrten aus in Millionen Mark: Deutschland 178,8, �sterreich-Ungarn 113,1, Frankreich 75,2, Belgien[1002] 35,6; Holland 132,004 Ton., Ru�land 228,143 T. Dagegen f�hrten 1902 ein Gro�britannien 1,710,905, Vereinigte Staaten 1,900,142, Schweiz 66,368, Frankreich 185,289 T. Der Zuckerverbrauch im Jahr und auf den Kopf der Bev�lkerung betrug in Kilogrammen:

[Geschichtliches.] Das Zuckerrohr war urspr�nglich Nahrungspflanze, wie noch jetzt in manchen Gegenden Asiens, auf den Philippinen und S�dseeinseln. In Indien und China wird es seit uralter Zeit kultiviert, und aus dem Sanskritnamen sarkura entstanden das arabische su khar und die europ�ischen Namen Z., sucre etc. Theophrast und Dioskorides erw�hnen den Z., der damals nur medizinisch benutzt wurde. Die Juden kannten den Z. nicht, ebensowenig die alten Babylonier. Der Anbau des Zuckerrohrs r�ckte zuerst nach S�dpersien und Arabien, dann nach �gypten, Sizilien und S�dspanien vor. Im 9. Jahrh. raffinierten die Araber schon Z. aus dem im ehemaligen Susiana gedeihenden Zuckerrohr. 996 kam aus Alexandria Z. nach Venedig und dort soll derselbe zuerst in die noch jetzt gebr�uchliche Brotform (die nach andern aus China stammt) gebracht worden sein. Arabische �rzte benutzten den Z. als Arzneimittel, und erst durch die Kreuzz�ge wurde er allgemeiner bekannt. Die Mexikaner scheinen urspr�nglich aus Mais Z. dargestellt zu haben; das Zuckerrohr brachte Kolumbus 1490 von den Kanarischen Inseln nach Domingo, wo es zuerst im gro�en gebaut wurde. Cuba hatte 1760 noch unbedeutende Ausfuhr. Nach Mexiko kam das Zuckerrohr zu Cortez' Zeiten, und 1553 wurde von dort Z. nach Spanien gebracht. 1531 erhielt Brasilien das Zuckerrohr, und von hier gelangte es in die englischen und franz�sischen Kolonien. Vor dem letzten Aufstand befand sich Cuba an der Spitze aller Zuckerrohr produzierenden L�nder, dann folgen Java, Manila, Brasilien und Mauritius. In Nordamerika hat besonders Louisiana, in S�damerika Brasilien und Peru, in Asien Java, China, Japan, Ostindien, in Australien die Sandwichinseln, in Afrika �gypten und der S�den bedeutende Produktion. In Europa war die fr�her bedeutende Kultur v�llig verschwunden, und erst in der Neuzeit ist sie in Spanien wieder aufgenommen worden. Seit dem 16. Jahrh. entstanden in fast allen europ�ischen Staaten Raffinerien (1797 in Dresden) zur Reinigung des Kolonialzuckers; aber noch im 17. Jahrh. war der Z. in Deutschland so teuer, da� alle weniger Bemittelten nur Sirup oder Honig gebrauchten. 1747 entdeckte Marggraf den bedeutenden Zuckergehalt der Runkelr�be. Achard (s. d.) gr�ndete 1801 auf dem Gute Kunern in Niederschlesien die erste R�benzuckerfabrik, der bald andre folgten. Die Ausbeute betrug damals nur 2–3 Proz., obschon bereits N�ldechen 1799 die Scheidung mittels Kalkes eingef�hrt und Lampadius und Schaup den g�nstigen Einflu� der Holzkohle nachgewiesen hatten. In Frankreich erbl�hte die Zuckerfabrikation seit 1811 und erhielt sich in einigen Fabriken auch nach dem Aufh�ren der Kontinentalsperre infolge mannigfacher Verbesserungen, wie die Einf�hrung der Reibmaschine und der hydraulischen Presse, der Dampfheizung und der Benutzung wiederbelebungsf�higer Knochenkohle. In Deutschland waren hingegen nach Napoleons Sturz die Fabriken wieder eingegangen, und erst in den 1820er Jahren begann die Industrie bei uns von neuem Fu� zu fassen und sich namentlich in der Provinz Sachsen, wo durch den Zichorienbau der Boden f�r die R�benkultur aufs beste vorbereitet war, dann auch in Anhalt, Schlesien und Braunschweig gl�cklich zu entwickeln. �sterreich, Ru�land und Belgien haben n�chst Deutschland und Frankreich die am h�chsten entwickelte Zuckerindustrie. Deutschland produzierte:

Die R�benzuckerindustrie hat sich seit 1850 um das Drei�igfache vermehrt, die Rohrzuckerindustrie um das Dreifache. 1900 betrug der Anteil der R�be an der Weltproduktion 65 Proz., 1906 infolge des gro�en Aufschwunges der Rohrzuckerindustrie nur noch etwa 50 Proz. Dabei ist eine bedeutende Entwickelung der Rohrzuckerl�nder, namentlich Cubas, auch fernerhin zu erwarten. In Cuba liefert das Hektar 40–45, Java 90–100, Hawa� �ber 300 dz Z., Ru�land aber nur 18,5, �sterreich, Frankreich, Holland etwa 34, Deutschland 43 (die Versuchswirtschaft in Halle 87) dz.

Vgl. v. Lippmann, Die Chemie der Zuckerarten (3. Aufl., Braunschw. 1904); Stammer, Lehrbuch der Zuckerfabrikation (2. Aufl., das. 1887) und Der Dampf in der Zuckerfabrikation (Magdeb. 1891, Zusatzband 1894); Stohmann, Handbuch der Zuckerfabrikation (4. Aufl. von R�mpler, Berl. 1899); Possauner, Die Zuckerfabrikation (4. Aufl., Wien 1894); Schulz, Die Berechnungen der Abdampfapparate bei der Fabrikation des Zuckers (Berl. 1863); Preu�, Leitfaden f�r Zuckerfabrikchemiker (das. 1892); Gr�ger, Chemisch-technisches Vademekum f�r Zuckerfabriken, 1851–1900 (Leipz. 1902) und f�r 1901 bis 1905 (das. 1906); Stolle, Handbuch f�r Zuckerfabrikschemiker (Berl. 1904); Thielmann, Die Dampfkessel f�r die Zuckerindustrie (das. 1889); Schiffner, Die Maschineneinrichtungen f�r Rohzuckerfabriken etc. (Prag 1906); Claassen, Die Zuckerfabrikation mit besonderer Ber�cksichtigung des Betriebes (3. Aufl., Magdeb. 1908); Grotewold, Die Zuckerindustrie (Stuttg. 1907); Claassen, Bartz und Pilet, Die Zuckerindustrie (Leipz. 1905); R�mpler, Ausf�hrliches Handbuch der Zuckerfabrikation (Braunschw. 1906); Fr�hling, Anleitung zur Untersuchung der f�r die Zuckerindustrie in Betracht kommenden Rohmaterialien (6. Aufl., das. 1903).

Volkswirtschaftliches, Geschichte etc.: R. v. Kaufmann, Die Zuckerindustrie in ihrer wirtschaftlichen und steuerfiskalischen Bedeutung (Berl. 1878); G�rz, Handel und Statistik des Zuckers mit besonderer Ber�cksichtigung der Absatzgebiete f�r deutschen Z. (das. 1884, Erg�nzungsband 1885); Paasche, Zuckerindustrie und Zuckerhandel der Welt (Jena 1891) und Die Zuckerproduktion der Welt (Leipz. 1905); W. Kaufmann, Welt-Zuckerindustrie und internationales und koloniales Recht (Berl. 1904); Zimmermann, Der Z. im Welthandel (das. 1895); Schuchart, Die volkswirtschaftliche Bedeutung der technischen [1003] Entwickelung der deutschen Zuckerindustrie (Leipz. 1908); Stein, Z., Erzeugung und Verbrauch der Welt (Prag 1902); Scheibler, Aktenst�cke zur Geschichte der R�benzuckerfabrikation (Berl. 1875); v. Lippmann, Geschichte des Zuckers (Leipz. 1890); G. F. Meyer, Zur Geschichte der Zuckerfabrikation (Braunschw. 1905); Rathkes »Bibliothek f�r Zuckerinteressenten« (Magdeb. 1894 ff.); Zabels »Jahr- und Adre�buch der Zuckerfabriken Europas« (das.); Wensierskis »Karte der Zuckerfabriken etc. im deutschen Zollgebiet etc.« (das. 1895); »Jahresbericht �ber die Untersuchungen und Fortschritte auf dem Gesamtgebiete der Zuckerfabrikation« (Braunschw., seit 1860); »Stammers Taschenkalender f�r Zuckerfabrikanten« (Berl.); »Zeitschrift des Vereins der deutschen Zuckerindustrie« (das., seit 1851); »Wochenschrift des Zentralvereins f�r R�benzuckerindustrie in der �sterreichisch-Ungarischen Monarchie« (Wien, seit 1863); »ï¿½sterreichisch-ungarische Zeitschrift f�r Zuckerindustrie und Landwirtschaft« (das., seit 1863); »Die deutsche Zuckerindustrie« (Berl., seit 1876); »Zentralblatt f�r die Zuckerindustrie« (Magdeb. 1892).