Part 5

Es bildet sich also neben dem Kalisalpeter noch Kochsalz. Nach dem Satz vom chemischen Gleichgewicht kann die Umsetzung keine vollständige sein, weil die beiden neugebildeten Stoffe sich wieder rückwärts miteinander zu den Ausgangsstoffen umsetzen. Indessen, ein besonderer Umstand sorgt doch dafür, daß die Ausbeute an Kalisalpeter reichlich genug ist: denn der Kalisalpeter ist in heißem Wasser viel leichter löslich als das Kochsalz (etwa achtmal mehr), in kaltem dagegen schwerer. Infolgedessen scheidet sich beim Vermischen der heißgesättigten Lösungen von Chilisalpeter und Chlorkalium eine Menge Kochsalz in fester Form aus, wodurch der rückläufige Prozeß sehr eingeschränkt wird.

Diesen Kalisalpeter, der also durch eine Umwandlung (Inversion) aus dem Chilisalpeter gewonnen wird, nennt man +Inversions+salpeter. Das Chlorkalium, welches zu seiner Darstellung gebraucht wird, findet sich in Deutschland in den Steinsalzlagern in ungeheuren Mengen. Obgleich nun das aus Kalisalpeter, Schwefel und Holzkohle zusammengesetzte Schwarzpulver seit der Erfindung des rauchschwachen Pulvers bei weitem nicht mehr in so großen Mengen verbraucht wird, wie früher, gehen doch noch etwa 1½ Millionen Zentner jährlich durch den Handel, die einen Wert von 30 Millionen Mark bedeuten.

Weit umfangreicher und bedeutungsvoller ist die Verwendung der +freien Salpetersäure+. Sie hat nämlich die Eigenschaft, eine große Anzahl von Stoffen, wie Baumwolle, Holzstoff, Papier, Stärke- und Zuckerarten, Glyzerin, Benzol usw. in +Sprengstoffe+ umzuwandeln, wenn man sie damit kurze Zeit in Berührung läßt. Diesen Umwandlungsvorgang nennt der Chemiker das +Nitrieren+ der Stoffe (vom lateinischen Wort ~nitrum~, der Salpeter). Beim Nitrieren entsteht als Nebenprodukt immer Wasser, welches als Widerstand gegen den Nitrierungsvorgang wirkt, weil es die Salpetersäure verdünnt und schwächt. Deshalb setzt man stets eine gewisse Menge konzentrierte Schwefelsäure hinzu, welche bekanntlich auf das Wasser eine stark anziehende Kraft ausübt und dadurch seine schädliche Wirkung wieder aufhebt. Will man also einen Stoff nitrieren, so legt man ihn eine Viertelstunde lang in ein Gemisch von konzentrierter Salpetersäure (1 Teil) und konzentrierter Schwefelsäure (1–2 Teile). Dann gießt man die Säure ab und wäscht nun den nitrierten Stoff in kaltem, fließendem Wasser so lange und so gründlich aus, bis ein aus ihm herausgepreßter Tropfen auf der Zunge keine Spur von saurem Geschmack mehr erzeugt.

So kann man z. B. Watte, Löschpapier, baumwollene Stoffe sehr leicht und bequem in +Schießbaumwolle+ verwandeln, welche nach dem Trocknen eine drei- bis viermal größere Sprengkraft besitzt als das Schießpulver. Man muß, wenn man diese Versuche selbst ausführen will, nur beachten, daß die „konzentrierte“ Salpetersäure des Handels in der Regel etwa 40 % Wasser enthält und dann zur Nitrierung unbrauchbar ist, auch wenn man sie mit Schwefelsäure vermischt. Ist man nicht sicher, ob man genügend starke Salpetersäure vor sich hat, so ist es am besten, sie aus Salpeter und Schwefelsäure selbst herzustellen oder man benutzt als Nitriergemisch ein Gemeng von zerriebenem Salpeter mit konzentrierter Schwefelsäure, welches in jeder Beziehung dieselben Dienste tut.

[Illustration: Abb. 11. Darstellung von Schießbaumwolle durch Eintragen von Watte in Salpeterschwefelsäure.]

Diese nitrierten Körper bilden die Grundlage aller Sprengstoffe und rauchschwachen Pulverarten. Es ist unnötig, auf ihre Wichtigkeit besonders hinzuweisen; wurden doch in diesem Weltkrieg von Sprengstoffen dieser Art so ungeheure Mengen angefertigt, daß sie alle anderen künstlichen Erzeugnisse weit hinter sich lassen. Aber auch für die friedliche Arbeit spielen die Sprengstoffe eine große Rolle: der Abbau der Steinbrüche, die Anlage von Weg- und Tunnelbauten erfordern mitten im Frieden gewaltige Mengen von Sprengstoffen. Derjenige von ihnen, welcher am meisten von sich reden gemacht hat, ist das +Dynamit+ (auf deutsch etwa soviel wie „Kraftstoff“ bedeutend). Die Erfindung des Dynamits durch den Schweden +Alfred Nobel+ war eigentlich insofern +keine+ Erfindung, als der wirksame Bestandteil dieses Sprengstoffes, das +Nitroglyzerin+, schon lange bekannt war. Man hat dieses Nitroglyzerin oder +Sprengöl+ schon jahrelang in amerikanischen Apotheken als -- Kopfwehmittel (!) kaufen können, ohne daß man von seiner Gefährlichkeit viel Aufhebens gemacht hätte. Diese Gefährlichkeit trat eben erst durch Nobels Versuche zutage, das Nitroglyzerin in großen Mengen für Sprengzwecke zu verwenden. Es erwies sich in größeren Mengen, bei ballonweiser Verpackung, als zu empfindlich gegen Stöße und gegen schroffen Temperaturwechsel. Es zeigte sich die Unmöglichkeit, durch bloße Vorschriften über die Behandlung dieses Stoffes seine Explosion zu verhindern, und Alfred Nobel mußte es wiederholt erleben, daß seine Fabriken in die Luft flogen und sozusagen spurlos verschwanden. Dies hatte seinerseits zur Folge, daß ihm die Errichtung solcher Fabriken wegen der damit verbundenen Gefahren nach und nach in den meisten Ländern verboten wurde. Die ungeheure Bedeutung der Erfindung des Dynamits liegt nun darin, daß diese Erfindung dem Sprengöl alle Gefährlichkeit benahm, ohne seine Explosivkraft wesentlich zu schwächen. Man macht sich davon, ohne Versuche gesehen zu haben, nicht leicht eine richtige Vorstellung. Bringt man einen Tropfen Nitroglyzerin auf eine glatte, etwas angefeuchtete Steinfläche und schlägt man mit einem Hämmerchen darauf, so erfolgt eine starke Detonation, und der Stein wird zertrümmert. Dagegen ist Dynamit gegen Schlag und Stoß so unempfindlich, daß Nobel in Gegenwart des Königs von Schweden ein Faß voll Dynamit von einem Kirchturm herab auf das Straßenpflaster fallen und zerschellen lassen konnte, ohne daß es explodierte. Es ist nicht leicht möglich, Dynamit durch bloßen Schlag zur Explosion zu bringen. Aber auch Feuer ist dem Dynamit nicht ohne weiteres gefährlich: hält man ein brennendes Streichholz an einen nußgroßen Klumpen Dynamit, so brennt er langsam, völlig geräuschlos, mit großer, gelbgrüner Flamme ab, welche einen feinen Sprühregen von Kieselgurteilchen ausstößt. Dynamit ist also in bezug auf Ungefährlichkeit der Handhabung geradezu ein idealer Sprengstoff: Kinder und Narren können ihn mit dem besten Willen nicht zu Unfug verwenden. Man muß sich geradezu fragen: was muß man tun, um diesen Stoff überhaupt zur Explosion zu bringen? -- Die Antwort heißt: man muß +Initialzündung+ anwenden. Man muß die Explosion an einem Punkte einleiten (~initium~ = Anfang, Einleitung). Dies geschieht durch Entzündung einer kleinen Menge Knallquecksilber, welches sich durch Stoß, Schlag oder Erhitzen ziemlich leicht zur Explosion bringen läßt. Dabei reißt es die Dynamitmasse gleichsam mit sich und bewirkt, daß diese vollständig explodiert. Durch solche Initialzündung kann man sogar manche Stoffe, die auf andere Weise gar nicht explodierbar sind, zur Explosion bringen, so z. B. das Azetylengas.

Nobels Erfindung, die so gewaltige Folgen haben sollte, war im Grunde verblüffend einfach: sie besteht nämlich darin, das flüssige Sprengöl mit einer möglichst geringen Menge (25 %) eines feinen, sehr porösen Sandes (der sog. Infusorienerde) zu einem Brei zu vermengen. Dieser einfache Gedanke hat auf der Erde geradezu Umwälzungen hervorgebracht. Nun erst war es möglich, die Sprengkraft des Nitroglyzerins unbegrenzt auszunützen, da man nun den Sprengstoff ohne Gefahr in beliebigen Mengen herstellen, transportieren und aufbewahren konnte.

Nobel verdiente mit dieser Erfindung nach der langen Reihe von Mißerfolgen und Enttäuschungen ein mehr als fürstliches Vermögen. Da er ohne Leibeserben starb, errichtete er in seinem Testament die berühmte Nobelstiftung, welche alle zwei Jahre die bedeutendsten Leistungen auf den wichtigsten Kulturgebieten mit einem recht ansehnlichen Preis belohnt. --

Es wäre ganz falsch, aus dem bisher Gesagten zu folgern, daß die Salpetersäure nur dem Krieg und der Zerstörungswut der Menschen dient. Selbst wenn die Salpetersäure nur zur Fabrikation von Sprengstoffen diente, dürfte man dies nicht behaupten, weil eben auch die Sprengstoffe eine geradezu unersetzliche, friedliche Arbeit leisten. Aber das Nitriergemisch dient gar nicht bloß zur Herstellung von Sprengstoffen, sondern mindestens in gleichem Betrag zur Gewinnung unzähliger Farben, Medikamente und anderer unentbehrlicher Chemikalien. Aber auch die Sprengstoffe werden nicht allein zu explosiven Zwecken verwendet, sondern ein Teil von ihnen wird wieder in harmlose Gebrauchsstoffe des täglichen Lebens verwandelt: so macht man aus Schießbaumwolle, indem man sie in einem Gemisch von Alkohol und Äther auflöst, das +Kollodium+, und durch gewisse Beimengungen (von Kampfer) das wichtige Hornersatzmittel +Zelluloid+, ohne das man heute längst nicht mehr auskommen könnte. Auf ganz ähnliche Weise werden die rauchschwachen Pulverarten hergestellt, die demnach dem Kollodium und Zelluloid sehr nahe verwandt sind. Sie entwickeln ihre Sprengkraft erst bei der Entzündung im geschlossenen Raum (der Patrone), zündet man dagegen rauchschwaches Pulver in offener Aufschüttung an, so brennt es langsam mit großer, lohender Flamme ab -- ganz ähnlich wie ein angezündetes Stück Zelluloid. Diese rauchschwachen Pulver haben die drei- bis vierfache Brisanz (Sprengkraft) des alten Schwarzpulvers. Aber da sie beim Abbrennen braune, salpeterhaltige Dämpfe liefern, greifen sie den Flintenlauf stärker an als das Schwarzpulver. Aus diesem Grund können sie für die Jagd das Schwarzpulver durchaus nicht ganz ersetzen.

[Illustration: Abb. 12. Spinndüse zur Kunstseideherstellung.]

Schüttet man Kollodium -- also sozusagen flüssige Schießbaumwolle -- in Wasser, so gerinnt es; das Wasser entzieht ihm die Alkohol-Äthermischung, infolgedessen scheidet sich die Schießbaumwolle als weißliche Gallerte ab. Ein findiger Franzose namens Chardonnet kam nun auf den Gedanken, auf diese Weise feine +Fäden+ herzustellen, indem er das Kollodium durch ein sehr enges Metallrohr in Wasser preßte. (Abbildung 12.) Aus der Rohrmündung trat ein weißer, wie Seide glänzender Faden von Schießbaumwolle. Die Fäden ließen sich spinnen wie Seide und hatten auch ihren Glanz. So wurde die erste +Kunstseide+ erfunden und nach ihrem Entdecker Chardonnet-Seide genannt. Sie hatte aber den fatalen Fehler, explosionsartig zu verpuffen, wenn man ihr ein Zündholz zu nahe brachte. Diese Eigenschaft war für Raucher, wenn sie etwa eine Halsbinde aus Chardonnetseide trugen, nicht angenehm. Man konnte indessen der Kunstseide ihre Explosivität, freilich nicht ohne Schaden für die Haltbarkeit und zum Teil auch den Glanz, wieder nehmen, wenn man sie in Schwefelammonium badete.

Heute bestehen nur noch wenige Fabriken, welche Chardonnetseide herstellen. Ein anderes Verfahren hat dieses erste verdrängt, aber für die Geschichte der chemischen Technologie wird es nie seine Bedeutung verlieren. Zeigt uns diese Erfindung doch die unglaublichsten Verwandlungskünste der Chemie, welche aus Baumwolle nicht bloß Pulver, sondern auch Kollodiumballons, Zelluloidkämme und „echt“ seidene Krawatten hervorzaubert.

8. Kohlehydrate und Alkohol.

Daß man heute das Holz der Waldbäume in Zeitungspapier umwandelt, weiß jedes Kind. Daß man es aber auch in +Kunsthonig+ und in +Spiritus+ verwandeln kann, ist weniger bekannt. Ebensowenig wissen die meisten Leute, daß Schießbaumwolle, rauchloses Pulver, Kollodium und Zelluloid heutzutage viel weniger aus Baumwolle als aus Fichtenholz hergestellt werden. Dies alles wollen wir uns nun klarzumachen versuchen.

Es gibt drei große Gruppen von Stoffen in der Natur, welche chemisch ganz gleich zusammengesetzt sind und nur aus Kohlenstoff und den Bestandteilen des Wassers bestehen. Verbindungen mit Wasser nennt man in der Chemie „+Hydrate+“, deshalb heißt man diese drei Stoffgruppen mit einer gemeinsamen Bezeichnung +Kohlehydrate+. Sie sind so zusammengesetzt, als ob sie nur aus Kohle und Wasser beständen. Diese drei Gruppen sind:

1. Die +Zellulose+ oder der +Zellstoff+. Er bildet den Hauptbestandteil der +Baumwolle+ und des +Papiers+. Entfettete Verbandwatte ist fast chemisch reiner Zellstoff, ebenso das Filtrierpapier der Chemiker. Aus Zellstoff bestehen die Wände der Pflanzenzellen.

2. Die +Stärke-+ und +Gummiarten+. Während die Gummiarten, wie arabisches Gummi und Kirschgummi, in heißem Wasser löslich sind, quillt die Stärke in heißem Wasser nur zu Kleister auf.

3. Die +Zuckerarten+.

In bezug auf die chemische Zusammensetzung wurde schon erwähnt, daß alle drei Stoffgruppen aus Kohlenstoff und den Elementen des Wassers bestehen. Verrührt man in einem Weinglas einen Eßlöffel voll gestoßenen Zucker mit konzentrierter Schwefelsäure zu einem Brei, so entzieht die Schwefelsäure dem Zucker das Wasser, und es hinterbleibt eine löcherige, gequollene Masse von schwarzer Kohle. Genauere Untersuchungen haben ergeben, daß im Zellstoff, in den Stärke- und Gummiarten auf 6 Atome Kohlenstoff ziemlich genau 5 Moleküle Wasser enthalten sind, während die wichtigsten Zuckerarten auf dieselbe Kohlenstoffmenge 6 Moleküle Wasser enthalten. Dies muß man wissen, wenn man die märchenhaften Umwandlungsvorgänge verstehen will, welche am Beginn dieses Abschnittes erwähnt worden sind. Denn man versteht nun, daß der Zellstoff und die Stärke, welche doch beide die gleiche Zusammensetzung haben, nur ein Molekül Wasser in sich aufnehmen müssen, um in eine Zuckerart überzugehen. Beim bloßen Kochen erfolgt diese Wasseraufnahme nicht leicht, man müßte zu diesem Zweck schon in einem Druckkessel den Stärkekleister oder die Zellulose mit überhitztem Wasser behandeln. Viel schneller geht die Verzuckerung vor sich, wenn man sich gewisser chemischer Stoffe als Wasserüberträger bedient. Solch ein Stoff ist z. B. die Schwefelsäure. Sie wirkt nicht nur wasserentziehend, sondern ebensooft auch wasseraddierend. Wenn man daher Baumwolle oder Filtrierpapier oder Leinen mit konzentrierter Schwefelsäure beträufelt, so lösen sie sich darin auf; aber die Lösung enthält nun nicht mehr Zellstoff, sondern -- Traubenzucker. Dieselbe Wirkung erzielt man durch andauerndes Kochen mit verdünnter Schwefelsäure. Da die Schwefelsäure bei diesem Vorgang nur als Wasserüberträger wirkt und selbst nicht angegriffen wird, so genügen wenige Tropfen von ihr zur Verzuckerung großer Mengen von Zellstoff oder von Stärkekleister. Um auf diese Weise Kunsthonig zu bereiten, kann man z. B. einen Liter dicken Stärkekleister mit einigen Tropfen Schwefelsäure verrühren und nun zwei Stunden lang kochen. Schon unmittelbar nach dem Zusatz der Schwefelsäure wird der dicke Kleister ganz dünnflüssig, weil die Stärke in ein gummiartiges Zwischenprodukt zwischen Stärke und Zucker, nämlich in Dextrin, übergeht. Dieses wird bei längerem Kochen ganz in Traubenzucker, den Hauptbestandteil des Kunsthonigs, umgewandelt. Zuletzt entfernt man die Schwefelsäure wieder aus dem Gemisch, indem man gepulverte Kreide hineinschüttet und dann das Feste vom Flüssigen durch Filtrieren trennt. Die Schwefelsäure treibt aus der Kreide unter Schäumen Kohlensäuregas aus und verwandelt sie in schwefelsauren Kalk (Gips), wodurch sie selbst in eine unlösliche Form gebracht wird. Die verbleibende Lösung muß nun in der Wärme so lange eingedunstet werden, bis ein dicker, honigartiger Brei von Traubenzucker übrigbleibt.

Will man aus Filtrierpapier oder Verbandwatte Kunsthonig bereiten, so löst man am besten möglichst große Menge dieser Stoffe nach und nach, unter Umrühren, in einer kleinen Menge konzentrierter Schwefelsäure auf, verdünnt die Lösung mit Wasser, kocht sie einige Zeit und verfährt dann mit Kreide wie vorhin.

Schwieriger ist es, Sägespäne in Kunsthonig zu verwandeln. Im Holz sind nämlich neben dem Zellstoff noch 30–40 % andere Stoffe enthalten, welche aus korkartigen und schleimigen Substanzen bestehen. Sie verhalten sich gegen konzentrierte Schwefelsäure ganz anders als die reine Zellulose: sie werden von ihr verkohlt, wie die Zuckerarten. Man kann daher am Grad der Schwarzfärbung eines Papiers nach dem Betropfen mit konzentrierter Schwefelsäure leicht erkennen, wieviel von diesen Stoffen noch in dem Papier steckt. Um das Holz von ihnen zu reinigen und in reinen Zellstoff umzuwandeln, gibt es zwei Wege: entweder durch Erhitzen mit Natronlauge (Natronzellulose) oder durch Kochen mit schwefligsaurem Kalk (Sulfitzellulose). Beide Reinigungsmittel wirken lösend auf die zucker- und korkartigen Stoffe im Holz und lassen den Zellstoff als eine graue, sehr mürbe Masse zurück, die sich vom künftigen Zeitungspapier nicht sehr viel unterscheidet. Da aber das Verfahren mit Natronlauge viel teurer ist, so ist es durch das Sulfitverfahren fast ganz verdrängt worden. Deutschland allein erzeugt so jährlich etwa 6 Millionen Zentner Zellstoff, der größtenteils zur Papiererzeugung verwendet wird. Den meisten Kunsthonig stellt man durch Verzuckerung von Stärkekleister her, namentlich in Amerika aus Maisstärke. Dabei wird das Schwefelsäureverfahren angewendet.

Es gibt noch eine zweite Methode, um stärkeartige Stoffe in Zucker umzuwandeln. Sie spielt in der Natur und in der Technik eine große Rolle. Dies ist die Verzuckerung mittels der sogenannten Enzyme. Dies sind Eiweißstoffe von einer meist unbekannten Zusammensetzung, welche auf die Stärkearten genau so wasseranlagernd wirken wie die Schwefelsäure und dabei selbst ebensowenig verändert werden wie diese. Ein solches Enzym ist z. B. im Speichel enthalten. Spuckt man auf dicken, warmen Stärkekleister und rührt um, so wird er schnell dünnflüssig, weil er sich in löslichen Zucker unwandelt. Wenn wir also Brot, Kartoffeln oder andere stärkehaltige Speisen essen, so werden sie bereits während des Kauens im Mund verflüssigt und in Zucker umgewandelt. Große Mengen solcher Enzyme mit stärkeverflüssigender Wirkung finden sich im Pflanzenreich mit allen +Keimen+ vergesellschaftet. Sie liegen im Getreidekorn im Gewebe des Keims (Abb. 13) und begleiten die Keimanlagen der Kartoffeln, die sogenannten Augen. Ihre Aufgabe beginnt im Frühjahr, wenn der Keim wächst und treibt. Dann braucht er Nahrung und hat doch selbst noch keine Wurzeln und Blätter, mit welchen er sich aus dem Boden und aus der Luft Nahrung besorgen könnte. Gerade aus diesem Grund ist ihm ein förmlicher Speicher von Nahrungsvorräten angelagert: das Stärkemehl im Getreidekorn, in der Kartoffel und in der Rübe hat diese Aufgabe. Als Stärke können aber diese Nahrungsvorräte nicht in den Stoffwechsel der jungen Pflanze eintreten, weil Stärke als solche nicht löslich ist, weil aber Pflanze und Tier so eingerichtet sind, daß ihre Nahrungsstoffe zunächst stets in den flüssigen Zustand gebracht werden müssen, um durch die Adern und Saftgefäße fließen zu können. Deshalb vermehren sich die Enzymeinlagerungen der Keime im Frühjahr und wirken im gleichen Maße verzuckernd, verflüssigend auf die Vorratsstärke. Je mehr der Keim wächst, um so mehr schwindet der Stärkevorrat, der gerade so lange ausreicht, bis die junge Pflanze kräftig genug ist, sich selbst zu ernähren. Bei den Kartoffeln macht sich die Verzuckerung im Frühjahr unangenehm bemerkbar, denn sie schmecken in dieser Zeit bekanntlich etwas süßlich.

[Illustration: Abb. 13. Roggenkorn (Längsschnitt).]

Diese Enzymvorräte in den Keimpflanzen macht man sich nun in der chemischen Technik dienstbar, um damit Stärke in Zucker umzuwandeln. Man benutzt dazu meistens die sogenannte +Diastase+, d. i. das Enzym der keimenden Gerste. Angefeuchtete Gerstenkörner läßt man in Haufen keimen, bis der Keim eine gewisse Länge erreicht hat, von der man erfahrungsgemäß weiß, daß sie dem erreichbaren Höchstgehalt des Keims an Diastase entspricht. Denn die Menge dieses Enzyms wächst mit der Keimung. Dann wird die weitere Keimung unterbrochen, indem man die gekeimte Gerste durch Erhitzen tötet. Sie heißt nun +Malz+. Um daraus Diastase herzustellen, behandelt man es mit verdünntem Alkohol, welcher die Diastase löst, und setzt dann zu der klaren Lösung absoluten Alkohol, wodurch das Enzym als weißes Pulver ausgefällt wird. Dieses etwas teure Gewinnungsverfahren ist übrigens in den meisten Fällen entbehrlich, weil zerschrotetes Malz bereits alle Wirkungen der Diastase zeigt. Setzt man daher solches Malzschrot zu einem Brei von gekochten Kartoffeln, so zergeht dieser Brei in kurzer Zeit zu einem flüssigen Gemisch von Dextrinlösung und Zuckerlösung, welches durch weitere Einwirkung des Malzes bei etwa 60 ° größtenteils in Zucker (Malzzucker) übergeführt wird.

Dieser chemische Prozeß bildet die Grundlage für zwei ungeheure Gewerbe: für die +Bier+bereitung und für die +Spiritus+herstellung. Diese beiden Prozesse beruhen nämlich darauf, daß Malz- und Traubenzucker durch +Gärung+ in Alkohol (Spiritus) übergeführt werden. Dagegen vermögen die Stärkearten als solche nicht zu gären, auch nicht alle Zuckerarten sind gärbar: gerade z. B. der Rüben- oder Rohrzucker, unser beliebter Speisezucker, ist +nicht+ gärungsfähig. Um also Stärke, Zellulose oder Rohrzucker in Alkohol zu verwandeln, muß man diese Verbindungen zuerst in +Trauben-+ oder +Malz+zucker überführen. Diesen Vorgang nennt der Chemiker +Inversion+, den so gewonnenen Trauben- und Malzzucker auch wohl +Invert+zucker.

Bei der =Bierbereitung= scheint die Sache besonders einfach zu liegen, weil das Korn der Gerste sowohl die Stärke als auch das zu ihrer Invertierung nötige Enzym, die Diastase, enthält. Aber es ist klar, daß gerade aus demselben Grund alles darauf ankommt, die +Keimung+ der Gerste, bei welcher die Diastase gebildet und ein großer Teil der Stärke in Zucker verwandelt wird, im richtigen Augenblick zu unterbrechen. Auch die Art dieser Unterbrechung ist nicht gleichgültig: tötet man die Gerste durch heiße Luft oder Rauch, so wird ein erheblicher Teil der Diastase zerstört, aber die Verzuckerung der Stärke begünstigt. Will man möglichst viel Diastase haben, um die Verzuckerung der Stärke erst später erfolgen zu lassen, so tötet man das Malz nur durch Trocknen an der Luft bei gewöhnlicher Temperatur. Man nennt solches enzymreiches Malz: Grünmalz. Die vollständige Umwandlung der Gerstenstärke in Zucker erfolgt erst beim +Einmaischen+ (Maischen = altes Wort für Mischen). Dieser Vorgang ist ziemlich einfach und besteht nur darin, das geschrotete Malz etwa eine Stunde lang mit heißem Wasser von 50–60 ° zu verrühren. Dazu dienen besondere Bottiche mit mechanischen Rührwerken, die Maischbottiche. Die so hergestellte Zuckerlösung heißt +Würze+. Ihr wird auf das Hektoliter etwa 1 Kilogramm +Hopfen+ zugesetzt, um sie vor zu schnellem Verderben zu bewahren. Die Hopfenblüte enthält nämlich Bitterstoffe von stark konservierenden Eigenschaften. Diese Würze muß nun bloß noch der Gärung unterworfen werden, um in Bier überzugehen.

[Illustration: Abb. 14. Ein Stückchen roher Kartoffel in 400fach. Vergröß. (zeigt die geschichteten Stärkekörner innerhalb geschlossener Zellwände.)]

Die Verzuckerung der +Kartoffelstärke+ für die Spiritus- und Schnapsbereitung ist wesentlich weniger schwierig als die Bierwürzebereitung. In den +rohen+ Kartoffeln ist die Stärke von Zellhäuten umschlossen, welche sie vor dem Angriff der Enzyme vollkommen schützt. (Abb. 14.) Kocht man die Kartoffeln, so wird dadurch ein Teil dieser Zellhäute zersprengt und geöffnet, weil die Stärke im heißen Wasser mit großer Kraft zu Kleister aufquillt. +Ganz+ findet diese Sprengung jedoch nur dann statt, wenn man die Kartoffeln mit überhitztem Dampf von etwa 2–3 Atmosphären Druck behandelt. Der Dampf erfüllt allmählich auch die stärkehaltigen Zellen, deren Wände er langsam durchdringt. Öffnet man nun plötzlich ein Bodenventil des Kartoffeldämpfers, so werden die Kartoffeln nicht bloß durch diese Öffnung herausgepreßt, sondern zugleich ganz fein zerstäubt. Denn durch das Öffnen des Ventils wird der Druck des Dampfes auf die Außenfläche der Kartoffeln plötzlich aufgehoben, während der in den Zellen befindliche gespannte Dampf nicht so rasch durch die Zellwände dringen kann und sie daher explosionsartig zersprengt.

Diesen „aufgeschlossenen“ Kartoffelstaub versetzt man nun mit geschrotetem Grünmalz (d. i. mit diastasereichem, an der Luft getrocknetem Malz). Er wird dadurch sofort zu einer gärungsfähigen, zuckerreichen Masse verflüssigt.

=Die Gärung.= -- Rein chemisch betrachtet, besteht die Gärung in einem Zerfall des Zuckermoleküls in +Alkohol+ und +Kohlensäure+. Die Kohlensäure entweicht unter Schäumen, der Alkohol sammelt sich in der gärenden Flüssigkeit an. Dieser Zerfall wird durch die +Hefe+ bewirkt. Die Hefe, eine breiige, säuerlich riechende Masse, besteht aus mikroskopisch kleinen Lebewesen, welche zu den Pilzen gerechnet werden müssen, und zwar zu den +Spaltpilzen+ oder Bakterien. Der Name „Spalt“pilze bezieht sich auf ihre wichtige Fortpflanzungsweise, welche darin besteht, daß sich jede Hefezelle durch Abschnürung in zwei Stücke spaltet, welche durch rasches Wachstum bald wieder die Größe der Mutterzelle erreichen. Durch diese Spaltung wächst die Menge der Hefezellen ganz außerordentlich schon in wenigen Stunden an.

Was nun den Gärungsvorgang betrifft, so hat man früher geglaubt, er sei an das +Leben+ der Hefepilze gebunden. Man glaubte, die lebenden Hefezellen ernährten sich mit dem gärbaren Zucker, und den Alkohol und die Kohlensäure hielt man sozusagen für die Fäkalstoffe dieser Zellen. In gewissem Sinne ist diese Auffassung auch richtig; falsch ist nur die Anschauung, als ob zur Zuckerspaltung das Leben, die „Seele“ der Hefezellen notwendig wäre. Denn Professor +Buchner+ hat Hefezellen ausgepreßt und mit dem sorgsam filtrierten Preßsaft, in welchem durchaus keine lebenden oder toten Hefeorganismen mehr enthalten waren, hat er in Zuckerlösungen genau die gleichen Gärungsvorgänge hervorgerufen, welche darin durch lebende Hefe erzeugt werden. Damit hat er bewiesen, daß die Gärung -- ähnlich der Inversion von Stärke in Zucker -- durch chemische Stoffe im Hefeleib, durch Enzyme, hervorgerufen wird. Diese Enzyme haben sich bei näherer Untersuchung als sehr verwickelt gebaute Eiweißstoffe erwiesen. Sie werden beim Gärungsvorgang nicht verändert. Die Enzyme des Hefeleibes wirken am besten bei Blutwärme, also bei etwa 37 °, und werden durch Erhitzen über 60 ° zerstört, also genau wie die zuckerbildenden Enzyme des Speichels und des Malzkeims und die verdauenden Enzyme des Darmsaftes.

Praktisch betrachtet ist das Leben der Hefezellen aber doch für den Gärungsvorgang nicht bedeutungslos, weil die Hefezellen, indem sie sich selbst vermehren, auch die wirksamen Mengen der gärungserregenden Enzyme vermehren und somit die Gärung beschleunigen.

Das Ende der Gärung tritt nicht etwa dann ein, wenn der ganze vorhandene Zucker in Alkohol und Kohlensäure gespalten ist, sondern es hängt von einem anderen Umstand ab. Der erzeugte Alkohol wirkt nämlich lähmend auf seinen Erzeuger und hemmt sowohl die Vermehrung der Hefe, als auch die alkoholbildende Wirkung ihres Enzyms. Die Gärung erzeugt also in ihren Produkten sich selbst einen Widerstand.

[Illustration: Abb. 15. Bierhefe (Saccharomyces cerevisiae).]

[Illustration: Abb. 16. Carlsberger Unterhefe Nr. 1 (nach Fischer, Technologie).]