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Stärkemehl,
auch Stärke,Kraftmehl, Amylum, Amylon, C6H10O5, eins der ersten Assimilationsprodukte in der lebenden Pflanze; es findet sich in den verschiedensten Geweben und Organen der Pflanze als Reservestoff aufgespeichert und zwar in mikroskopischen Körnchen in Pflanzenzellen eingelagert. Es tritt in den Samen [* 2] der Cerealien (Weizen, Roggen, Gerste, [* 3] Hafer, [* 4] Mais), in den Kastanien, in den Kartoffeln, in den Stämmen mancher Palmenarten, in Wurzeln u. s. w. auf.
Die
Stärkemehlkörner haben teils schwach elliptische, teils unregelmäßig rundlich gestreckte, teils eckige Form und lassen
unter dem Mikroskop
[* 5] schalig aneinander gelagerte Schichten erkennen, von welchen der innerste
Kern seitlich zu liegen pflegt.
Das S. löst sich in langsam wirkenden Agentien wie in kalten verdünnten Säuren nur teilweise; man
nennt den sich lösenden
Stoff
Granulose, den zurückbleibenden Stärkecellulose oder Farinose. Erstere macht etwa 95 Proz.
des Gewichts des S. aus. In kaltem Wasser ist die
Stärke
[* 6] unlöslich; mit heißem (55-70°) bildet sie durchscheinende
Gallerte,
die man
Kleister nennt.
Die Kleisterbildung ist eine Aufquellung; sie kommt bei der Bereitung von Mehlspeisen und beim Kochen von Kartoffeln deshalb nicht zu stande, weil das gerinnende Eiweiß die Stärkekörnchen einhüllt und sie am Aufquellen hindert. Mit Jod nimmt die Stärke eine tiefblaue Färbung an. Das S. ist im allerhöchsten Grade hygroskopisch und hält aufgenommenes Wasser hartnäckig gebunden. Zu seiner völligen Entwässerung ist eine Temperatur von 130° C. erforderlich.
Erhitzt man das S. bis zur braungelben
Farbe, so verändert es sich, indem es sich in das wasserlösliche Dextrin (s. d.)
oder Röstgummi umwandelt. Durch Behandeln von S. mit Salpetersäure bildet sich eine explosive
Verbindung,
das
Xyloidin (s. d.). Durch die Einwirkung verdünnter siedender Schwefelsäure
[* 7] auf S. bildet sich Dextrin und Stärkezucker (s.
Traubenzucker). Mit Malzauszug zusammengebracht, geht das S. bei 60-75°
in Dextrin und Maltose (s. d.) über.
Außer dem gewöhnlichen S. finden sich in einigen
Pflanzen zwei besondere
Stärkemehlarten:
das
Inulin (s. d.) und das Lichenin oder die Flechtenstärke
(s. d.).
Die Stärkefabrikation gebraucht als Rohmaterialien besonders Kartoffeln, Weizen (auch als Mehl), [* 8] Reis und Mais. Die aus Roßkastanien gewonnene Stärke ist nur für technische Zwecke verwendbar, da ihr ein Bitterstoff anhaftet, der durch Behandlung mit kohlensaurem Natrium nur unvollkommen beseitigt wird. Außerhalb Europas wird auch aus exotischen Gewächsen Stärke gewonnen. (S. Arrow-Root.) Das Weizenmehl enthält 56-67 Proz., Reis 85-86, Kartoffeln nur 10-23 Proz. S. Bei der Gewinnung des S. aus den Rohmaterialien kommt es darauf an, dieses in Wasser so gut wie unlösliche Kohlenhydrat von den dasselbe in der Knolle oder dem Samen umhüllenden organischen Stoffen, wie Cellulose, Proteïnstoffe, Fette, zu befreien und in handelsübliche Form zu bringen.
Die Stärkekörnchen sind in den verschiedenen Rohstoffen mehr oder weniger fest von den genannten Körpern umschlossen, so daß bei einigen, wie bei der Kartoffel und (nach neuerm Verfahren) beim Weizen, eine vorzugsweise mechan. Trennung genügt, während bei Mais und Reis zum Aufschließen des Getreidekorns chem. Mittel zur Anwendung kommen. Die verhältnismäßig einfachsten Hilfsmittel und Arbeitsweisen erfordert die Fabrikation der Kartoffelstärke (Kartoffelmehl). Das Rohprodukt wird gewaschen und dann der Zerkleinerung unterworfen. Man bedient sich hierzu der Kartoffelreibe, in welcher durch eine rotierende, mit Sägeblättern armierte Trommel ein feiner Brei hergestellt wird. Durch diesen Prozeß werden die Zellenwandungen der Kartoffeln so weit zerrissen, daß das S. leicht mit Hilfe einer entsprechenden ¶
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Vorrichtung, in der Regel durch Ausspülen oder Auswaschen mittels energisch wirkender Wasserstrahlen, von der Cellulose, hier Pulpe genannt, getrennt werden kann. Bei dem zu dieser Operation benutzten Bürstensieb oder Bürstenextracteur wird der von der Reibe kommende Brei mit Wasser aufgerührt, in das Sieb gepumpt und in demselben unter stetem Zufluß von Wasser (aus einem Spritzrohr) mittels rotierender Bürsten durchgearbeitet, wobei das Wasser die Stärkekörnchen durch das Sieb schwemmt, während die ausgewaschene Pulpe, von der Stärke getrennt, durch die Maschine [* 10] ausgeworfen wird.
Zwei andere Extraktionsapparate sind das Siemenssche Kataraktsieb und das Kastensieb. Das nun folgende Raffinieren der Stärke besteht in wiederholtem Sieben und Schlämmen, indem man die vom Extraktionsapparat kommende Stärkemilch (d. h. das die Stärke mit sich führende Wasser) in Bottichen oder gemauerten Bassins, den Sedimenteurs, unter Umständen mehreremal sich absetzen läßt und dann mit Wasser wieder aufrührt. Als Siebe kommen sowohl Rüttelsiebe als Cylindersiebe zur Anwendung.
Nach dem Raffinieren kommt die Stärke in eine Centrifuge, entweder um vollends raffiniert und zugleich entwässert zu werden, oder nur zu letzterm Zweck. Die aus der Centrifuge ausgestochene sog. grüne Stärke kommt zur Trocknung auf Hürden in gut geheizten Kammern, oder in speciell zu diesem Zweck konstruierte Trockenapparate. Die getrocknete Kartoffelstärke, welche unregelmäßige, leicht krümelnde Brocken bildet, wird entweder in dieser Form auf den Markt gebracht, oder zu Kartoffelmehl vermahlen. Letzteres geschieht auf der sog. Schlagmühle, die Kombination einer Zerkleinerungs- und einer Sichtvorrichtung.
Bei der Darstellung der Weizenstärke verfolgt man zwei Verfahren. Die ältere, weniger rationelle Fabrikationsmethode ist das
sog. Hallesche oder saure Verfahren, bei welchem ein wichtiger Bestandteil des Weizens, der Kleber, verloren
geht; bei dem neuern, süßen Verfahren wird dieser Stoff unzersetzt, von dem
Stärkemehl getrennt, als wertvolles Nebenprodukt
gewonnen. Nach dem sauren Verfahren überläßt man eingeweichten zerquetschten Weizen längere Zeit sich selbst und ruft
dadurch eine saure, den Kleber lösende Gärung hervor.
Nach einiger Zeit kann man die Stärke mit Wasser herausspülen. Nach dem süßen Verfahren wird der gehörig gereinigte Weizen zunächst einige Tage in Wasser eingequellt und so das Gefüge desselben gelockert, damit durch das nun folgende Quetschen, welches auf einem Walzenstuhl mit glatten eisernen Walzen geschieht, die Samenhülsen sich leicht derart öffnen lassen, daß die Stärke aus denselben ausgewaschen werden kann. Der gequetschte Weizen wird unter starkem Wasserzufluß in dem Stärkeextracteur geknetet, wobei die ausgewaschene Stärke durch den Siebmantel des Apparats tritt und unten abgezogen werden kann, während oben frisches Wasser kontinuierlich durch ein Spritzrohr zufließt.
Infolge des Knetens wäscht sich nicht nur das S. aus, sondern es ballt sich auch der aufgelockerte Kleber zusammen. Nach dem Extrahieren kommen die Hülsen und der Kleber in die Kleberwaschmaschine. In der durchlöcherten Trommel derselben, in welcher radial stehende Stifte angebracht sind, wird der Kleber dadurch von den Hülsen getrennt, daß, während die Trommel im Wasser rotiert, die Hülsen durch die Löcher fortgespült werden, wogegen die Stifte in der Trommel den Kleber festhalten, der schließlich als zusammenhängender Ballen herausgenommen wird.
Die ausgewaschene Stärke bedarf jetzt noch der Reinigung, die durch Sieben und Waschen mit frischem Wasser erreicht wird. Man bedient sich hierzu der obenerwähnten Cylindersiebe. Da die beste Stärke diejenige ist, welche aus den größten Stärkekörnchen besteht, benutzt man zur Trennung der guten Stärkesorten von den geringern und von den noch beigemengten Proteïnstoffen, Schlamm, Pflanzenfasern u. s. w. solche Apparate, durch die eine Trennung der im Wasser aufgerührten Stärke nach der Schwere erfolgt; es ist dies die Absetzrinne und die Centrifuge.
Die Absetzrinne besteht gewöhnlich aus mehrern tafelförmigen, 15 -30 m langen Holzrinnen. Läßt man die Stärkemilch mit geringer Geschwindigkeit über die nur ganz schwach geneigt liegende Rinne strömen, so setzen sich die schweren Stärkekörnchen nach und nach auf der Rinne ab, während die Fasern, Schlamm-und Kleberteile fortschwimmen und am Ende der Rinne in einem Bottich aufgefangen werden. Man erhält auf diese Weise nach einigen Stunden eine starke und feste Schicht Primastärke.
Die zu einem Brei wieder aufgerührte Stärke wird in die Kästen oder Formen des Entwässerungsapparats (System Uhland) gegossen; durch den Druck komprimierter Luft, die durch die Deckel der Formkästen eintritt, wird das Wasser aus der Stärke herausgepreßt, indem dasselbe durch das mit Filtertuch belegte Sieb abläuft, welches den Boden jedes Formkastens bildet. Die so hergestellten Stärkewürfel werden kurze Zeit bei hoher Temperatur vorgetrocknet, wodurch sich außen eine gelbliche Kruste ansetzt, die abgeschabt werden muß.
Die geschabten Würfel werden entweder ganz getrocknet, indem man sie in Papier einpackt und in Trockenkammern längere Zeit aufspeichert, oder sie werden in Stücke zerbrochen und bei niedriger Temperatur, gewöhnlich an der Luft, getrocknet. Im erstern Fall erhält man die bekannte Strahlenstärke, im letztern die sog. Brockenstärke. Auch bei der Fabrikation der Weizenstärke bedient man sich der Centrifugen, und zwar vorwiegend zum Raffinieren, selten zum Entwässern der Stärke.
Die hier verwendete Centrifuge hat eine geschlossene, d. h. nicht durchlöcherte Trommel, welche gewöhnlich in 6-8 Abteilungen geschieden ist. Während der Rotation der Trommel sondert sich die specifisch schwerere Weizenstärke von den ihr beigemischten leichtern Teilen, wie Kleber, Pflanzenfaser u. s. w., und setzt sich als feste Schicht an die Innenwandung der Trommel an. Die leichtere Kleberschicht bedeckt die Stärke und ist so scharf begrenzt, daß sie von derselben abgeschabt werden kann, während das Wasser, vollständig von Stärke und suspendiertem Kleber befreit, abfließt.
Bedeutend einfacher als die Darstellung der Stärke aus Weizenkörnern ist die Fabrikation der Stärke aus Weizenmehl, weil es sich bei dieser, wo Hülsen und Keime nicht vorhanden sind, nur um die Scheidung der Stärke vom Kleber handelt. Zu diesem Zweck wird das Mehl mit wenig Wasser zu einem festen Teig geknetet und dieser Teig unter Wasserzufluß im Mehlextracteur ausgewaschen, wobei die Stärke, im Wasser suspendiert, fortfließt und der Kleber als teigige Masse in der Maschine zurückbleibt. ¶
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Während die Fabrikation der Kartoffel- und Weizenstärke, namentlich erstere, meist in kleinern Unternehmungen als landwirtschaftliches Gewerbe betrieben wird, ist die Gewinnung der Reis- und Maisstärke (weil komplizierter und mehr Hilfsmittel erfordernd) in der Regel der Gegenstand der Großindustrie. Der Reis wird gewöhnlich als Bruchreis, wie er aus den Reisschälereien kommt, auf Stärke verarbeitet. Um die Festigkeit [* 12] des Reiskorns zu zerstören, wird das Rohprodukt in alkalischen Laugen eingeweicht, bevor es zur Zerkleinerung auf Mahlgänge oder besser Walzenstühle gelangt.
Ein solcher von Uhland konstruierter Porzellanwalzenstuhl ist mit Mischwerken kombiniert, in denen das Mahlgut mit den Alkalien innig gemischt wird. Der Reis kommt unter Zufluß von Laugen zuerst in den oben gelagerten Vormahlwalzenstuhl, von diesem in das unter demselben befindliche Mischwerk und verteilt sich dann in die unten stehenden beiden Feinmahlwalzenstühle, welche ebenfalls mit Mischwerken versehen sind. Das feine Mahlgut wird hierauf gewöhnlich einem Macerationsprozeß unterworfen, damit sich in dem Alkali der Kleber, welcher die Stärkekörnchen zusammenkittet, löst und in der Flüssigkeit die Cellulose neben der Stärke suspendiert bleibt.
Die Trennung der Stärke von der Cellulose erfolgt durch Dekantation oder Abziehen. Für diese Operation verwendet man Rührwerke, die in einem Bottich eingelagert sind; derselbe ist zum Zweck des Dekantierens mit einem Heberohr versehen. Die reine Stärkemilch wird in große Absetzbassins gepumpt und hier so lange der Ruhe überlassen, bis alle Stärke sich am Boden fest abgesetzt hat. Nachdem das über der Stärke befindliche Wasser abgelassen ist, wird erstere ausgestochen und in der Regel zum Zweck nochmaliger Reinigung auf die Raffiniercentrifuge gebracht, wo ähnlich wie bei der Weizenstärke Kleber und Faserstoffe u. s. w. von reiner Stärke getrennt werden. Die centrifugierte Stärke kann alsdann im Entwässerungsapparat in Blockform gebracht werden, wobei das oben für Weizenstärke angegebene Verfahren benutzt wird.
Bei der hauptsächlich in Amerika [* 13] und Österreich-Ungarn [* 14] betriebenen Fabrikation der Maisstärke (Maizena) sind gleichfalls chem. Agentien zur Aufschließung der Körner notwendig. Die großen und sehr festen Maiskörner müssen verschiedene Arbeitsphasen durchmachen, ehe sie genügend zerkleinert sind, wobei auf die Trennung der Hülsen und Keime von Maisschrot besondere Rücksicht genommen wird. Die erste Zerkleinerung des Maises erfolgt zwischen geriffelten Walzen oder in einer speciell zu diesem Zweck konstruierten Schrotmühle.
Das beim ersten Zerkleinern erhaltene Maisschrot wird einer längern Maceration unterworfen, ehe die definitive Zerkleinerung stattfindet. Das eingeweichte Schrot wird naß zwischen Mühlsteinen oder in Uhlands Maismühle zu einem sehr feinen Brei zerrieben, aus welchem dann die Stärke ausgewaschen wird, worauf man dieselbe durch wiederholtes Sieben und Niederschlagen auf der Absetzrinne raffiniert. Die weitere Behandlung, die Entwässerung u. s. w. der Maisstärke stimmt mit derjenigen der Reis- und Weizenstärke überein.
Von großer Wichtigkeit in ökonomischer Hinsicht ist die Verarbeitung oder Verwertung der bei der Stärkefabrikation sich ergebenden Nebenprodukte und Rückstände. Der bei der Fabrikation der Weizenstärke erhaltene Kleber wird, nachdem er in der Kleberwaschmaschine von Hülsen und Keimen befreit und gehörig ausgewaschen ist, in Gärung versetzt und später in dünnen Schichten auf Bleche aufgestrichen und getrocknet; das Produkt dient als sog. Schusterpappe zum Kleben von Lederzeug.
Die bei der Stärkefabrikation erhaltenen Rückstände werden sehr oft ohne weiteres als Viehfutter verwendet. Bei der ausgedehnten Mais- und Reisstärkefabrikation werden die Rückstände meist in Filterpressen entwässert und in Kuchenform getrocknet, um aufbewahrt und transportiert werden zu können. Sehr oft werden diese getrockneten Rückstände gemahlen und als Futtermehl in den Handel gebracht. Außer den festen Rückständen, welche bei der Darstellung des S. restieren, sind die Abwässer mit ihrem wertvollen Gehalt an Salzen und gelösten Eiweißstoffen teils als Düng-, teils als Futtermittel zu verwenden, zu welchem Zweck sie gewöhnlich gefüllt und komprimiert werden.
Man benutzt das S. bei der Bereitung mancher feinen Mehlspeisen, zur Verdickung von Saucen und Gelee, sowie den Kleber zur Herstellung von Nudeln und Maccaroni. Im Getreide [* 15] und in den Kartoffeln ist das S. das Rohmaterial für die Spiritusbrennerei. Außerdem dient es zum Steifen der Wäsche, in der Leinen- und Baumwollindustrie zur Bereitung von Appreturmasse und Schlichte, ferner zum Verdicken der Farben in der Zeugdruckerei, zu Buchbinderkleister (Weizenstärke), zur Darstellung von Dextrin (s. d.), Stärkezucker und Stärkesirup (s. Traubenzucker) sowie von künstlichem Sago (s. d.). Fein gemahlenes S. dient auch als Puder. -
Vgl. Stohmann, Die Stärkefabrikation (Berl. 1878);
Rehwald, Die Stärke- und Traubenzuckerfabrikation (3. Aufl., Wien [* 16] 1895);
von Wagner, Die Stärke-, Dextrin- und Traubenzuckerfabrikation (2. Aufl., Braunschw. 1886);
Saare, Die Industrie der Stärke und Stärkefabrikate in den Vereinigten Staaten [* 17] von Amerika (Berl. 1896);
ders., Die Fabrikation der Kartoffelstärke (ebd. 1897).