Suikerwinning door extractie bij lage temperatuur

SUIKERWINNING DOOR EXTRACTIE

BIJ LAGE TEMPERATUUR

PROEFSCHRIFT

TER VERKRIJGING VAN DE GRAAD VAN DOCTOR IN DE TECHNISCHE WETENSCHAP AAN DE TECHNISCHE HOGESCHOOL T E D E L F T . OP G E Z A G VAN DE R E C T O R MAGNIFICUS DR. O. BOTTEMA, HOOGLERAAR IN DE AFDELING DER ALGEMENE WETEN-SCHAPPEN. VOOR EEN COMMISSIE UIT DE SENAAT TE VERDEDIGEN OP WOENSDAG 2 JULI 1958, DES NAMIDDAGS TE 4 UUR

DOOR

PIETER WILLEM VAN DER POEL

SCHEIKUNDIG INGENIEUR GEBOREN TE BARENDRECHT i'Dorlcii.itr.UM Drilt ^:>.. -/

UITGEVERIJ EXCELSIOR - ORANJEPLEIN 96 - 'S-GRAVENHAGE

Dit proefschrift is goedgekeurd door de promotor Prof. dr. i r . H. L Waterman

Aan mijn Ouders

Aan Pim

Ik dank het Delfts Hogeschoolfonds voor het verleende stipen-dium.

Verder betuig ik allen, die hun medewerking hebben verleend bij het tot stand komen van dit proefschrift, mijn oprechte dank.

7

INHOUD

Inleiding 9 Hoofdstuk I. P r o e f n e m i n g e n op l a b o r a t o r i u m s c h a a l b e

-treffende de celdoding 13 Hoofdstuk II. Het in o p l o s s i n g gaan van b e s t a n d d e l e n van

de celwanden in b e e t w o r t e l e n bij het g e b r u i k e l i j k e s u i k e r w i n n i n g s p r o c e s (de w a r

-m e diffusie) 21 Hoofdstuk III. P r o e f n e m i n g e n op s e m i - t e c h n i s c h e s c h a a l

m e t c h l o r o f o r m a l s dodend a g e n s 26 Hoofdstuk IV. Ontwikkeling van het koude d i f f u s i e p r o c e s

m e t „gasdoding" 36 Hoofdstuk V. De z u i v e r i n g v a n de d o o r koude diffusie

v e r k r e g e n r u w s a p p e n , v e r g e l e k e n m e t het

k l a s s i e k e s a p z u i v e r i n g s p r o c e s 49 Hoofdstuk VI. Baten en l a s t e n van het koude d i f f u s i e p r o

-c e s m e t „ g a s d o d i n g " , v e r g e l e k e n m e t de

w a r m e diffusie 61

S a m e n v a t t i n g 66 S u m m a r y - E n g l i s h 68

ERRATA

9

INLEIDING

Het werk, dat in dit proefschrift wordt behandeld sluit aan op de onderzoekingen, betreffende suikerwinning uit beetwortelen bij lage temperatuur, die door van der Vlies (1) en Verhaart (2) on-der leiding van professor dr i r H. I, Waterman zijn uitgevoerd.

Overzichtelijkheidshalve wordt een sterk vereenvoudigd sche-ma van het tot nu toe gebruikelijke suikerwinningsproces, de warme diffusiewerkwijze, gegeven.

Voor de suikerwinning uit beetwortelen, wordt in de suiker-industrie gewerkt volgens proces schema I.

Processchema I

De suikerwinning uit beetwortelen volgens de warme diffusiewerkwijze.

beetwortelen ^ r — 9 verdamping 10 kristallisatie — — 1 snijden i filtratie schuima 11 2 —*-irde H i diffusie ruw sap p' 7 2° i Up 3 CaO 1 voorkalking tweede carbonatatie centrifugeren a floc

k

i

f

Verklaring van processchema I.

1°. Het snijden van de beetwortelen. Dit gebeurt in de snijdsel-molens, die meestal voorzien zijn van dakvormige messen. Het snijdsel, dat met behulp van deze messen wordt verkregen, is beter geschikt voor extractie dan lintvormige snijdsels: het dak-vormige snijdsel blijft bij verhitting in water op 78oc iets stevi-ger dan bij lintvormige snijdsels het geval i s .

De dikte van de snijdsels wordt in de suikerindustrie opgeven door middel van het getal van Silin. Het getal van Silin is ge-definieerd als de lengte in m e t e r s van 100 gram snijdsel. Meestal wordt gewerkt met snijdsels, die een Silingetal van omstreeks 16 hebben.

10

extractie wordt continu of discontinu uitgevoerd. De temperatuur tijdens de extractie v a r i e e r t van 75oc tot 83^0. Afhankelijk van de temperatuur, de snijdseldikte en de sapaftrek v a r i e e r t de v e r -blijftijd van de snijdsels in de extractie-apparatuur tussen 30 en 90 minuten (3).

3°. De voorkalking. Deze kan worden uitgevoerd in de sapzuive-ringsapparatuur volgens Brieghel-MflUer, of in de voorkalkings-apparatuur volgens Dedek (2). Tijdens de voorkalking worden de ruwsappen behandeld met ongeveer 0,2 % kalk, berekend op ruw-sapgewicht. De verblijftijd van de ruwsappen in de voorkalkings-apparatuur is 15 minuten. De pH van de met 0,2 % kalk behandel-de ruwsappen is ongeveer 11. De temperatuur tijbehandel-dens behandel-de voorkal-king is 50OC.

4°. De hoofdkalking. Aan de in de voorreinigingsapparatuur met 0,2 % kalk behandelde ruwsappen wordt tijdens de hoofdkalking 1,5 % - 1,8 % kalk toegevoegd. De temperatuur tijdens de hoofd-kalking is 90OC. Ook in de hoofdhoofd-kalkingsapparatuur is de verblijf-tijd 15 minuten.

50. De eerste carbonatatie. Tijdens de eerste ckrbonatatie wordt door de met kalk behandelde ruwsappen kooldioxyde geleid, totdat de pH tot ongeveer 11 is gedaald. Tijdens deze bewerking ontstaat een neerslag van calciumcarbonaat, dat door adsorptie Vele v e r -ontreinigingen uit het ruwsap verwijdert.

6°. De eerste filtratie. Het bij de eerste carbonatatie gevormde neerslag wordt door een filterpers verwijderd. Het neerslag, de schuimaarde, wordt als meststof in de handel gebracht.

70. De tweede carbonatatie. Het bij 60 verkregen filtraat wordt opnieuw met kooldioxide behandeld. Na de tweede carbonatatie is de pH van het sap ongeveer 9,0, Ook tijdens de tweede carbonata-tie praecipiteert calcium carbonaat.

8 ° . Het bij 7° ontstane neerslag wordt verwijderd door middel van een zakfilter. Het filtraat is voldoende zuiver, om in de v e r -dampers te worden ingevoerd. Het neerslag, eveneens schuim-aarde, wordt verkocht als meststof.

90. De verdamping. In de v e r d a m p e r s , die meestal volgens het quadrupel effect werken, worden de dunsappen geconcentreerd tot een vaste-stof gehalte van ongeveer 60 %. Het aldus geconcen-t r e e r d e dunsap wordgeconcen-t diksap genoemd.

100. De kristallisatie. In de kristallisatie-apparatuur worden de diksappen geconcentreerd, totdat kristallisatie van saccharose optreedt.

11°. In de centrifuges worden de saccharosekristallen en de moe-derloog van elkaar gescheiden. De moemoe-derloog wordt nog enkele malen in het systeem teruggebracht, totdat deze moederloog der-mate onzuiver i s , dat hieruit zonder m e e r geen saccharose tot kristallisatie gebracht kan worden. Deze zeer onzuivere afloop-stroop wordt onder de naam melasse verkocht.

11 Bij beschouwing van de warme extractiemethode voor saccha-rosewinning uit beetwortelen, valt het direct op, dat de ruwsapzuivering een zeer gecompliceerde en daardoor kostbare b e -werking i s . Deze zeer intensieve ruwsapzuivering is nodig, door-dat tijdens de extractie behalve saccharose ook belangrijke hoeveelheden eiwitten en pectinestoffen uit de snijdsels worden v e r -wijderd, De eiwitten en pectinestoffen, die in colloldaal disperse toestand in de ruwsappen voorkomen, dienen tijdens de ruwsap-zuivering te worden verwijderd, omdat deze stoffen de kristalli-satie van saccharose uit de diksappen belemmeren.

Öe uitgeloogde snijdsels (pulp) worden als veevoedsel gebruikt; in verband hiermede is het van belang, dat behalve de saccharose zo weinig mogelijk andere stoffen uit de snijdsaccharosels worden v e r -wijderd. Vooral eiwitten dienen zoveel mogelijk in de pulp achter te blijven, omdat deze stoffen de pulp als veevoedsel zeer waar-devol maken. Bij de warme diffusiewerkwijze komen deze verbin-dingen echter in belangrijke mate in het ruwsap terecht. Dit is een gevolg van het feit, aat de extractietemperatuur veel te hoog i s . Door de hoge temperatuur treden ontledingen van de celwanden op. De ontledingsproducten komen veelal als coUoïdale v e r -ontreinigingen in het ruwsap terecht. Verder verliezen de leven-loze celwanden in het plantaardige weefsel hun eigenschappen als ultrafilter, zodat ook de colloïden, die in het celvocht voorkomen zeer snel worden geëxtraheerd, wanneer de diffusie bij 78oC wordt uitgevoerd (4).

Reeds in 1937 (5) is er door Waterman en van Vlodrop op gewezen, dat de extractie van saccharose uit beetwortelen bij t e m -peraturen die beneden 40OC liggen kan worden uitgevoerd, mits ervoor wordt gezorgd, dat de semi-permeabiliteit van de levende celwanden in het plantaardige weefsel wordt opgeheven door middel van een toxisch werkend agens. Uit proefnemingen op s e m i -technische schaal, waarvan de resultaten in de publicaties 1, 2, 5, 6, 7, 9 t/m 14 zijn weergegeven, is gebleken, dat de e x t r a c -tietemperatuur tot 380C kan worden verlaagd, wanneer 0,3 % zwaveldioxyde berekend op bietgewicht aan het diffusie systeem wordt toegevoegd. Dank zij deze verlaging van de diffusietempe-ratuur wordt bij deze koude diffusiewerkwijze met zwaveligzuur als toxisch agens een meer selectieve verwijdering van de s a c -charose uit beetwortelsnijdsels verkregen dan het geval is bij de warme extractiemethode,

Eiwitten en pectinestoffen worden in belangrijk mindere mate uit de snijdsels geëxtraheerd wanneer volgens de koude diffusie methode wordt gewerkt. Een gevolg hiervan is, dat de koude dif-fusiewerkwijze meer pulp levert dan de warme diffusie. Het droge-stof gehalte en de voederwaarde van de door koude diffusie verkregen pulp zijn aanzienlijk beter dan het droge-stof gehalte en de voederwaarde van de pulp, die van warme diffusie afkomstig i s . Dit laatste is door Dijkstra bewezen, door middel van spijs-verteringsproeven met hamels (6) (7).

De door koude diffusie met zwaveldioxyde als toxisch agens verkregen ruwsappen bevatten slechts zeer weinig colloïdale v e r

-12

ontreinigingen, hierdoor kan de ruwsapzuivering in dit geval sterk worden vereenvoudigd,

Uit de proefnemingen, die door Verhaart zijn uitgevoerd (2) is gebleken, dat de koude diffusiewerkwijze ten opzichte van het warme diffusieproces vele voordelen biedt.

Deze zijn:

lo. Hogere pulpppbrengst (7 %). 2°. Betere kwaliteit van de pulp.

3°. Betere kwaliteit van het ruwsap, waardoor de zuivering een-voudiger wordt,

4°. Stoombesparing.

Het gebruik van zwaveligzuur als dodend agens brengt echter enkele bezwaren met zich mede, waardoor het finantiële voordeel van de koude diffusiewerkwijze niet voldoende tot uiting komt. Deze bezwaren zijn:

1°. Wanneer wordt gewerkt volgens het koude diffusieproces met zwaveligzuur als dodend agens is het noodzakelijk het getal volgens Silin, van de snijdsels te verhogen tot 35 m/lOO g teneinde een volledige uitloging van de snijdsels te v e r k r i j -gen.

2°. Het zwaveligzuur werkt corroderend op gietijzer en con-structiestaai,

3°. Het asgehalte van de door koude diffusie met zwaveligzuur als toxisch agens verkregen ruwsappen is ongeveer 15 % ho-ger dan het asgehalte van de door warme diffusie verkregen ruwsappen. Dit leidt tot een verhoogde melasseproductie. Het werk, dat in dit proefschrift wordt behandeld, heeft ten doel een uitvoeringsvorm van de koude diffusiewerkwijze te ontwikkelen, waaraan de genoemde nadelen niet verbonden zijn, t e r -wijl niet wordt afgeweken van het principe, dat de snijdsels niet aan temperaturen hoger dan 40OC worden blootgesteld.

13

H oof d s t u k I

PROEFNEMINGEN OP LABORATORIUMSCHAAL BETREFFENDE CELDODING

I, De bouw van de cellen in plantaardige weefsels

De vacuolen, waarin zich de in het celvocht opgeloste stoffen bevinden, worden in plantaardige weefsels begrensd door een celwand, die uit twee delen bestaat. De buitenste begrenzing van de levende cel is een wand, die in hoofdzaak is samengesteld uit cellulose en pectinestoffen. Deze wand, de levenloze celwand, is doorlatend voor water en in water oplosbare stoffen.

De wand, die de inhoud van de vacuolen van de omgeving i s o -leert, is de cytoplasmawand. Deze levende celwand is doorlatend voor water, m a a r niet doorlatend voor vele in water oplosbare verbindingen. De bouw van de celwanden dient nader te worden beschouwd.

A. De l e v e n l o z e c e l w a n d

De levenloze celwand bestaat, te beginnen vanaf de begrenzing met de omliggende cellen, uit drie delen (15):

1°. de middenlamel, 20. de primaire celwand, 3°, de secundaire celwand. Ad l o

De middenlamel is opgebouwd uit hemi-cellulosen en pectine-stoffen. De pectinestoffen zijn opgebouwd uit enkele honderden a-D galacturonzuur-eenheden: H OH COOH c -c ü C — o , H

A *\/\/" \ /

\v / \ /V ï/\

carboxylgroe-14

pen met methanol v e r e s t e r d . De overige carboxylgroepen komen in de zoutvorm voor.

De middenlamel in het weefsel van de suikerbiet is betrekke-lijk rijk aan calcium en magnesium (16), hierdoor kunnen zout-bruggen tussen verschillende polygalacturonzuurketens ontstaan, Naast deze zoutbruggen kunnen esterbindingen, lactonbindingen en covalente waterstofbindingen optreden. Door al deze bindingen, die ieder afzonderlijk betrekkelijk zwak zijn, ontstaat een product dat in tegenstelling tot het poly a-D galacturonzuur onoplosbaar is in koud water. Deze vorm van pectine wordt wel aangeduid als protopectine. Door hydrolyse gaat de protopectine zeer gemakke-lijk in een oplosbare vorm van pectine over. Deze hydrolyse treedt z e e r vlot op door temperatuurverhoging of onder invloed Vein geringe hoeveelheden zuur.

Ad 20

De p r i m a i r e celwand,

Dit deel van de levenloze celwand is opgebouwd uit cellulose, hemi-cellulosen en pectinestoffen. De cellulose komt voor in de vorm van fibrillen, die een diameter van ongeveer 100 A hebben (17). In de p r i m a i r e celwand zijn de cellulosefibrillen dooreen gevlochten (27), Tussen de cellulosefibrillen komen hemi-cellu-losen en andere stoffen voor. Het is alsof de fibrillen in deze stoffen zijn ingebed,

Ad 30

De secundaire celwand.

De secundaire celwand wordt op de primaire celwand afgezet en i s in hoofdzaak samengesteld uit cellulosefibrillen., die een diameter van ongeveer 100 A hebben {17). I n d e oorspronkelijke toestand, dit is de toestand, waarin de celwand in de natuur voor-komt, zijn de cellulosefibrillen ingebed in pectine, hemi-cellu-losen en soms ook ligninestoffen (28). In deze toestauid grenst de secundaire celwand direct aan het protoplasma. Vaak wordt aan-genomen, dat de pectine als een amorfe substantie tussen de cel-lulosefibrillen ligt. Het is echter nooit bewezen, dat deze pectine amorf is (18) (19).

Uit de structuur van de levenloze celwand blijkt, dat deze wand zich kan gedragen als een zwak zure kationenuitwisselaar. In het levende plantaardige weefsel zijn de vrije carboxylgroepen in de pectinestoffen in hoofdzaak gebonden aan kalium-, calcium-of magnesium-ionen. Wanneer we deze celwanden overspoelen met een zuur dan worden kalium-, calcium- en magnesium-ionen door waterstof ionen vervangen. Het resultaat hiervan i s , dat in de extractievloeistof anorganische ionen voorkomen, die tenge-volge van de lage pH-waarde, waarbij de extractie plaats vindt, uit de celwanden worden vrijgemaakt. Dit is de verklaring voor het feit, dat bij het koude extractieproces met zwaveldioxyde als dodend agens, verhoogde asgehalten in de ruwsappen optreden. Door Robbins (20) is bepaald, dat deze asverliezen in aardappelen

15

vooral belangrijk worden, wanneer de pH tijdens de extractie b e -neden 5 daalt.

Proefnemingen, analoog aan die van Robbins, zijn uitgevoerd met geraspte beetwortelen, teneinde te bepalen in hoeverre de resultaten van het werk van Robbins mogen worden toegepast op beetwortelen.

Deze proeven zijn als volgt uitgevoerd:

150 g geraspte beetwortelen zijn gesuspendeerd in 150 ml wa-t e r van 20OC.

De pH van deze suspensie wordt op een bepaalde waarde inge-steld door toevoeging van 0,03 N zwavelzuur. Robbins inge-stelde de pH in door toevoeging van bufferoplossingen. Dit i s minder g e -wenst, omdat met de bufferoplossing over het algemeen grote hoeveelheden anorganische zouten worden geïntroduceerd. B e -paald is de hoeveelheid anorganische (as) bestanddelen, die door het snijdsel worden afgestaan. Door verschillende metingen bij diverse pH-waarden uit t^- voeren kon de afgifte van asbestandde-len als functie van de pH worden bepaald.. De resultaten van deze proefnemingen zijn samengevat in figuur 1.

O) O O S. 0.330g 75

•iSi

i

Asverlies van geraspte beetwortelen als functie van de pH.

De resultaten van deze proef stemmen overeen met de waarne-mingen van Robbins. Bij pH-waarden tussen 4 en 5 treden aan-zienlijke asverliezen op, In oplossingen, waarvan de pH-waarde boven de 5 ligt zijn deze verliezen z e e r gering. Bij deze proefne-mingen werden moeilijkheden ondervonden in verband met de

in-m

16

homogeniteit van de beetwortelen. De gehele in figuur 1 weerge-geven kromme moet uit éénzelide, tevoren goed gemengde portie geraspte beetwortelen worden samengesteld. De asverliezen va-r i ë va-r e n namelijk vva-rij steva-rk wanneeva-r voova-r een pva-roef veva-rschillende beetwortelen worden gebruikt,

De gedaante van de kromme alsmede de sterke afname in de asverliezen bij pH 5 zijn goed reproduceerbaar.

Conclusie: Uit deze proef moeten wij besluiten, dat de v e r -hoogde asgehalten in de door koude diffusie met zwaveligzuur als dodend agens verkregen ruwsappen niet m e e r zullen optreden, wanneer het verbruik van zwaveligzuur zozeer kan worden be-perkt, dat de pH-waarde tijdens de extractie niet beneden 5 daalt.

Tot nu toe is alleen de buitenste begrenzing van de plantencel beschouwd. De celdoding is echter een reactie, die zich afspeelt in het protoplasma.

B . B o u w v a n h e t p r o t o p l a s m a

Het protoplasma in de celwand is volgens Höber samengesteld uit drie lagen (21):

1°. een laag gehydrateerde eiwitmoleculen,

2°. een lipolde laag, waarvan de polaire delen in het water van de gehydrateerde eiwitmoleculen steken,

3^. een laag gehydrateerde eiwitmoleculen.

Met behulp van dit beeld kan men de semi-permeabiliteit van het cytoplasma begrijpen:

In water oplosbare stoffen kunnen de eiwitlagen vlot passeren, omdat de eiwitmoleculen sterk gehydrateerd zijn. Alleen dié v e r -bindingen, die ook de lipolde phase kunnen passeren kunnen door diffusie in en uit de levende cel treden. De lipolde phase heeft de structuur van een vette olie. Een vette olie is dan ook vaak ge-bruikt als model voor de lipoïde phase. Hieruit is de vuistregel ontstaan, dat alleen dié verbindingen, die in water en in olie goed oplossen door diffusie in en uit de levende cellen kunnen treden. De saccharose behoort niet tot deze verbindingen.

Voor de extractie van saccharose uit beetwortelen of suiker-riet is het noodzakelijk, dat het cytoplasma wordt gedestrueérd, Deze destructie wordt het snelst uitgevoerd door toxische agentia, die zowel in olie als in water goed oplosbaar zijn. Hierop is de lipoid-oplosbaarheidstheorie van Overton en Meyer gebaseerd, De ontleding van het cytoplasma, die doding van de levende cel tot gevolg heeft, kan eveneens optreden, doordat bepaalde verbindin-gen worden geadsorbeerd door de eiwitlaverbindin-gen, die de lipolde phase begrenzen. Dit is de adsorptietheorie van Traube, Traube baseert zijn theorie op het feit, dat vele verbindingen, die de oppervlakte-spanning van water verlagen, celdoding kunnen veroorzaken.

Bij de keuze van de verbindingen voor het onderzoek hebben wij ons beperkt tot dié stoffen, waarvan reeds bekend i s , dat zij

17 dodend op levende organismen kunnen inwerken, zoals narcotica en ,,fumigants",

Uit het werk van Sevag, Lackman en Smolens is bekend, dat chloroform in staat is eiwitten te coaguleren (22), Deze stof, die zeer bekend is als narcoticum werd door Baerts (23) gebruikt voor de doding van de cellen in de suikerbiet.

Uit het werk van Putnam (24) blijkt, dat vele synthetische op-pervlakte-actieve stoffen denaturerend en praecipiterend op eiwitten inwerken. Vooral de kationoide oppervlakte-actieve stofzijn bekend om hun krachtig desinfecterende werking. Deze d e s -infecterende werking berust op celdoding (25).

Behalve met bovengenoemde stoffen zijn door ons proefnemin-gen gedaan met diaethylaether, aethyleenoxyde, aethylchloride, I, 2-dichIooraethaan en methylbromide.

II. Uitvoering van het onacrzoek

Het onderzoek betreffende celdoding i s de voortzetting van het werk, dat door Schaefer (8) betreffende dit onderwerp is verricht, De celdoding is bestudeerd met behulp van plasmolyseproeven. Uit een suikerbiet worden coupes gesneden met een dikte van ongeveer 300 |i. Het celvocht wordt gekleurd door onderdompelen van de coiipes in een 0,02 % oplossing van neutraal-rood in lei-dingwater. Het neutraal-rood is één van de verbindingen, waar-voor het cytoplasma doorlatend i s . Met behulp van deze stof kun-nen we de vacuole-inhoud door vitale indringing kleuren. De kleu-ring gelukt alleen wanneer de pH van het medium, waarin de reactie wordt uitgevoerd hoger i s dan 6,8. Het neutraal-rood is een zwakke base, die vanaf pH 6,8 in belangrijke mate in de on-gedissocieerde toestand voorkomt. Alleen in de onon-gedissocieerde toestand kan de kleurstof het cytoplasma gemakkelijk passeren, Bovendien kan de kleurstof in gedissocieerde toestand door de levenloze celwand worden gebonden.

Adsorptie van neutraal-rood door de levenloze celwand treedt op, wanneer we de kleuring in gedestilleerd water uitvoeren. Ge-destilleerd water heeft een pH-waarde, die meestal beneden 6 ligt. In dit milieu is het neutraal-rood volledig gedissocieerd.

De gekleurde kationen worden in dit geval door de levenloze celwand geadsorbeerd, omdat deze wand door dissociatie van COOZ groepen een negatieve lading heeft, Z stelt een anorganisch kation voor. De COOZ groepen komen voor in de pectinestoffen, die in grote hoeveelheden in de levenloze celwanden voorkomen, De pH-waarde van leidingwater is omstreeks 7. Bij deze pH dringt het neutraal-rood snel tot de vacuole door. Reeds na enke-le minuten heeft de coupe zoveel neutraal-rood uit de oplossing opgenomen, dat het celvocht duidelijk rood is gekleurd.

Na de kleuring met neutraal-rood worden de levende cellen aan plasmolyse onderworpen. De plasmolyse wordt uitgevoerd in een 8 % oplossing van kalium chloride in water. Door het v e r

-18

s c h i l in t h e r m odynam i s che p o t e n t i a a l a a n b e i d e zijden van de s e m i - p e r m e a b e l e wand t r e e d t w a t e r uit de v a c u o l e , totdat de e v e n w i c h t s t o e s t a n d i s b e r e i k t . We kunnen de s a c c h a r o s e c o n c e n -t r a -t i e , die m e -t e e n 8 % o p l o s s i n g van kalium c h l o r i d e in evenwich-t i s op eenvoudige wijze b e r e k e n e n .

Voor de kalium c h l o r i d e o p l o s s i n g geldt bij b e n a d e r i n g :

Hi = U o + R T l n C i (I) V o o r het celvocht in de v a c u o l e n g e l d t :

Mg = M„ + R T In C2 (II) De s y m b o l e n in de v e r g e l i j k i n g e n I en II hebben de volgende

b e t e k e n i s .

\ii = m o l e c u l a i r e t h e r m odynam i s che p o t e n t i a a l v a n het w a t e r in

de KCl o p l o s s i n g ,

^2 = m o l e c u l a i r e t h e r m odynam i s che p o t e n t i a a l van het w a t e r in het celvocht, Mo = m o l e c u l a i r e t h e r m o d y n a m i s c h e p o t e n t i a a l van z u i v e r w a t e r , C]^ = de c o n c e n t r a t i e in m o l f r a c t i e s van het w a t e r in de KCl o p -l o s s i n g , Cg = de c o n c e n t r a t i e in m o l - f r a c t i e s v a n w a t e r in het c e l v o c h t . In de e v e n w i c h t s t o e s t a n d geldt: zodat uit de Cl kan word v e e n rge lijkingen b e r e k e n d : Cl = ^^1 = ^ 2 I en II volgt C i = C 2 92 18 92 8 18 74,6 = 0.98 92 = h o e v e e l h e i d w a t e r in g e w i c h t s p r o c e n t e n , 8 = h o e v e e l h e i d kalium c h l o r i d e in g e w i c h t s p r o c e n t e n , 18 = m o l e c u l a i r gewicht v a n w a t e r , 74,6 = m o l e c u l a i r gewicht v a n kalium c h l o r i d e . C2 = 0,98. O m g e r e k e n d in g e w i c h t s p r o c e n t e n geeft dit: /- at 0,98 . 18 . 100 „out ^ g^^-^° " 0,98 ; 18 + 0,02 . 342 = ^ 2 % 342 i s het m o l e c u l a i r gewicht v a n s a c c h a r o s e ,

19 uit een zuivere suikeroplossing bestaat, is de saccharosecon-centratie, die in evenwicht is met de 8 % oplossing van kalium-chloride ongeveer 28 %. In de beetwortelen is de saccharosecon-centratie in het celvocht ongeveer 17 %, zodat tengevolge van de plasmolyse een belangrijk gedeelte van het in de vacuolen aan-wezige water uittreedt. Tengevolge van de verkleining van het volume van de vacuole neemt het cytoplasma, dat elastisch i s , de bolvorm aan. Dit nemen wij waar bij beschouwing van de figuren 2, 4 en 6. De figuren 4 en 6 hebben betrekking op suikerriet. De coupes uit suikerriet zijn op dezelfde manier gekleurd en aan plasmolyse onderworpen als de coupes uit beetwortelen,

De doding van de cellen in de coupes kan onder het microscoop zeer gemakkelijk worden bestudeerd. Hiertoe worden de coupes gedrenkt in een 8 % oplossing van kalium chloride, waaraan de toxische agentia zijn toegevoegd en in dit milieu onder het m i c r o -scoop bekeken. We zien dan, dat het cytoplasma wordt aangetast, totdat het celvocht tenslotte uitstroomt en de kleurstof zich over het gehele praeparaat verspreidt Wanneer wordt gewerkt met een vergroting van ongeveer 1200 x kunnen we in de gedode cellen de resten van het protoplasma nog waarnemen. Dit is te zien in fi-guur 7. Uit de figuren 3, 5 en 7 zien we, dat het gedode weefsel de structuur heeft van een spons. Ook in het groot gedraagt dit weefsel zich als zodanig: men kan e r met de hand het celvocht uitknijpen.

Resultaten van de proefnemingen betreffende celdoding. 1° De anionoide en niet ionogene oppervlakte-actieve stoffen

oefe-nen weinig of geen toxische werking op de cellen in de suiker-biet en in het suikerriet uit.

2° De kationoide oppervlakte-actieve stoffen, het

trimethylcetyl-ammoniumbromide en het cetyl-pyridiniumbromide werken alleen in vrij geconcentreerde oplossingen (ongeveer 1 %) do-dend op het plantaardige weefsel. Dit wordt veroorzaakt, door-dat de oppervlakte-actieve kationen aan de levenloze celwand worden geadsorbeerd. Door d» pH van de oplossing, waarin de coupes zijn ingebed, te verlagen tot ongeveer 3 wordt de toxische werking van de oppervlakteactieve kationen sterk v e r -hoogd. Bij een pH-waarde van 3 worden in een 0,1 % oplossing van trimethylcetyl-ammoniumbromide alle in een coupe aan-wezige cellen in minder dan tien minuten gedood. Voor de praktijk is dit van geen betekenis. Uit de proefnemingen met zwaveligzuur is duidelijk gebleken, dat de pH-waarde tijdens de doding en de extractie niet beneden 5 mag dalen. Bovendien zijn de kationoide oppervlakte-actieve stoffen dermate kost-baar, dat van toepassing op industriële schaal geen sprake kan zijn.

Bij de proefnemingen: met chloroform, diaethyl-aether, aethy-leenoxyde, aethylchloride, dichlooraethaan en methylbromide is een iets andere werkwijze gevolgd. De coupes zijn na kleuring en plasmolyse blootgesteld aan de inwerking van deze verbindingen

20

in dampvorm. Deze proefnemingen zijn uitgevoerd bij 20°C. Het blijkt, dat chloroform verreweg het snelst dodend op de cellen van beetwortelen en suikerriet inwerkt. Reeds na 2 minuten con-tact met verzadigde chloroformdamp van 20°C zijn alle in een coupe van 0,3 mm dikte aanwezige cellen gedood. Uit de proef-nemingen blijkt, dat chloroformdamp op de dunne coupes zeer snel dodend werkt. Teneinde te bepalen hoever de doding door-dringt in dikkere snijdsels moet een andere methodiek worden gevolgd.

Uit een suikerbiet worden kubusvormige blokjes gesneden met een ribbe van 1 cm. Deze blokjes worden gedurende tien minuten blootgesteld aan de inwerking van chloroformdamp. De indring-diepte van het dodende agens wordt nu bepaald door de blokjes enkele uren in een 0,1 % oplossing van indigocarmijn in water te leggen. De blauwe kleurstof dringt alleen door in de gedode cel-len, omdat het protoplasma deze kleurstof niet doorlaat. Op deze manier kan men bepalen hoe dik de laag van gedode cellen i s .

Uit de proefnemingen blijkt, dat chloroformdamp van 20^0 vrijwel niet in het weefsel doordringt. Wanneer de doding echter bij 35°C - 40°C wordt uitgevoerd, wordt in tien minuten een laag t e r dikte van enkele millimeters gedood.

In verband met de resultaten van dit onderzoek is besloten, dat de doding met chloroform in gasvormige toestand, door middel van proefnemingen op semi-technische schaal, nader zal worden onderzocht. De doding, die in het vervolg zal worden aangeduid als „gasdoding", zal worden uitgevoerd bij 350C - 40^0.

De contacttijd met de chloroformdamp zal ongeveer 10 minu-ten bedragen.

21

H o o f d s t u k II

HET IN OPLOSSING GAAN VAN BESTANDDELEN VAN DE CELWANDEN IN BEETWORTELEN BIJ HET GEBRUIKELIJKE

SUIKERWINNINGSPROCES (DE WARME DIFFUSIE)

A. B e r e i d i n g v a n h e t u i t g a n g s m a t e r i a a l

Daar het moeilijk is uit beetwortelpulp praeparaten te maken, die geschikt zijn voor microscopische studies, zijn uit beetwor-telen coupes ter dikte van 300 u gesneden; deze coupes zijn op dezelfde wijze behandeld als de beetwortelsnijdsels bij de suiker-winning. Op deze wijze zijn praeparaten verkregen, die dezelfde behandeling hebben ondergaan als de beetwortelpulp. Deze p r a e -paraten kunnen gemakkelijk onder het microscoop worden bestu-deerd.

Uit een suikerbiet is ongeveer uit het midden een kubusvormig blokje met een ribbe van 1 cm gesneden. Van dit blokje zijn een twintigtal coupes gesneden met behulp van het cylinderhandmicrotoom volgens Leitz. De coupes zijn in twee fracties v e r z a -meld, en wel zodanig, dat opeenvolgende coupes in verschillende fracties zijn ondergebracht. Op deze manier zijn praeparaten verkregen, die alle afkomstig zijn van een zeer klein deel van één enkele suikerbiet en dus wat hun structuur betreft met elkaar vergeleken mogen worden. Deze werkwijze is noodzakelijk omdat het onderzoek is uitgevoerd met beetwortelen, die gedurende en-kele maanden in een koelcel bij 50C zijn bewaard. Het zou niet geheel zeker zijn of ontleding van de celwanden is veroorzaakt door de ouderdom van de beetwortelen of door de wijze, waarop de coupes worden behandeld. Om deze onzekerheid te elimineren zijn steeds coupes vergeleken uit delen van het weefsel, die in de beetwortel op een afstand van ten hoogste 20 x 0,3 mm = 6 mm van elkaar zijn gelegen.

De tien coupes van de eerste fractie zijn een uur in water van 780C gelegd. Om de extractie van de saccharose uit de coupes zo volledig mogelijk uit te voeren is een zeer grote overmaat water gebruikt. De coupes zijn behandeld met 1 liter water. Het weef-sel in de aldus behandelde coupes heeft dezelfde behandeling on-dergaan als de pulp, die volgens de warme diffusiewerkwijze wordt verkregen.

De tien coupes van de tweede fractie hebben dezelfde behande-ling ondergaan als de pulp, die volgens de koude diffusiewerkwijze met jigasdoging" wordt verkregen. De coupes zijn gedurende tien minuten blootgesteld aan de inwerking van verzadigde chloro-formdamp van 40OC. Tijdens deze behandeling worden de cellen in de coupes gedood. Na de doding zijn de coupes gedurende een

22

uur in 1 liter van een 0,03% oplossing van zwaveldioxyde in water van 20^0 gelegd.

Deze overmaat zwaveldioxyde-oplossing dient om de saccha-rose zoveel mogelijk uit het weefsel te verwijderen. De functie, die het zwaveldioxyde tijdens de extractie uitoefent wordt in de hoofdstukken III en IV van dit proefschrift behandeld.

B. V e r g e l ij k i n g v a n d e c e l w a n d e n i n de d o o r w a r -m e , r e s p e c t i e v e l i j k k o u d e e x t r a c t i e v e r k r e g e n p u l p

De celwanden in de coupes, die behandeld zijn zoals onder A is beschreven, zijn onder het microscoop bestudeerd. De celwan-den zijn gekleurd met ruthenium rood. Volgens Branfoot (referaat

16) wordt deze kleurstof sterk geadsorbeerd door die delen van plantaardige weefsels, welke rijk zijn aan pectinestoffen. De kleuring vindt plaats door de coupes gedurende enkele minuten in een 0,02 % oplossing van rutheniumrood in water onder te dompe-len. Na afspoelen worden de coupes overgebracht op voorwerp-glazen en onder het microscoop bestudeerd. Bij beschouwing van de celwanden in de door warme extractie verkregen „pulp" nemen we waar, dat tijdens de extractie een vergaande ontleding van de celwanden plaats vindt. De praeparaten zijn in olie-immersie met een vergroting van 1200 x bekeken. Een beeld van celwanden in een coupe, die volgens de condities van de warme diffusiewerk-wijze is behandeld wordt weergegeven door figuur 8. De celwan-den in deze coupe hebben slechts weinig kleurstof geadsorbeerd. Verder blijkt uit figuur 8, dat de middenlamel in dit weefsel na-genoeg is verdwenen.

Figuur 9 heeft betrekking op een van de coupes, die volgens de condities van de koude diffusiewerkwijze zijn behandeld. In dit praeparaat zijn de celwanden intact gebleven. Door deze celwan-den wordt het rutheniumrood sterk geadsorbeerd.

Uit de figuren 8 en 9 blijkt op overtuigende wijze, dat bij de werkwijze, die tot nu toe voor de saccharosewinning uit beetwor-telen wordt toegepast, stoffen uit de celwanden in oplossing gaan, Dit treedt niet op, wanneer de suikerwinning wordt uitgevoerd volgens de koude diffusiewerkwijze. De fijnstructuur van de celwanden kunnen we onder het microscoop niet waarnemen. De d e s -integratie van de celwanden, die tijdens de suikerwinning optreedt is nader bestudeerd met behulp van het electronenmicroscoop *). Het uitgangsmateriaal voor dit onderzoek is op dezelfde manier bereid als het materiaal, dat onder het microscoop is bestudeerd. De coupes zijn echter veel te dik om met behulp van het electro-nenmicroscoop te worden onderzocht. Daarom zijn replica's van de oppervlakken van de coupes vervaardigd.

Het oppervlak van de coupes bestaat uit doorgesneden cellen. '')'Dit onderzoek is mogelijk geweest dank zij de medewerking van prof. ar ir J.B.Le Poole en

23 De afmeting in de lengterichting is van de grootte-orde van 50 [i. Bij een vergroting van 50.000 maal wordt dit:

50.000 X 50 M = 25 . 10^ u = 2,5 m

Met het electronenmicroscoop zien we op het scherm r e s p e c -tievelijk op de foto slechts een zeer klein deel van de celwand van een éhkele cel. Met behulp van de door ons gevolgde methodiek kunnen we alleen de structuur van de secundaire celwanden be-studeren, omdat de secundaire celwanden in doorgesneden cellen aan de oppervlakte treden. Wanneer in de cel nog eiwitresten voorkomen moeten wij deze op de secundaire celwanden t e r u g -vinden.

Voor het vervaardigen van de replica's gaat men als volgt te werk;

De coupes worden op een voorwerpglas bij 5OOC gedroogd. Vervolgens wordt in hoogvacuum in één richting platinadamp over het oppervlak van de coupes geleid. Op die plaatsen, waar de secundaire celwand enig reliëf vertoont wordt het platina aan één zijde afgezet. Dit geeft een schaduw-effect.

Nadat de platinaschaduw is aangebracht wordt de coupe bedekt met een vlies volgens de methode van König en Helwig (26). Deze berust er op, dat zich uit koolwaterstofdampen een vast vlies af-zet wanneer deze dampen aan electrische ontladingen worden blootgesteld. In hoogvacuum wordt benzeendamp aan electrische

ontladingen onderworpen. Het voorwerpglas met het praeparaat wordt op de anode gelegd. Bij deze bewerking wordt de coupe be-dekt met een bruingekleurd vlies, waarvan de chemische samen-stelling wordt weergegeven door de formule (Ci^oo Ho,89)n • Nadat de coupe met het vlies is bedekt, wordt het plantaardige m a -teriaal opgelost in chroomzuur of geconcentreerd zwavelzuur, Bij deze behandeling blijven het vlies en de platina-schaduw on-aangetast,

We hebben nu een replica verkregen, waarin de structuur van de secundaire celwand nauwkeurig is afgebeeld. Het vlies, dat on-geveer 0,05 |i dik i s , wordt op een zeer fijnmazig kopergaasje uit het geconcentreerde zwavelzuur of chroomzuur gevist en met het electronenmicroscoop bestudeerd. De replica's zijn voor alle praeparaten op dezelfde wijze vervaardigd. De resultaten van dit onderzoek, dat ten doel heeft een vergelijking te geven tussen de secundaire celwanden in de pulp, die van het warme, respectieve-lijk koude diffusieproces afkomstig i s , zijn vastgelegd in een aan-tal foto's die worden weergegeven door de figuren 10 t / m 14.

Figuur 10 is afkomstig van een replica van een coupe, die vol-gens de onder A beschreven koude extractiewerkwijze is behan-deld,

Figuur 11 geeft het beeld weer van een replica van weefsel, dat volgens de warme extractiewerkwijze is behandeld,

Bij nauwkeurige vergelijking van deze figuren valt het op, dat het oppervlak van de secundaire celwanden in weefsel van de

sui-*

24

kerbiet, dat volgens de condities van het koude diffusieproces is behandeld, aanzienlijk minder reliëf vertoont dan het oppervlak van de secundaire celwanden in weefsel, dat volgens de warme

extractiemethode is behandeld.

De cellulosefibrillen in figuur 10 zijn nagenoeg evenwijdig ge-richt. In figuur 11 onderscheiden we duidelijk verschillende rich-tingen in de cellulosefibrillen. Uit het werk van Frey-Wyssling (27) en Mühlethaler (28) is bekend, dat de secundaire celwand van sommige cellen is opgebouwd uit verschillende lamellen, waarin de cellulosefibrillen die tot één lamel behoren, soms evenwijdig gericht zijn. In twee opeenvolgende lamellen van de secundaire celwand zijn de cellulosefibrillen vaak niet evenwijdig gericht. In figuur 10, die afkomstig is van door koude extractie verkregen „pulp", liggen de cellulosefibrillen hoofdzakelijk in één richting. In figuur 11, die het beeld van door warme extractie verkregen „pulp" weergeeft, zien we duidelijk verschillende richtingen in de cellulosefibrillen. De stoffen, waarin de fibrillen zijn ingebed, zijn in de door figuur 10 weergegeven coupe nog aanwezig en ont-breken in het praeparaat, dat door figuur 11 wordt weergegeven. Tijdens de warme extractie worden deze stoffen dus blijkbaar op-gelost.

Nog duidelijker dan in de figuren 10 en 11 komen de verschil-len tussen de celwanden in coupes, die volgens de condities van de beide te vergelijken processen zijn behandeld, tot uiting bij vergelijking van de figuren 12, 13 en 14. De secundaire celwand, die door de figuren 12 en 13 wordt weergegeven, is behandeld volgens de condities van het koude extractieproces. In deze coupes zijn de secundaire celwanden bedekt met een vlokkig m a t e r i -aal. Door Preston en Mühlethaler zijn foto's van analoge mate-rialen gepubliceerd. Zij nemen aan, dat deze vlokkige matemate-rialen bestaan uit resten van het cytoplasma, die tegen de secundaire celwand zijn gecoaguleerd. Preston en Mühlethaler moesten deze vlokkige materialen verwijderen, teneinde de structuur van de secundaire celwanden in de door hen bestudeerde objecten te kun-nen waarnemen. De figuren 12 en 13 vertokun-nen een zeer goede ge-lijkenis met de door Preston, Mühlethaler en anderen gepubliceerde foto'é van secundaire celwanden i n v e r s e plantaardige m a -terialen, De figuren 12 en 13 geven het algemene beeld weer van de replica's van de volgens de condities van het koude diffusie-proces behandelde coupes. Figuur 10 geeft een bijzonder geval weer. Doordat de vlokkige neerslagen op dit deel van de secun-daire celwand niet voor komen kunnen we op de foto, die dit deel van de celwand weergeeft, de cellulosefibrillen waarnemen.

Figuur 14 is afkomstig van een replica van een coupe, die vol-gens de condities van het warme diffusieproces is behandeld.

C. C o n e lu s i e

Uit dit onderzoek is gebleken:

F i g u u r 2 : L e v e n d e c e l l e n i n h e e l \ \ " i > r t e l e n n a KU'urinjf en pL \ ergr()lin<j o n d e r liet nii( rose n(»p ] 2 j x

Fi<^uur 3 : ( T e d o d e c e l i o n in b e e l w o r t e l e n . \ e r g r o t i n t ï u n d e r h e t m i c r o s c o o p 5 Ü 0 x

Fitïnnr N : C eiw iMidrn in een coupe, die is heliandeld \ol(fens de condities van het \varnie dillusieprt)ces.

C e l \ \ a n d k l e u r i n g rTiet rulheniinnrood. \'eri|[rüting onder het mie r o stoop 1 .^JOX

F i g u u r 9: C e l w a n d e n in een coupe, die is b e h a n d e l d volgens d e condities van net koude d if fusieproces,

C e l w a n d k l e u r i n g met rutheniumrooil. V e r g r o t i n g onder hel microscoop 1230x

o ü :^ = ~ ,

F i g u u r 11 : Kool r('[)iii il \ an ern sec iiiidalre ce-l w a n d in ..pulp aikinnstig van het \\ arme dillusieproces. I^t-schaduw.

F i g u u r 1 I : Ko(drepli< .1 vaii een secunihiire t elw and in pulp . alkomstig \ a n hel w a n n e (hfhisieproces. Pt-st haduw

I iguur ]2 : Koolreplica van een s e c u n d a i r e c e l w a n d in ..pulp" afkomslij van het koude diffusieproces, P t - s c h a d u w .

25 oplossen, wanneer het klassieke suikerwinningsproces, de warme diffusie, wordt toegepast,

20. Dat dit oplossen van bestanddelen uit de celwanden niet op-treedt, wanneer voor de suikerwinning de koude diffusiewerk-wijze wordt toegepast.

3°. In de door koude diffusie verkregen „pulp" zijn de celwanden bedekt met een vlokkig neerslag. Dit neerslag bestaat uit gecoaguleerde resten van het protoplasma.

40. Dit neerslag komt niet voor op het oppervlak van coupes, die volgens de condities van het warme diffusieproces zijn behan-deld,

26

H o o f d s t u k III

PROEFNEMINGEN OP SEMI-TECHNISCHE SCHAAL MET CHLOROFORM ALS DODEND AGENS

Uit de proefnemingen, die door Verhaart en medewerkers zijn uitgevoerd is gebleken, dat het bij toepassing van het koude dif-fusieproces met zwaveligzuur als dodend agens, noodzakelijk is het getal volgens Silin van de snijdsels te verhogen tot 35 m / 100 g. Wanneer dikkere snijdsels worden gebruikt, is de extrac-tie onvolledig.

Het hogere saccharosegehalte in de door koude diffusie v e r -kregen pulp kan op twee manieren worden veroorzaakt.

1°. De celdoding kan onvolledig zijn, waardoor de extractie wordt belemmerd.

2°. De diffusie is sterk vertraagd tengevolge van de lage tempe-ratuur,

Uit het werk van Oplatka is gebleken, dat de weerstand, die het gedode weefsel tegen diffusie biedt, zeer gering i s . De s a c -charose beweegt zich in dit weefsel met een snelheid die weinig verschilt van de snelheid, waarmede de saccharose zich door diffusie in een zuivere suikeroplossing beweegt (29) (30). Het is niet waarschijnlijk, dat de extractie van saccharose uit de gedode beetwortelsnijdsels bij 40OC dermate langzaam verloopt, dat de saccharoseverliezen in de pulp hierdoor in belangrijke mate toe-nemen.

Teneinde te bepalen, welke van de beide genoemde factoren aansprakelijk is voor de saccharoseverliezen in de pulp, zijn proefnemingen gedaan met snijdsels, die dermate lang met chlo-roform zijn behandeld, dat de celdoding beslist volledig was. Uit het werk van Skene (31) is bekend, dat beetwortelsnijdsels ter dikte van 2 mm, volledig worden gedood, wanneer deze gedurende een uur in een verzadigde oplossing van chloroform in water van 20°C worden gelegd. Uit de proefnemingen, die in hoofdstuk I van dit proefschrift worden behandeld is gebleken, dat de dodende werking van chloroform op de cellen in het weefsel van beetwor-telen sterk toeneemt, wanneer de temperatuur tot 40^0 wordt verhoogd. Op grond van deze proefnemingen mogen we zelfs v e r -wachten, dat bij 40°C een inwerktijd van de chloroformdamp van 10 minuten voldoende is om de cellen in de snijdsels te doden. Bij de in dit hoofdstuk behandelde proefnemingen, die ten doel hadden te bepalen of de koude extractie van saccharose uit beetwortelen in principe mogelijk i s , zonder dat verhoogde saccharoseverlie-zen in de pulp optreden, zijn de snijdsels gedurende 45 minuten met verzadigde chloroformdamp van 40oc in contact geweest.

27

Gedurende een week is continu gewerkt in de semi-technische installatie, die door Verhaart uitvoerig is beschreven. E r zijn drie reeksen van proefnemingen uitgevoerd:

1° Proefnemingen, waarbij is gewerkt volgens de warme diffusie-werkwijze. De resultaten van deze proefnemingen dienen als vergelijkingsmateriaal.

2° Proefnemingen volgens de koude diffusiewerkwijze met chlo-roform als dodend agens,

3° Proefnemingen volgens de koude diffusiewerkwijze, waarbij vóór de behandeling met chloroform een geringe hoeveelheid zwaveldioxyde aan de snijdsels is toegevoegd.

Beschrijving van de proefnemingen op semi-technische schaal.

1° Het snijden van de beetwortelen. Dit vindt plaats in de snijd-selmolen, die door Verhaart is beschreven. Ook voor onze proefnemingen zijn 24-delige, dakvormige messen gebruikt. Het getal van Silin was bij alle proefnemingen 22 m/100 g, 2° Uitvoering van de „gasdoding" voor het koude diffusie proces.

De behandeling van de snijdsels met chloroform is uitgevoerd in een roterende trommel, die is vervaardigd van constructie-staal (no 37). Aan de binnenzijde is de trommel geverfd met een zuurbestendige lak. De trommel is geschetst in figuur 15. De trommel, die een volume van 300 liter heeft, wordt gevuld met 100 kg snijdsel. Nadat de trommel is afgesloten wordt het drijfwerk ingeschakeld. Door middel van de gasbranders, die on-der de trommel zijn aangebracht, worden de snijdsels verwarmd tot 40OC. Temperatuurmeting is mogelijk door middel van een koper/constantaan thermokoppel.

Terwijl de inhoud van de roterende trommel wordt verwarmd, wordt tevens geëvacueerd tot een druk van ongeveer 6 0 cm Hg. Door middel van een gashouder kan nu een afgemeten hoeveelheid zwaveldioxyde aan de snijdsels worden toegevoegd. Het zwavel-dioxyde is binnen 5 minuten volledig door de snijdsels geabsor-beerd. Nu wordt de trommel opnieuw geëvacueerd en wel tot een druk van ongeveer 15 cm Hg. Chloroform wordt als vloeistof in de geëvacueerde trommel gezogen. De chloroform verdampt ge-deeltelijk en wordt gege-deeltelijk door de snijdsels geabsorbeerd.

Na de doding wordt de chloroform door afzuigen volledig v e r -wijderd, De gedode cellen staan tijdens de behandeling met chlo-roform een deel van hun celvocht af. Dit lekt weg bij het openen van de t r o m m e l . Uit 100 kg snijdsel lekt 7 liter sap weg. De ge-dode snijdsels worden in manden bewaard, totdat deze in de dif-fusiebatterij kunnen worden verwerkt. De tijd, die verloopt tussen het openen van de dodingstrommel en het opnemen van de snijdsels door de diffusiebatterij v a r i e e r t voor de verschillende f r a c -ties uit één partij gedood snijdsel van 10 tot 90 minuten.

3° De extractie van de snijdsels. Deze wordt uitgevoerd in een tegenstroom diffusiebatterij volgens Robert. De batterij be-staat uit 10 ketels, die elk een volume van 18 liter hebben. De diffusiebatterij is door Verhaart uitvoerig beschreven. De condities tijdens de extractie zijn als volgt:

Co

OS

9 7 0 m m

Dmomöbömbbmbhbö

ROTERENDE TROMMEL VOOR „GASDODING" Figuur 15

29 Bij de warme diffusie worden de snijdsels van de molen direct in de diffuseur verwerkt. Bij de koude diffusie wordt de diffuseur gevuld met snijdsels, die tevoren zijn gedood.

De sapaftrek is in beide gevallen 10 l i t e r / 9 kg snijdsel. De temperatuur tijdens de extractie is bij het koude diffusieproces 40OC en bij de warme diffusie 780C.

Als het diffusiesysteem in evenwicht is, worden regelmatig elke 90 minuten naonsters van het ruwsap en de pulp geanaly-seerd. Het instellen van de evenwichtstoestand duurt ongeveer 4 uur.

In de pulp is alleen het saccharosegehalte bepaald. In de ruw-sappen zijn de volgende grootheden bepaald.

1. Het schijnbare vaste-stofgehalte (Brix), 2. De polarisatie (Pol.).

3. De hoeveelheid anorganische as-bestanddelen (asgehalte). 4. De hoeveelheid reducerende suikers.

5. De pH.

Bovendien zijn in enkele monsters bepalingen uitgevoerd be-treffende;

6. Het stikstofgehalte. 7. Het eiwit-stikstofgehalte. 8. De hoeveelheid pectinestoffen.

De analyses zijn als volgt uitgevoerd.

1. Bepaling van het schijnbare vaste-stofgehalte.

Het schijnbare vaste-stofgehalte wordt afgeleid uit de dichtheid van de ruwsappen bij 2 0°C (d^o)- Het schijnbare vaste-stofgehal-te in graden Brix is gedefinieerd als het saccharosegehalvaste-stofgehal-te in ge-wichtsprocenten van de zuivere suikeroplossing, die dezelfde dichtheid heeft als het ruwsap in kwestie. Deze grootheid, die in de suikerindustrie algemeen wordt toegepast, hangt niet op een eenvoudige wijze samen met het werkelijke vaste-stofgehalte van de ruwsappen. De verontreinigingen, die in de ruwsappen voorko-men, beïnvloeden de dichtheid van de ruwsappen in het algemeen niet in dezelfde mate als de saccharose.

2. Bepaling van de polarisatie (Pol.).

De draaiing van het polarisatievlak wordt gemeten in graden Ventzke, nadat de ruwsappen met basisch-loodacetaat zijn ge-klaard. Uit de draaiing van het polarisatievlak en het schijnbare vaste-stofgehalte wordt de „polarisatie" afgeleid.

3. Asbepaling in het ruwsap.

De zouten worden omgezet in sulfaten door afroken met gecon-centreerd zwavelzuur. Na het afroken wordt het residu bij 550OC gegloeid tot constant gewicht. Meestal wordt voor de bepaling van het asgehalte uitgegaan van 10 ml ruwsap.

4. Bepaling van de hoeveelheid reducerende suikers in de ruw-sappen.

Deze bepaling vindt plaats door titratie van een bekende hoeveelheid Fehlii^s proefvocht met het ruwsap in kwestie. De t i

-30

t r a t i e is uitgevoerd vialgens het voorschrift van Eynon and Lane met methyleenblauw als indicator (32).

5. De pHwaarden van de ruwsappen zijn bepaald met een E l e c -trofact pH meter, type 6

Cso-6. De bepaling van het stikstofgehalte.

Deze bepaling is uitgevoerd volgens Kjehldahl met kwik en s e -leen als katalysator.

7. Het eiwit-stikstofgehalte. Dit is bepaald in het neerslag, dat ontstaat wanneer de ruwsappen worden behandeld met 96% a l -cohol, totdat de alcohol concentratie 70% is. Het duurt enige uren, voordat het neerslag goed is uitgevlokt. Na centrifugeren en was-sen van het neerslag met 70% alcohol, wordt in het neerslag het stikstofgehalte volgens Kjehldahl bepaald.

8. Het pectine-gehalte. Het neerslag, dat in de ruwsappen ont-staat, wanneer zoveel alcohol wordt toegevoegd, dat de con-centratie hiervan 70% i s , bevat behalve eiwitten ook pectine-stoffen. Deze pectinestoffen worden verzeept tot polygalacturon-zuur en hierna colorimetrisch met carbazol in geconcentreerd zwavelzuur bepaald. Deze bepaling wordt onder genormaliseerde omstandigheden uitgevoerd. Het pectine-gehalte wordt afgelezen uit een ijkgrafiek, die samengesteld is met behulp van bekende hoeveelheden pectine van dezelfde soort als de beetwortelpectine. In deze ijkgrafiek is de extinctie bij 5000 A uitgezet als functie van de pectineconcentratie, waarvan is uitgegaan.

Het is in de suikerindustrie gebruikelijk, de verontreinigingen te berekenen als percentages van het schijnbare vaste-stofgehalte, dus in grammen per 100° Brix.

De analyseresultaten worden meestal gevonden in milligram-men per 100 ml.

De omrekening is als volgt: percentage in g/lOOO Brix =

hoeveelheid in mg/100 ml x 100

1000 x dichtheid x schijnbaar vaste-stofgehalte

In de pulp is alleen het saccharosegehalte bepaald. Dit s a c -charosegehalte is bepaald volgens de warme digestie methode. Hiertoe wordt 51,74 gram pulp afgewogen en overgebracht in een Kohlrausch kolf van 200 ml. Aan de pulp wordt 5 ml van een op-lossing van basisch-loodacetaat in water toegevoegd. Hierna wordt de kolf met water gevuld tot de merkstreep. De pulp wordt nu gedurende een,uur bij 8O^C geëxtraheerd. Na afkoelen en filt r e r e n wordfilt de polarisafiltie van hefilt exfiltracfilt gemefilten in een s a c -charimeterbuis van 4 dm. De aflezing in ^Ventzke, gedeeld door 2, geeft het saccharosegehalte van de pulp.

Resultaten van de proefnemingen met chloroform als dodend

agens.

Gedurende 15 uur zijn proefnemingen uitgevoerd waarbij voor de doding uitsluitend chloroform is gebruikt. De met chloroform gedode snijdsels zijn bij 40°C uitgeloogd. Nadat het

diffusiesy-31 s t e e m in evenwicht was zijn om de 90 minuten monsters van ruw-sap en pulp genomen. De resultaten van de analyses zijn samen-gevat in de tabellen 1 en 2. Tabel 1 Uitloging en doding Aantal ml CHCI3/IOO kg 300 300 300 300 300 300 300 Eindtemperatuur in de trommel °C 45 42 41 38 37 39 39 Contacttijd met CHCI3 in minuten 42 45 45 45 45 45 45 warme diffusie gemiddeld •70 Suiker in de pulp 0,10 0,10 0,20 0,10 0,10 0,30 0,10 0,10 Tabel 2 Ruwsap-analyse Polarisatie i n ^ 11,82 12,44 13,54 11,75 11,64 11,70 12,43 Schijnbaar vaste-stofgehalte "Brix 14,25 14,84 15,69 13,77 13,76 13,90 14,24 Reducerende suikers g/lOO^Brix • 2,0 1,8 1,7 2,0 1,9 2,0 1,9 Sulfaatas g/100°Brix 3.30 --3,27 3,29 3,65 4.04 --PH 6,4 6,5 6,6 6,3 6,6 6,5 6,5

Uit de in deze tabellen samengevatte gegevens blijkt, dat de met chloroform gedode beetwortelsnijdsels bij 40OC volledig kun-nen worden uitgeloogd. De iets minder volledige extractie, die met zwaveligzuur als dodend agens werd verkregen, werd dus veroorzaakt, doordat de doding van de cellen onvolledig was. Het is in principe mogelijk, de extractie van saccharose uit beetwor-telen bij 40°C uit te voeren, zonder dat verhoogde suikergehalten in de pulp optreden. De pulp en het ruwsap, die bij deze uitvoe-ringsvorm van het koude diffusieproces werden verkregen waren zeer donker van kleur, zodat deze uitvoeringsvorm niet op in-dustriële schaal kan worden toegepast. Teneinde de kleur en de kwaliteit van het ruwsap en de pulp te verbeteren, is vóór de be-handeling met chloroform een geringe hoeveelheid zwaveldioxyde aan de snijdsels toegevoegd (0,03 - 0,05% SO2, berekend op beet-wortelgewicht). Hierdoor treedt een belangrijke kleurverbetering op. De pulp, die volgens de koude diffusiewerkwijze met chlo-roform en zwaveldioxyde als dodende agentia wordt verkregen, is stevig van structuur en helder wit van kleur. De ruwsappen zijn zeer licht grijs. De door warme extractie verkregen ruw-sappen zijn zeer sterk gekleurd.

32

De resultaten van de proefnemingen met chloroform en zwa-veldioxyde als dodende agentia zijn samengevat in de tabellen 3 en 4. Tabel 3 Uitloging en doding <yo S 0 2 in l e k s a p 0 , 0 6 0 , 0 4 0 , 0 5 0 , 0 4 0 , 0 3 0 , 0 5 0 , 0 5 0 , 0 6 0 , 0 5 0 , 0 6 PH leksap 5 , 2 5 , 3 5 , 3 5 , 4 5 , 4 5 5 , 1 5 5 , 3 5 5 , 2 5 , 3 5 5 , 2 H o e v e e l h e i d CHCI3 m l / 1 0 0 kg 300 300 300 300 300 300 300 300 150 300 M a x i m a l e t e m p e r a t u u r in de t r o m m e l ° C 47 35 ^ 4 4 39 40 37 4 5 4 2 35 4 1 C o n t a c t t i j d m e t CHCI3 in m i n u t e n 55 4 1 37 46 48 43 46 33 45 52 I0 Suiker in de pulp 0,15 1 0 , 2 0 0 , 1 0 0 , 1 0 0 , 1 0 0 , 1 0 0„40 0 , 1 5 0 , 3 0 0 , 1 0 Tabel 4 Ruwsap-analyse polarisatie lo 1 1 , 9 6 1 2 , 0 8 1 1 , 1 7 1 0 , 8 2 1 1 , 0 4 1 0 , 9 3 1 1 , 8 8 1 1 , 7 5 1 1 , 7 2 1 1 , 3 7 schijnbaar v a s t e -stofgehalte Ofirix 1 3 , 6 5 1 3 , 9 8 1 2 , 9 4 1 3 , 2 3 1 3 , 0 9 1 3 . 2 3 1 4 , 1 2 1 4 , 0 1 1 4 , 1 9 1 3 , 5 4 r e d u c e r e n d e suikers g/lOOOBrix 2 , 0 2 , 0 1,9 2 , 3 1.9 1 , 9 2 , 2 2 , 1 2 , 2 2 , 0 sulfaatas g/lOO^Brix 3 , 8 2 3 , 6 8 4 , 2 3 4 , 1 9 3 , 8 2 3 , 8 9 4 , 0 1 3 , 5 6 3 . 6 0 4 , 0 0 pH 5 , 3 5 , 3 5 , 6 5 , 3 5 , 3 5 , 4 5 , 5 5 , 5 5 , 2 5 5 , 4 SO2 1 v o l u m e -procenten 0,03 1 0 , 0 3 0 , 0 2 0 , 0 3 0 , 0 3 0 , 0 3 0 , 0 3 0 , 0 3 0 , 0 3 0 , 0 3

In één ruwsap-monster zijn tevens de hoeveelheden stikstof, eiwitstikstof en pectine bepaald.

De analyse van dit ruwsap leverde de in tabel 5 weergegeven resultaten op.

Tabel 5

Volledige analyse van door koude extractie met zwaveldioxyde en chloroform als

doden-de agentia verkregen ruwsap. Polarisatie

Schijnbaar vaste-stofgehalte S u l f a a t - a s g/lOQOBrix Reducerende suikers g/100°Brix T o t a a l stikstof g/lOQOBrix Eiwitstikstof g/lOQOBrix P e c t i n e g/100°Brix SO2 in v o l u m e p r o c e n t e n pH 1 2 , 7 5 7o 1 4 , 5 0 % (OBrix) 2 , 8 1,4 0 , 5 0 0 , 0 2 0 . 0 8 0 , 0 2 5 , 7

33

Als vergelijkingsmateriaal dienen proefnemingen volgens de warme extractiewerkwijze. Ook van deze reeks proefnemingen is één ruwsap volledig geanalyseerd. De gegevens zijn samengevat in tabel 6.

Tabel 6

Volledige analyse van door warme diffusie verkregen ruwsap

Polarisatie

Schijnbaar vaste-stofgehalte

Sulfaat-as g/lOOOBrix Reducerende suikers g/lOOOBrix

T o t a a l stikstof g/100°Brix Eiwitstikstof g/100°Brix Pectine g/100°Brix pH 1 3 , 25 "70 1 5 , 3 3 %(OBrix) 2 , 8 1,2 0 , 5 2 0 , 0 6 0 , 1 2 6 , 1

De analysecijfers van de andere door warme diffusie v e r k r e -gen ruwsappen zijn samengevat in tabel 7. Ook deze cijfers heb-ben betrekking op een langdurige proef. De monsters zijn evenals bij de koude diffusie proeven steeds om'de 90 minuten genomen.

Taoel 7

Ruwsap- en pulp-analyse van de warme diffusie proeven. polarisatie % 1 1 , 6 0 1 2 , 1 4 1 2 , 3 5 1 2 , 4 3 1 1 , 4 5 1 1 , 7 2 1 0 , 6 4 1 0 , 9 9 1 1 , 1 6 schijnbaar vaste-stofgehalte OBrix 1 3 , 7 1 1 4 , 6 8 1 4 , 6 9 1 4 , 6 3 1 3 , 6 9 1 3 , 8 2 1 3 , 8 1 1 3 , 9 4 1 3 , 6 4 r e d u c e r e n d e suikers g/lOOOBrix 1,4 1,4 1,3 1,4 1,4 1,3 1.2 1,2 1,3 sulfaatas g/lOOOBrix 4 , 0 2 4 , 0 2 3 , 9 0 3 , 7 2 3 , 8 5 3 , 7 0 3 , 3 0 3 , 2 2 3 , 1 3 pH 6 , 4 6 , 4 6 , 5 6 , 5 6 , 6 6 , 3 6 , 7 6 , 3 6 , 3 "70 suiker in pulp 0 , 1 0 0 , 0 5 0 , 0 5 0 , 1 5 0 , 1 5 0 , 1 0 0 , 1 0 0 , 0 8 0 , 1 8

Uit de in de tabellen 1 t / m 7 samengevatte gegevens blijkt; 1. Dat de extractie van saccharose uit beetwortelsnijdsels bij

40^0 zeer goed mogelijk is en dat de saccharoseverliezen in de pulp niet groter behoeven te zijn dan de saccharoseverliezen in de door warme diffusie verkregen pulp.

2. Bij de in dit hoofdstuk behandelde uitvoeringsvorm van de kou-de diffusiewerkwijze trekou-den geen verhoogkou-de asgehalten in kou-de ruwsappen op.

3. Dat ook bij deze uitvoeringsvorm van het proces, de door kou-de diffusie verkregen ruwsappen aanzienlijk minkou-der eiwitten en pectinestoffen bevatten dan de ruwsappen, die van warme dif-fusie afkomstig zijn.

4. Het invertsuikergehalte van de op deze wijze verkregen ruw-sappen is ongeveer 20% hoger dan het invertsuikergehalte van de door warme extractie verkregen ruwsappen. Dit is een gevolg van het feit, dat de contacttijd met de chloroformdamp bij deze

34

proeven opzettelijk veel te lang is gekozen. Tijdens de chloro-formbehandeling, de wachttijd en de extractie treedt suikerhydro-lyse op onder invloed van de in de beetwortelen aanwezige inver-t a s e . Deze suikerhydrolyse kan heinver-t eenvoudigsinver-t worden inver- tegenge-gaan door zeer snel te werken. Dit is alleen mogelijk wanneer de snijdsels in korte tijd tot 400C worden verwarmd. De verwarming in de roterende trommel is niet snel genoeg. Voor een enkele proef is de verwarming uitgevoerd door de snijdsels onder te dompelen in ruwsap van ongeveer 60^0. De warmtegeleidings-coëfficiënt van de snijdsels is nagenoeg gelijk aan de warmtege-leidingscoëfficiënt van water (29) (30), zodat zich binnen enkele minuten een evenwichtstoestand instelt, waarbij het sap en de snijdsels dezelfde temperatuur aannemen. Wanneer 9 kg snijd-sels van 2 0OC worden behandeld met 10 liter ruwsap van eO^C, is de eindtemperatuur ongeveer 40OC. Bij deze benandeling treedt geen doding op. De snijdsels blijven hard en stevig en behouden het uiterlijk van het niet gedode weefsel. De op deze wijze ver-warmde snijdsels zijn hierna in de roterende trommel met chlo-roformdamp in contact gebracht. De „gasdoding" is uitgevoerd zoals deze bij het begin van dit hoofdstuk is behandeld. De con-tacttijd bedroeg bij deze proef 10 minuten. De trommel werd ge-vuld met 50 kg snijdsel. Het chloroform-verbruik bedroeg 300 ml per vulling.

Bij deze proef, uie met beetwortelen, die omstreeks een half jaar zijn bewaard, is uitgevoerd, is alleen gelet op het saccha-rosegehalte in de pulp en het gehalte aan reducerende suikers in het ruwsap. Als vergelijkingsmateriaal dient een proef, waar-bij is gewerkt volgens de warme diffusiewerkwijze met beetwor-telen van dezelfde kwaliteit. De resultaten zijn samengevat in tabel 8.

Tabel 8

Gehalte aan reducerende suikers in de ruwsappen. koude diffusie g/lOQOBrix 2,20 2,15 2,25 2,18 2,22 2,34 2,26 2,28 2,28 •warme diffusie g/lOOOBrix 2,28 2,27 2,17 2,19 2,28 2,37 2,14 2,13 2,03 Saccharosegehalte in de pulp koude diffusie 0,35'7o warme diffusie 0 , 3 %

35

De beide proefnemingen zijn op twee opeenvolgende dagen uit-gevoerd. Nadat de evenwichtstoestand in de diffusiebatterij was ingesteld, werden om de 16 minuten ruwsapmonsters geanaly-seerd. Aan het einde van elk der proeven werd een pulpmonster onderzocht. Uit de in tabel 8 samengevatte gegevens blijkt, dat ook de gehalten aan reducerende suikers in de door koude diffusie verkregen ruwsappen niet ho^er behoeven te zijn, dan de invert-suikergehalten van de van warme diffusie afkomstige ruwsappen. Bovendien blijkt, dat een inwerktijd van chloroformdamp op de snijdsels van ongeveer 10 minuten inderdaad lang genoeg is, om de cellen volledig te doden.

Teneinde de koude diffusiewerkwijze tot een economisch v e r -antwoord proces te maken is het noodzakelijk, dat aandacht wordt besteed aan het terugwinnen van de chloroform.

36

H o o f d s t u k IV

ONTWIKKELING VAN HET KOUDE DIFFUSIEPROCES MET „GASDODING"

Bij de proefnemingen, die in dit hoofdstuk worden beschreven is er naar gestreefd, de „gasdoding" op zodanige wijze uit te voe-ren, dat de chloroform zoveel mogelijk wordt teruggewonnen. Indien deze stof niet aan de snijdsels wordt gebonden, moet het mogelijk zijn, de chloroform na de celdoding quantitatief terug te winnen. Daar de dampspanning van chloroform bij de normale koelwatertemperatuur vrij hoog is (ongeveer 10 cm Hg bij 10^0), dienen wij de „gasdoding" op zodanige wijze uit te voeren, dat de chloroform niet telkens na de doding wordt gecondenseerd. In principe is voor de uitvoering van de „gasdoding" op semi-tech-nische schaal de in figuur 16 geschetste opstelling gekozen.

Figuur 16

Apparatuur voor het uitvoeren van de „gasdoding" In figuur 16 zijn de volgende aanduidingen gebruikt.

1 en 2. Ketels van een diffusiebatterij volgens Robert. Het volu-me van deze ketels is 18 liter.

3. Leybold zuigperspomp type D 5. 4. Waterstraalluchtpomp. A t / m H . Afsluiters.

De constructie van de ketels is door Verhaart in zijn proef-schrift uitvoerig beschreven.

De zuigperspomp is schematisch weergegeven in de figuren 17 en 18.

37

Figuur 18

38

In deze figuren zijn de volgende aanduidingen gebruikt; 1. Aansluiting zuigzijde. 2. Afdichting. 3. Filter. 4. Huis. 5. Excentrische rotor. 6. Schoep. 7. Aansluiting perszijde. 8. Olie-afscheider. 9. Klep.

10. Bout voor controle van het olieniveau.

De pomp heeft een capaciteit van 5 m^ gas per uur.

De pomp werkt tot nainimumdrukken van ongeveer 0,05 mm Hg.

Uitvoering van de ,gasdoding". De doding van de cellen in de

beetwortelsnijdsels wordt als volgt uitgevoerd. Ketel 1 wordt ge-vuld met 9 kg snijdsels, die door onderdompeling in ruwsap van

65°C tot 40°C zijn verwarmd. Tijdens het vullen van de ketel wordt 4,5 g r a m zwaveldioxyde in waterige oplossing toegevoegd. In verband met de kleur en de kwaliteit van de ruwsappen en de pulp is het noodzakelijk, dat vóór de behandeling met chloroform een geringe hoeveelheid (ongeveer 0,05% berekend op bietgewicht) zwaveligzuur aan de snijdsels wordt toegevoegd. Wanneer geen zwaveldioxyde wordt gedoseerd treedt kleuring van de pulp op.

De invloed, die het zwaveldioxyde op de kwaliteit van de ruw-sappen uitoefent is niet geheel duidelijk. De voorreinigingsfil-tratie gelukt alleen met ruwsappen, die zijn verkregen uit snijd-sels, waaraan voor de doding een geringe hoeveelheid zwavel-dioxyde is toegevoegd. Dit wordt in hoofdstuk V van dit proef-schrift behandeld.

De lucht wordt uit de ketel verwijderd door middel van de wa-terstraalluchtpomp 4. Tijdens deze bewerking is afsluiter G ge-opend. Nadat de lucht is verwijderd, wordt bij het begin van een reeks proefnemingen 50 ml chloroform door middel van de dan geopende afsluiter E aangezogen. Deze hoeveelheid chloroform verdampt gedeeltelijk en wordt gedeeltelijk door de snijdsels ge-absorbeerd. De chloroformdamp wordt door middel van de zuig-perspomp door de ketel rondgepompt. Nadat de cellen in de snijd-sels zijn gedood wordt de chloroform naar ketel 2 getranspor-teerd, Deze ketel is inmiddels gevuld met verwarmde snijdsels, met zwaveligzuur behandeld, gesloten en geëvacueerd tot een druk van ongeveer 5 cm Hg. Tijdens het transport van de chloroform van ketel 1 naar ketel 2 zijn de afsluiters A en D geopend. De verwijdering van de chloroform uit ketel 1 is volledig, wanneer de druk de waterdampspanning bij de in deze ketel heersende temperatuur heeft bereikt. Afsluiter A wordt dan gesloten en af-sluiter C geopend. De chloroformdamp circuleert nu door ketel 2. De snijdsels in ketel 1 zijn gedood en bevatten geen chloro-form. Op deze wijze is het mogelijk éénzelfde hoeveelheid chlo-roform vele malen achtereen voor de doding te gebruiken, zodat het verbruik van chloroform zeer gering kan zijn. Alleen de

chlo-39 r o f o r m , die d o o r l e k k a g e v e r l o r e n g a a t , naoet w o r d e n t o e g e -voegd. Dit g e s c h i e d t na het e v a c u e r e n d o o r a f s l u i t e r F . In onze a p p a r a t u u r t r a d e n a a n z i e n l i j k e l e k v e r l i e z e n op. De k l e i n s t e s u p -p l e t i e van c h l o r o f o r m , w a a r m e d e g e d u r e n d e e e n lange -p e r i o d e e e n volledige e x t r a c t i e w e r d v e r k r e g e n b e d r o e g 2 ml p e r 9 kg s n i j d s e l . Dit geeft e e n v e r b r u i k van 0,03^ % b e r e k e n d op b e e t w o r t e l g e w i c h t . De e x t r a c t i e wordt u i t g e v o e r d bij k a m e r t e m p e r a -t u u r . W a n n e e r de doding in e e n a p a r -t a p p a r a a -t word-t u i -t g e v o e r d , m o e t e n de gedode s n i j d s e l s n a a r de diffuseur w o r d e n g e t r a n s -p o r t e e r d . Het i s e v e n e e n s mogelijk, de doding en de diffusie in hetzelfde a p p a r a a t uit te v o e r e n . E e n a p p a r a a t , w a a r i n zowel de „ g a s d o d i n g " a l s de e x t r a c t i e van de s n i j d s e l s k a n w o r d e n u i t g e -v o e r d , i s g e s c h e t s t in figuur 19. Het a p p a r a a t b e s t a a t uit een d i f f u s i e b a t t e r i j op s e m i - t e c h n i s c h e s c h a a l . In t o t a a l zijn d e r t i e n k e t e l s a a n w e z i g , die a l l e zijn v o o r z i e n van d r i e e x t r a a a n s l u i -tingen, n a m e l i j k :

I e Met de zuigzijde van c'e z u i g p e r s p o m p . 2e Met de p e r s z i j d e van de z u i g p e r s p o m p . 3e Met de w a t e r s t r a a l l u c h t p o m p .

De l e t t e r s , die bij de a f s l u i t e r s zijn a a n g e g e v e n , k o m e n o v e r -e -e n m -e t d-e s y m b o l -e n , di-e in figuur 16 zijn g -e b r u i k t . H-et a a n t a l k e t e l s dat v o o r de „ g a s d o d i n g " w o r d t ' g e b r u i k t , hangt af van de contacttijd t u s s e n de s n i j d s e l s en de c h l o r o f o r m d a m p . Voor e e n contacttijd van v e e r t i e n m i n u t e n k o m e n wij v o o r de diffuseur van d e r t i e n k e t e l s tot de volgende indeling:

E é n k e t e l w o r d t geledigd, gevuld, m e t SO2 behandeld en g e -ë v a c u e e r d .

Twee k e t e l s zijn in contact m e t c h l o r o f o r m d a m p . T i e n k e t e l s w o r d e n v o o r de e x t r a c t i e g e b r u i k t .

M e e s t a l wordt elke z e v e n m i n u t e n e e n k e t e l g e l e d i g d e n gevuld m e t v e r s s n i j d s e l . Tijdens het t r a n s p o r t van de c h l o r o f o r m van k e t e l 1 n a a r k e t e l 2 s t a a t het g a s in k e t e l A s t i l . Na het v e r w i j -d e r e n van -de c h l o r o f o r m uit k e t e l 1 c i r c u l e e r t h e t g a s -d o o r -de k e t e l s A en 2. Ketel 1 wordt nu in het d i f f u s i e s y s t e e m o p g e n o -m e n . De k e t e l wordt gevuld -m e t het s a p , dat a l l e a n d e r e k e t e l s van de diffuseur r e e d s heeft d o o r s t r o o m d . W a n n e e r k e t e l 1 i s g e -vuld m e t s a p , wordt uit deze k e t e l 10 l i t e r r u w s a p a f g e n o m e n d o o r het openen van de v e r b i n d i n g s k r a a n m e t de r u w s a p l e i d i n g . Tijdens het aftappen van het r u w s a p , dat o n g e v e e r d r i e m i n u t e n d u u r t , wordt k e t e l 3 geopend, geledigd en gevuld. Nadat k e t e l 3 i s g e ë v a c u e e r d wordt d o o r a f s l u i t e r F^ e e n k l e i n e h o e v e e l h e i d c h l o r o f o r m g e s u p p l e e r d . W a n n e e r de doding in ketel A volledig i s , wordt de c h l o r o f o r m d a m p . uit deze k e t e l in k e t e l 3 g e p e r s t , e n z o v o o r t s . A l l e leidingen, die v o o r het t r a n s p o r t van de c h l o -r o f o -r m w o -r d e n g e b -r u i k t zijn omwonden m e t v e -r w a -r m i n g s d -r a a d . De g a s o m l o o p p o m p wordt m e t v e r w a r m i n g s d r a a d op een t e m p e r a t u u r van 70°C gehouden. Indien e r g e n s in h e t a p p a r a a t c o n d e n -s a t i e van c h l o r o f o r m o p t r e e d t zal dit g e b e u r e n op de p l a a t -s , die de l a a g s t e t e m p e r a t u u r heeft, dit is in de k e t e l s , w a a r i n zich de s n i j d s e l s bevinden. Voor het e v a c u e r e n i s e e n e x t r a pomp g e