Die neueren Ergebnisse der Stärkeforschung VII

Aus dem Chemischen Institut der K6nigl. Universit~t Lubiana (Italien).

Die neueren Ergebnisse der Stiirkeforschung 7II.

Von M. Samec, Lubiana (Italien).

(Mit 14 Figuren.) (Eingegangen am 27. M~irz 1942.)

Siebentes Kapi~el.

Die physikalischen Eigenschaften der St/irke- k6rner2 ~)

w 1. Gr61le der Stiirkekiirner. A. Praktlsche Bedeutung der GrliSe der St~irkekllrner.

Fiir die technische Verwertung der st~irkefiihrenden Reservestoff- beh~ilter ist nicht nut ihr St~irkegehalt ausschlaggebend, sondern auch die K6rnergr6Be der daraus erMltlichen St~irkemehle. Ganz besonders kommt bei der Kartoffelst/irke das VerMltnis der groBen und kleinen St~irkek6rner zur Geltung. Je mehr groBe St/irkek6rner die Kartoffel entMlt, desto sch6ner, weiBer und gl~inzender wird das aus dieser Kar- toffel gewonnene St~irkemehl; je kleink6rniger abet die St~irke einer Kartoffelsorte ist, desto grauer und stumpfer wird das Fabrikat. Zur Erkl~irung dieser Erscheinung verglich O. Saare aa) die St~irkek6rner mit Glassplittern. Grobe Splitter sehen gl~inzend aus, w~ihrend Glas- pulver grau ist. Je mehr groBe St/irkek6rner in einem Erzeugnis anwesend sind, desto mehr groge spiegelnde Fl~chen sind vorhanden, desto locke- rex liegen die Stiirkek6rner, desto reiner ist die Farbe, desto gr6Ber der Glanz (das Liister) der St~irke.

~hnlich erkl~irte A.P. Schulz 2a) den Glanz der St~irke dutch schematischen Vergleich mit einem System neben- und aufeinander- liegender Glaskugeln.

Bei den sogenannten Superiorst~irken erreichen die groBen St~irke- k6rner einen Durchmesser yon 0,1/z (100 Mikromillimeter) und mehr und sind mit unbewaffnetem Auge sichtbar. Eine Kartoffel mit hohem St~irkegehalt, welche gleichzeitig reich an groBen St~irkek6rnern ist,

178 Kolloid-Beihefte Band 54, Heft 5--6

liefert demnach nicht nur eine hohe Gesamtausbeute an St~irke, sondern auch die hSchste Ausbeute an Superiorstfirke.

Vermutlich spielt die Gr6Be der in einer Partie St~irke anwesenden St~irkek6rner auch in bezug auf AufschlieBung und Verzuckerung eine Rolle.

Bei Kartoffelst~irke enthalten die kleinen St~irkek6rner relativ mehr Phosphor als die groBenaG).

Nach Beobachtungen yon J. Kav6i61~ liegt die Verkleisterungs- temperatur der groBk6rnigen Wohltmann-Kartoffelst~irke detxtlich h6her als die yon kleink6rnigen Variet~iten (Tabelle 1).

Tabe l l e 1. C h a r a k t e r i s t i k e i n i g e r K a r t o f f e l s t ~ i r k e s o r t e n .

Die St~irke bc- reitet aus der

Kartoffel

Mikroskopisches Bild

Mitt-I I lerer l

Durch- Hygrosko- messer pisches Asche

der / Wasser in ~o St~irke- in ~o ] k6rner I

J P205 in[ Quel-

den ]lungs- St~irke- I tempe- k6rnern / ratur in ~o iGrad C

I

1

2

3

4

Wohltmann mit 21,5 %

St~irke

Parnassia mit 21,2 %

St~irke

Jubel mit 13,8 %

St~trke

Oneida mit 11,9 ~

St~rke

Viele groBe K6rner, sehr

rein

Sehr groBe und mittlere K6r- her, sehr rein

Viele groBe K6rner

MittelgroBe, vide und klein,

K6rner

52,4

45,5

45,5

26,0

15,27 0,158 0,156 60,5

. . . . . . . i 15,43 i0,219 0,173 57,7

17,28 0,169 0,173 59,8

17,97 0,169 0,179 i 57,6

Asche, P205 und Quellungstemperatur bezogen auf die Trockensubstanz.

S p r o c k h o f f und Pa~low 25) haben festgestellt, dab die kleinen KSrner in den besten Sorten Kartoffelmehl bei der Quellung eine h6here Viskosit~tt zeigen als die groBen. Der Minderwert der kleinen Stfirke- kSrner, den man gew6hnlich im praktischen Leben beobachtet, beruht auf dem l~ingeren Fabrikationsvorgang oder einer lfingeren Lagerdauer. Diese Ergebnisse best~itigend, fanden S p r o c k h o f f und W o l f f 26) die in der Tabelle 2 wiedergegebenen Ergiebigkeitswerte verschiedengroB- k6rniger Kartoffelmehle.

Samec, Die neueren Ergebnisse der S~rkeforschung VII 179

T a b e l l e 2.

E r g i e b i g k e i t * ) v e r s c h i e d e n g r o B k 6 r n i g e r M e h l e ,

Ergiebigkeit bei einer Ergiebigkeit bei einer Kochdauer yon Kochdauer yon:

Bezeichnung 21/2 Minuten 11~ Stunden 21/~ Minuten[ 1~2 Stuflden .% % % , %

groBk6rnig . . . . . . . . . . mit te lk6rnig . . . . . . . . . fe ink6rnig . . . . . . . . . . . .

g roBk6rnig . . . . . . . . . . m i t t e l k 6 r n i g . . . . . . . . . fe ink6rnig . . . . . . . . . . .

M e h l K 165 137 182 157 211 111

M e h l L 256 193 280 196 293 212

Z u m gleichen Resultat kam J. J a n i c k i a g ) .

M e h l M 203 159 212 167 217 174

M e h l N 243 i 171 248 171 253 195

Kleink6rnige Gerstensfiirke besitzt einen h6heren Amylopektin- gehalt als groBk6rnige (im Verhfiltnis 2,72: 1), liefert viskosere Kleister und wird wesentlich leichter verzuckert**) (H. GrfiBS).

Bei Weizenst~irke ist nach J. H, B u c h a n a n und G. G. N a u d i n 2) das Laibvolumen des Brotes um so gr6Ber, je gr6Ber der Anteil an kleinen St~irkek6rnern im Mehl ist.

O. E. S ta m b e r g 2v) konnte zeigen, dab die Gesamtoberfliiche der Stiirkek6rner in einem Mehl derjenige Faktor ist, welcher die Wasser- absorpt ion beeinfluBt. Auf Grund von Messungen an 17 Proben von Weizenmehl betr~igt die Oberfl~iche von 1 g Weizensfiirke 2,004 cm 2,

VoIummfiBig iiberwiegen in dieser St~rke die kleinen K6rner (unter 7/* Durchmesser) mit 81,6% fiber den groBen; gewichtsm~iBig aber fiber- wiegen die groBen K6rner. K6rner mit einem Durchmesser y o n fiber

14,8/, machen 93% des Gesamtgewichtes der Weizenst{irke aus. Bei anderen St~irkesorten hat begreiflicherweise die spezifische Oberfl~iche wesentlich andere Werte. Fiir Kartoffelst~rke fand O. E. S t a m b e r g 0,853, ffir Wcizen 1,907, ftir Mais 3,077 und fiir Reisst~trke 8,0 cm2/g.

Verdtinnt man ein Mehl mit den verschiedenen St~rkearten, so be- n6t igt man - - um einen Teig mit einer minimalen Beweglichkeit zu erhalten - - yon verschiedenen Stfirken verschiedene Mengen. Berechnet man abet aus diesen Mengen die St~irkeoberfl~iche, welche auf 1 mg

*) Viskosimeter Parlow. **) Der Amylopektingehalt wurde mittels Filtration durch Porzellankerzen be-

stimmt, welche es im Gegensatz zu den Amylosen zurfickhalten. Die Viskosit~it wurde mit Hilfe einer Adh~isionswaage gemessen.

12


Protein des Mehl-Stiirke-Gemisches kommt, so ergeben sich sehr nahe- liegende Zahlen, n~mlich ftir Reis 19,8, ffir Mais 20,3, fiir Weizen 20,7 und s Kartoffelst~irke 23,8 cm 2, im Mittel also 20,0 cm ~.

Nach alldem ist unter anderen Merkmalen auch die Korngr6Be eines St/irkemehles ffir die Beurteilung seiner Qualit/it entscheidend.

B. Methoden zur Bestimmung der St~irkekorngriiBe.

Von den Methoden, welche einen quantitativ exakten Vergleich der St~irkeproben hinsichtlich der Korngr6Be erm6glichen, ist die von O: Saa re aS) entwickelte die ~tlteste. Sie benutzt den mittleren St~rke- korndnrchmesser als Vergleichsmai~stab.

5 g der Probe werden mit 300 cm a Wasser aufgeschtittelt und schnell mit einem spitz ausgezogenen Glasrohr ein Tropfen erhoben und auf eine Z~hlkammer gebracht. Nach dem Absitzen der St~irke wird das Deckglas schnell and m6glichst genau horizontal tiber die Kammer*) geschoben, so jedoch, dab die St~irkek6rner ihre Lage nicht ver~indern.

Man schaltet in das Okular des Mikroskops einen MaBstab ein, ftir den der Mikromillimeterwert (Mm) jedes Teilstriches bekannt ist. Man millt nun alle St~irkekSrner (etwa 50--60), welche sich z .B. in ftinf Quadraten befinden, der L~inge und Breite nach und berechnet daraus den mittleren Durchmesser. So werden die mittleren Durchmesser in einer Anzahl yon Pr/iparateri bestimmt, bis Ubereinstimmung erzielt ist; z. B. Pr~iparat I = 31,09#, I I = 33,53#, I I I = 33,82#, IV = 32,82#.

Mittel + I I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32,31 # + I I + I I I . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32,81# + I I + I I I + IV . . . . . . . . . . . . . 32,81#

L. L i n d e t und P. N o t t i n n) schlugen das mittlere Korngewicht als Mal3stab vor. Um zu demselben zu gelangen, gingen sie yon der Tatsache aus, dab die St~irkek6rner Linsenform haben, man sic &her als aus zwei Kugelabschnitten bestehend ansehen kann, deren Volumen sich nach der Formel V = �89 (h 2 4- 3 R ~) errechnen l~igt. Die einzige unbekannte GrSBe in dieser Gleichung - - wenn man fiir R den halben mittleren Durchmesser einsetzt - - ist die HShe h der Linse. Sie wurde auf folgende Weise gefunden:

*) Die Hefez/ihlkammer besteht aus einem Objektt~ger, auf welchem ein Faden- kreuz einge~tzt ist, so dab man mater dem Mikroskop eine Reihe gleich groger Quadrate auf ihm sieht. L~ber demselben ist eine kreisf6rmig ausgeschnittene kleine Glasplatte yon bestimmter Dicke aufgekittet, tiber welche das Deckglas gelegt wird.

Samec, Die neueren Ergebnisse der Sfiirkeforschung VII 181

Die Stitrke wurde in 8prozentige Gelatinel6sung eingebettet, die bei 30 0 C noch flfissig blieb, bei niedrigerer Temperatur aber erstarrte. Durch Schnitte, aufs Geratewohl geffihrt, konnte die H6he der Linse s werden. Sie betrug einheitlich fiir alle Korngr613en drei Ftinftd ihres Radius. Somit konnte das Volumen der K6rner errechnet werden: V ~- 2,12 �9 R a.

Zur Errechnung des Gewichtes muBte noch festgestellt werden, ob die spezifischen Gewichte der Kbrner verschiedener GrbBen gleich sin& Zu diesem Zwecke wurde eine gewbhnliche St~irkeprobe durch Schl~immen im Trichter in drei Gruppen zerlegt:

Gruppe I zu 49% aus Kbrnern zwischen 22- -32 / , 0") bestehend , , I I ,, 75% . . . . . . 5 6 Z 6 4 / , 0 ,, , , I I I ,, 71% . . . . . . 64- -72/ , 0 ,,

Ftir jede dieser drei Gruppen wurde in Leucht61 (0,800 = D) das spez. Gewicht festgestellt. Es ergab sich ffir alle mit iiberraschender Genauig- keit ein solches von 1,54.

Das Gewicht eines jeden Kornes l~iBt sich nun errechnen: P = 2,12. R a- 1,54 = 3,26. R a, und zwar ist es - - ffir alle Korngr6Ben gleich- m~iBig - - proportional dem Kubus ihres halben mittleren Durchmessers; und der Ra-Faktor ist einheitlich 3,26. Daraus errechnen sich dann folgende Millionenkorngewichte ffir K6rner yon:

2/ , 0 0 ,004mg 40/, 0 26,10 mg 5/* 0 0,05 mg 60/, 0 87,80 mg

10# 0 0,4 mg 80# 0 207,40 mg 20# 0 3,24 mg 100/* 0 405,00 mg

L i n d e t und N o t t i n gingen nun so vor, dab sic, wie auch S a a r e , eine Anzahl K6rner massen, ffir jedes sein Gewicht einsetzten und daraus das mittlere Korngewicht der Probe errechneten. Sie fanden ffir verschiedene Primahandelsst/irken mittlere Millionenkorngewichte yon 10, 27 und 32 mg; ffir Sekundast~irke 11 mg. Ganz besonders heben L i n d e t und N o t t i n die Empfindlichkeit der Methode hervor, da die Gewichte mit den K u b e n der Radien "r

O. N er l i ng 1~) bemerkte hierzu : , , Im Prinzip sind sich beide eben besprochenen Methoden v611ig gleich, nut dab die eine vom Durch- messer und die andere vom Gewicht des Einzelkornes ausgeht. Sie berechnen abet beide an Hand der einfachen Stfickzahlen die Mittelwerte - - und darin liegt ihre Unzulfinglichkeit.

�9 ) 0 = mittlerer Durchmesser. �9 *) Zitiert aus O. Nerling.

12"


Wenn abet ein einzelner Weft - - gleichgfiltig ob der mittlere Durch- messer oder das mittlere Gewicht - - ein objektives Kriterium ffir eine Mischung verschieden grol3er Einzelindividuen als G a n z e s darstellen soll, so mug er besagen, dab die Hauptmasse der Mischung sich aus Individuen yon ann~ihernd der gefundenen mittleren Gr6Be zusammensetzt, und dab die Masse oder Menge (nicht Zahl) der Einzelindividuen, die gr6Ber sind als der gefundene Mittelwert angibt, gleich ist der Masse derjenigen, die kleiner sind. Der auf dieser Grundlage gewonnene Mittel- wert, den ich den c h a r a k t e r i s t i s c h e n K o r n d u r c h m e s s e r bzw. das c h a r a k t e r i s t i s c h e K o r n g e w i c h t einer Probe genannt habe, stellt am ehesten einen einigermagen brauchbaren MaBstab ftir die tats~chliche Zusammensetzung einer Mischung dar. Allerdings l~iBt er sich ffir die St/irke nur ann~hernd errechnen, da die Gewichtsanteile der Korngr6Ben nicht immer der idealen Zufallskurve entsprechend verteilt sind und, strenggenommen, nur ffir diese die obige Kennzeichnung des charakteristischen Durchmessers gilt. Weder die S a a r e sche noch die L i n d e t-und- N o t t i n s c h e Methode kommen jedoch zu diesem Wert. Beide errechnen nur die mittlere Gr6Be der Einzelindividuen, aus denen sich eine Mi- schung zusammensetzt, und lassen vol lkommen unberficksichtigt, ob die Vertreter dieser mittleren Gr6Be auch einen namhaften Anteil an der gesamten Mischung haben oder nicht. Je kleiner das GrSBenintervall innerhalb einer Mischung is t , desto mehr f/illt der Wert der mittleren Gr6ge der Einzelindividuen mit dem Wert der charakteristischen Korn- gr6ge der Gesamtmischung zusammen, weil die Massen der Einzel- elemente sich einander n/ihern und mehr und mehr ihrer einfachen Stfick- zahl proportional werden. Wo das Gr6Benintervall j edoch so groB ist wie bei der Kartoffelst~irke: 3--100/~ bzw. 0,004 mg--405,0 mg je Million K6rner, da bestehen sehr betr~ichtliche Unterschiede zwischen der mittleren Gr6ge der Einzelindividuen, wie sie Saa re und L i n d e t und N o t - t i n berechnen, und der geschilderten charakteristischen Korngr6Be der Gesamtmischung. Der erstgenannte Wert kann fiber die Probe als G a n z e s nichts T a t s ~ c h l i c h e s aussagen, sondern bestenfalls nur einen relativen Vergleichwert liefern."

E. P arow20) 21) benutzte zur Beurteilung der St~irkesorten die bei

der industriellen Aufarbeitung tats~chlich erzielten Ausbeuten an Prima-

ware , Sekundaware und die auftretenden Verluste als Schlamm und in

den Abw~issern. Diese Zahlen schwanken freilich stark, hSngen yon der

Arbeitsweise ab und geben v o r der technischen Verarbeitung kein zu-

verl~ssiges Urteil fiber die zu erwartende Ausbeute.

Samec, Die neueren Ergebnisse der Stfirkeforschung VII 183

K. O. Mi i l l e r und R. L e h m a n :s) versuchten die Saareschen Stiick- zahlen durch Volumanteile zu ersetzen. Sie benutzten nachstehende Apparatur: eine Glasr6hre yon 1 m L~inge und 2 cm innerem Durch- messer, deren unterste 20 cm nach allm~ihlichem konischem Ubergang nur 1 cm lichten Durchmesser haben und mit einer Millimetereinteilung versehen sind. Die R6hre ist oben often, unten mit einem Hahn ver- schlieBbar. Mittels eines kommunizierenden Schlauches und eines Trich- ters wird die R6hre yon unten mit 5prozentiger w~isseriger Stfirkeauf- schl~immung beschickt, de~ Hahn geschlossen und nun die sich ab- setzende St~irke beobachtet und die H6he derselben im untersten Tell an der Millimeter- skala in regelmiiBigen Zeitabschnitten abgelesen.

Aus der so erhfiltlichen Sedimentationskurve und der zu errechnen- den Fallgeschwindigkeit der K6rner verschiedener Gr6Be berechnen sie nun die mittlere Fallzeit der St~irkeprobe und benutzen sie als MaBstab zum Vergleiche der Proben miteinander. Die Volumanteile der einzelnen Gr/SBengruppen errechnen sie an Hand der Differenzen zwischen den in je zwei aufeinanderfolgenden gleich langen Zeiten zustande gekommenen

Sedimentationsschichten. Diese Methode arbeitet ungenau und liefert besonders fiir die kleinen

und kleinsten K6rner zu schwankende Werte. Eine gute Methode soll vor allem die Gr6Benzusammensetzung

eines St~irkemehles im voraus in G e w i c h t s a n t e i l e n erkennen lassen. Diese Aufgabe hat N e r l i n g auf folgende Weise gel6st.

Er trennte durch einen sehr miihevollen und langwierigen Sedi- mentationsvorgang eine gegebene St~trke in neun in sich sehr gleich- mfiBige, der Korngr6Be nach aber verschiedene Sortimente. Diese wurden zuerst bei Zimmertemperatur auf etwa 20 % Wassergehalt getrocknet, dann zwecks grfindlicher Zerkleinerung der Brocken und Kliimpchen durch ein ganz s Messingsieb von 80--100/ , Maschen- weite mehrmals hindurchgetrieben und hierauf bei 120 0 C v611ig v o m Wasser befreit. Bis zur weiteren Verarbeitung wurde diese v611ig trockene St{irke im "Exsikkator iiber Schwefels{iure anfbewahrt.

Zur Feststellung des mit t leren Korngewichtes in jedem einzelnen Sortiment wurden im AnschluB an A. M e y e r la) nach der sogenannten ,,gravimetrisch-quantitativen mikroskopischen Methode" yon jedem Sortiment etwa 0,5 g reinen St~irkematerials sorgf~iltig abgewogen und im M6rser nacheinander vorsichtig mit der 10--1000fachen Menge reinen s gesiebten Staubzuckers mittels eines mit einem Gummifinger ver- sehenen Pistills innig vermischt. Von der St~rkezuckermischung wurden 10 bis 20 mg auf einem Objekttr~ger mit einge~tztem 0,5 mm weitem Maschen-

184 Kolloid-Beihefte Band 54, Heft 5--6[

netz ausgewogen, 1 Tropfen stark verdiinnter Jod-Jodkalium-L6sung zur L6sung des Zuckers und F/irbung der St~irkek6rner hinzugetan, die StSrke mit einer Nadel gleichm~Big verteilt und mit einem 18• 18 mm groBen Deckglas bedeckt. Nun wurde das St~rkepr~iparat unter dem Mikroskop ausgez~hlt, wobei das Prfiparat mit Hilfe eines Kreuztisches unter dem Objektiv verschoben wurde.

Aus der gefundenen K/Srnerzahl und aus dem bekannten Verdiin- nungsgrad der St~irkezuckermischung wurde ausgerechnet, wieviel St~irkek6rner eines Gramms bzw. Milligramms reiner St~irkesubstanz des jeweiligen Gr6Bensortiments vorhanden waren. Mit dieser N o r m a l -

zah l (Z) ist auch das Gewicht eines Kornes gegeben: G = _lg. Z Von jedem Sortiment wurden 3--6 Mischungen bereitet und yon

jeder Mischung zehn Prfiparate ausgez~hlt. Man erreichte eine Fehler- grenze von 1,0--1,5%.

Die zweite notwendige Angabe war die Korngr6Be in den einzelnen Sortimenten. Die frfiheren Autoren bestimmten sie dadurch, dab sie aus verschiedenen St~irke-Wasser-Suspensionen mit Hilfe eines Okular- mikrometers eine Anzahl K6rner mal3en, ihren mittleren Durchmesser einzeln notierten und aus all diesen Zahlen den mittieren Durchmesser der gesamten St~irkeprobe berechneten.

N e r l i n g ging im Gegensatz hierzu vom Volumen der St~irke- k6rner atls: Der Quotient (Gesamtvolumen der K6rner) : (Zahl der K6rner) gibt das dem mittleren Gewicht der K6rner entsprechende mittlere Volumen an.

Fiir die innerhalb eines Sortiments zusammengefaBten, der Gr6Be und Form nach wenig verschiedenen Korngr6Ben kann mit groBer Wahrscheinlichkeit angenommen werden, dab die spez. Gewichte der K6rner untereinander gleich sind und die H6hen der Linsenform der K6rner proportional ihrem Durchmesser sind. ES konnten daher statt der wirklichen Volumen die Kuben der halben Durchmesser der gemessenen K6rner in Rechnung gesetzt werden. Die Summe aller dieser R a entspricht in diesem Falle dem Gesamtvolumen und dieses dividiert durch die K6rn~zahl dem gesuchten mittleren Volumen bzw. dem mittleren Radienkubus R a. Der mittlere D u r c h m e s s e r der K6rner ist dann gleich dem doppelten Wert der dritten Wurzel aus dem mittleren Volumen

(2R = 2 ~/Rg). Zur mikroskopischen Messung wurde mit einer Lanzett- nadel eine stecknadelkopfgroBe Menge 5 Stunden lang bei 120 0 C ge- trockneter und dannimExsikkator fiber konzentrierter Schwefels~ure auf- bewahrter St~irke auf einen Objekttr~iger in einen Tropfen Oliven61 ge-

Samec, Die neueren Ergebnisse der St~irkeforschung VII 185

bracht, die St~irke mit eines Nadel mSglichst gleichm~Big verteilt, ein Deckglas daraufgesetzt und nun aus diesem Pr~iparat etwa 100 KSrner ausgemessen.

Die Untersuchungen wurden in fettem Cll gemacht, um die mittlere Gs6Be fiir alle Sortimente einheitlich bei vollkommener Wasserfreiheit gewinnen zu k6nnen, denn auch, die gefundenert Gewichte galten fiir diesen Zustandl Die St~rkek6rner k6nnen in Wasser betr/ichtlich quellen, was bei Anwendung yon fettem O1 als Untersuchungsmittel vermieden wird. AuBerdem konnte in dem z~hfliissigeren O1 die St~irke besser verteilt werden als im Wasser. Ferner trat beim Auflegen des Deckglases keine so starke Bewegung zum Rande hin auf wie bei Anwendung von Wasser und es konnte so bis zu gewissem Grade vermieden werden, dab die kleinen K6rner in gr6Beren Mengen mitgerissen wurden und die groBen in des Mitte zusiickblieben. Ganz wird allerdings dieser besonders bei Wasserpr~iparaten 1/istige 13belstand auch durch Anwendung yon O1 nicht behoben.

Eine zweite flmderung der Saareschen Methode bestand nun darin, dab nicht mit dem unbequemen und zeitraubenden Okularmikrometer gearbeitet wurde, sondern mit Hilfe des Abbeschen Zeichenappasates und eines selbstgefertigten MaBstabes auf Millimeterpapier, der frei beweglich unter den Spiegel des Zeichenapparates auf den Tisch zu liegen kam. Vor jeder Messung wurde mit Hilfe eines Objektmiksometess dutch Ausziehen des Tubus die Vergr6Berung so reguliert, dab 1/* des Objektes 1 mm auf dem MaBstabe genau entsprach. Dieses war der Fall bei etwa 650facher VergrSBerung des Mikroskops (Okular 2 und Ob- jektiv F Zeiss), die dann einer 1000fachen VergrSBerung auf dem Papies entsprach, da dasselbe nicht in gleicher H6he mit dem Objekttisch lag, sondern tiefer.

Die Messung selbst wurde nun so vorgenommen, dab mit Hilfe des Kreuztisches - - angefangen in des Mitre des Deckglases - - das Pr~i- parat langsam in der Horizontal- oder Vertikalrichtung verschoben wurde und dabei s~imtliche das Gesichtsfeld voll passiesenden K6rner mittels des Zeichenapparates und des daruntergehaltenen MaBstabes gemessen wurden, und zwar yon jedem Korn einmal sein grSBter Durch- messer - - ganz gleich, in welche Richtung es fiel - - und dann der gr6Bte hierzu senkrechte Durchmesser. Das Mittel aus diesen beiden eindeutig s MaBen wurde als mittlerer Durchmesser eines Kornes festgelegt.

Gemessen wurde nun am besten so, dab der umstehend abgebil- dete MaBstab (Fig. 1), auf gew6hnlichem Millimeterpapier hergestellt,

186 Kolloid-Beihefte Band 54, Heft 5~6

unter dem Spiegel des Zeichenapparates so verschoben wurde, dab das zu messende Korn mit seinem l~ngsten Durchmesser parallel zur verti- kalen oder horizontalen Teilung des Millimeterpapieres zu liegen kam

u n d in dieser Lage die Nullinien sowohl der Abszisse als auch der Ordi- nate bertihrte. Nimmt das St~irkekorn diese Stellung ein, so kann man an seinen R~ndern auf der Abszisse und Ordinate die festgelegten Einzel- durchmesser ablesen und aus ihnen den mittleren Durchmesser berechnen. Teilt man nun den MaBstab gleich so ein, dab 2 mm gleich 1 sind, so erh~ilt man - - obengenannte Vergr6Berung vorausgesetzt - - durch einfache Addition der abgelesenen Einzeldurchmesser den mittleren Durchmesser des Kornes und spart sich die sonst notwendige Addition doppelt so grofler Zahlen und die Division.

Zur weiteren bedeutenden Vereinfachung der Methode wurden die so ermittelten mittleren Durchmesser der K6rner nicht einzeln notiert, sondern es wurden Gruppen von je 5 # Gr6Bendifferenz gebildet und jedes gemessene Korn ohne Notierung seines genauen Durchmessers nur in die Gruppe eingetragen, in die es geh6rte. Das Beispiel in Tabelle 3 erl~utert diese Arbeitsweise. Fiir jede Gr6Bengruppe war das a r i th - metische Mittel der die Gruppe zusammensetzenden Durchmessergr6Ben als mittlerer Durchmesser festgelegt (Spalte 2) und konnte der zugeh6rige Ra-Wert ein for allemal ausgerechnet werden (Spalte 3). Ftir alle K6rner, die innerhalb einer Fiinfergruppe gez~ihlt werden (Spalte 4), braucht daher einheitlich nut der mittlere Durchmesser der Gruppe in Rechnung gesetzt und braucht aueh der Ra-Wert nicht fiir jedes Korn einzeln ausgerechnet zu werden. Diese beiden Umst5nde erleichtern die Umrech-

nung bedeutend.

Nachdem nun die Messung ausgefiihrt war, muBte jeder Ra-Wert (Spalte 3) mit der f6r seine Gr6gengruppe gefundenen K6rnerzahl (Spalte 4) multipliziert, die so erhaltenen Produkte (Spalte 5) addiert und ihre Summe durch die Zahl der gemessenen K6rner dividiert werden. Die dritte Wurzel dieses Resultats war dann der gesuchte mittlere Radius, sein Doppeltes der gesuchte mittlere Durchmesser, dem das ftir dasselbe Sortiment gefundene Korngewicht entsprechen muBte.

Von jedem bei 1200 C v6llig getrockneten St~irkesortiment wurden auf die beschriebene Weise f i inf Pr~iparate hergestellt und der gesuchte Durchmesser wie angegeben ermittelt. Das Mittel aus den so erhaltenen ftinf Werten war dann der gesuchte mittlere Durchmesser, fiir welchen Weft auch noch der mittlere Fehler errechnet wurde; er schwankte

zwischen 1,2 und 0,2%.

Samec, Die neueren Ergebnisse der Stiirkeforschung VII 187

T a b e l l e 3. B e i s p i e l f i ir d ie M e s s u n g der S o r t i m e n t e .

1 2 3 4 5

Fanfergruppen mittlcrer Korn-

durchmesser

5 0 - - 5 5 56 - -60 61 - -65 66 - -70 71- -75 76 - -80 81 - -85 8 6 - - 9 0 9 1 - 95

Mittlerer Korn- durchmesser der F/infergruppen

53 58 63 68 73 78 83 88 93

R a-Werte

18610 24390 31256 39305 48627 59317 71475 85182

100540

Summe

Gefundene K6rnerzahl

1 1 4

14 32 31 14

2 1

100

Gefundene K6merzahl X R 3-Wert

18610 24390

125024 550270

1556064 1838827 1000650

170364 100540

5384739

50 Fig. 1. MaBstab zur Messung der St~irkek6mer mit Mikroskop und Zeichenapparat.

Magstab 1:1000, d.h. 1 / L = l m m .

188 KoUoid-Beihefte Band 54, Heft 5--6

Auf diese Weise wurde fiir alle neun Sortimente der Ra-Faktor gerechnet. Die fiir die ganze Methode grundlegenden Daten dieser Messum gen finden sich in der Tabelle 4.

T a b e l l e 4.

Z u s a m m e n s t e l l u n g de r E r g e b n i s s e de r M e s s u n g u n d Z i i h l u n g der S o r t i m e n t e .

o o3

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

l l a 2 2 a

o ~ , ~ ~ . ~

76,80

66,90

53,26

48,05

34,95

26,11

23,30

15,20

10,55

~ 0,45 0,7%

~ 0,32 0,6% ~ 0,33 o,7%

,~ 0,15 o,4%

~ 0,21 0,8%

~ 0,17 0,7%

~ 0,06 0,6%

4,~

7,(

13,~

19,(

46,1

106,1

139,f

431,~

1245

3 _ 1 ~ _ 4 4a ~ _ _

~.~ ~ ' ~ ~ ~'

4 L 0,05 206,60 1,1%

1 L 0,03 142,60 0,4%

0 ~ 0,19 75,19 t- 1,4%

4 L 0,25 50,92 k 1,3%

2 k 0,27 21,68 L 0,7%

6 b 1,1 9,41 L L0% b 1,1 7,16 ~- o,8%

6,3 2,316 k 1,5%

�9 0,803

Wiesen alle Korngr6Ben in

3,65

3,81

3,98'

3,67

4,07

4,23

4,53

5,27

5,47

4- 0,12 3,69 • 3,2% 4- 0,09 3,72 • 2,5% -b 0,13 3,80 -4- 3,2% 4- 0,12 3,84 • 3,4% 4- 0,08 4,04 4-4- 1,9% 4- 0,14 . 4,29 4- 3,4% 4- 0,13 4,42 4- 2,9% 4- 0,25 5,04 :~ 4,s%

�9 5,65 i

~ N

- - 0 , 0 4 0,3

+ 0,09 1,0

+ 0,18 1,4

--0,17 1,4

+ 0,O3 0,4

- - 0,06 0,4

+ 0,11 0,8

+ 0,23 0,9

- - 0,18

allen drei Richtungen des Raumes gleiche Verhiiltniszahlen auf und wiiren ihre spez. Gewichte gleich, so miiBten auch ihre Ra-Faktoren einander gleich sein, d. h. ihre Gewichte mtigten einfach proportional den Kuben ihrer Radien sein. Dieses scheint jedoeh s die Stiirkek6rner nicht der Fall zu sein, da bier die gefundenen Verh~ltnisse zwischen Gewicht und R~-Wert 3,65--5,47 betragen. Und zwar zeigt der experimentelle Befund, dab der R3-Faktor mit abnehmen- der GrSBe der K6rner stiindig wechselt, d. h. also, dab die Gewichte tier verschiedenen St~rkekorngrSBen keine einfache und bleibende Proport io- nalit~it mit den Kuben ihrer halben Durchmesser (Ra-Werte) zeigen, sondern dab die groBen K6rner im Verhiiltnis zu ihren Ra-Werten leichter

sind als die kleinen.

In Fig. 2 ist die Beziehung zwischen dem R3-Wert und dem mitt-

leren Durchmesser graphisch wiedergegeben.

Samec, Die neueren Ergebnisse der Stiirkeforschung vii 189

Aus ihr kann man ftir jede mittlere Korngr6Be den entsprechenden Ra-Faktor ablesen und mit seiner Hilfe die gesuchten Normalzahlen berechnen.

A. M e y e r 12) ftihrte als Normalzahl die Relation: Anzahl der MeB- elemente in der Gewichtseinheit ein. O. N e r l i n g nannte sie , ,S t i ick-

N o r m a l z a h l " , auBer ihr benutzte er

/ t [ unter d e m N a m e n , , G e w i c h t s - N o r - m a l z a h l " den ihr reziproken W e t ,

s~ | niimlich das Gewicht eines MeBel~ mentes., Die Gewichtsnormalzahl eJ m6glicht ein leichteres Rechnen un erm6glicht, jedes Korn nach seiner

t

70 ~ wirklichen massenmiigigen Anteil de ~-- gesamten Proben zu beri~cksichtige

und die bei der mikroskopischen Mes sung erhahenen Stiirkeanteile der einze]

- - - + - - nen Korngr6Ben in Gewichtsanteil so _~_+ ~ umzurechnen.

, +

a, so a, so s,7o 3,8o a, so ~,oa glo gza ~,ao ~#o ~,so r ~,zo ~,so ~,s~ 40o glo gga s, a0 5.~,o s,50 s, so iga-Faktor

Fig. 2. Ra-Faktorenwerte.

Auf Seite 180 wurde die MeBmethode yon L i n d e t und N o t t i n beschrieben; auch diese Methode fuBt auf dem Volumen der K6rner, nut wurde im Gegensatz zu N e r l i n g das Gewicht der Sortimente in der An- nahme eines allen Sortimenten gleichen spez. Gewichtes yon 1,5A gerechnet, In der Tabelle 5 vergleichen vcir nun die Normalzahlen, wie sie aus den Messungen yon L i n d e t - N o t t i n (Spalte 2 und 5) und N e t - l i ng (Spalte 3 und 6) folgen, mit Normalzahlen, wie man sie s Kugeln yore spez. Gewicht 1,5 berechnet. Die absoluten Zahlen sind betr~tcht- lich verschieden. _Am schwersten sind die Kugeln mit einem Ra-Faktor yon 6,28; L i n d e t - N o t t i n s K6rner sind nut halb so schwer (Ra-Faktor = 3,26), N e r l i n g s Werte liegen dazwischen.


T a b e l l e 5. N o r m a l z a h t e n d e r F i i n f e r g r u p p e n .

Gewichts-Normalzahlen Stfick-Normalzahlen Mittlercr Dutch- nach nach experimentc]l I s Kugcln messer L inde t u. Lindet u. I gefunden yore spez.

Not t in Not t in l1 : R a.3,65 bis Gew. 1,5 # R 3.3,26 :R 3"3,26 I : R a'5,70 I : R a "6,28

98 93 88 83 78 73 68 63 58 53 48 43 38 33 28 23 18 13 8 4

383 328

~8 ~3 )3 )8 ~8 12 79,5 ;0,6 L5;1 ~2,4 ~2,4 .4.6 8,95 4,97 2,38 O, ~95 O, .)08 0,, )261

429 368 313

63 19 80 46 17 92,0 70,7 53,2 38,9 27,3 18,4 11,6 6,71 3,48 1,45 0,365 0,0456

[experimen- ffir Kugeln tell gerund, vom spez. Ra.3,65bis Gew. 1,5 Ra.5,70 R a" 6,28

738 632 535 448 373 306 247 196 153 117 86,8 62,4 43,1 28,2 17,2 9,57 4,58 1,73 0,402 0,0502

2,6 2,33 3,0 2,72 3,6 3,20 4,3 3,80 5,1 4,57 6,3 5,56 7,8 6,85 ~8 8,55

12,6 10,9 16,5 14,1 22,2 ,18,8 30,9 25,8 44,7 36,6 68,6 54,4

112 86,2 201 149 420 288

1120 690 4820 2740

38400 21900

1,35 1,58 1,87 2,23 2,68 3,27 4,05 5,10 6,55 8,56

11,5 16,0 23,2 35,5 58,2

104 218 579

2490 19950

Fflr die Charakterisierung eines Sfiirkemusters miBt man nach diesen

Prinzipien eine Anzahl K6rner , setzt s jedes das entsprechende Gewicht ejn, addiert alle Gewichte und dividiert dann jedes einzelne Korngewich t durch diese Summe der Gewichte aller gemessenen K6rner , multipliziert

mit 100 und erMlt dann in Prozenten den gewichtsmfigigen Anteil eines jeden gemessenen Kornes an der gesamten ausgemessenen St~irkemenge.

Fiir praktische Zwecke, w o e s kaum je auf den Anteil jedes einzelnen

Kornes ankommt , sondern nur aus denienigen der Typen y o n best imm- ter Korngr6Be, k6nnen die St~irkek6rner schon gleich beim Messen, wie das bereits bei der Gr6Benbes t immung der einzelnen Sortimente ge-

schehen ist, in Ft infergruppen zusammengefagt und der Gewichtsanteil aller zu einer Fi infergruppe geh6rigen K6rner zugleich berechnet werden.

Je nach dem Zweck, fiir den die Antei tsbest immung ben6t igt wird, kann man nun die Ft infergruppen dutch eirffache Addi t ion ihrer Ge-

wichtsanteile auch noch weiter zu gr6Beren Gruppen zusammenfassen. Die Entnahme der Probe erfolgt so, daB man 50--80 Knol len aller

vertretenen Gr6gen m6glichst im selben VerNiltnis, wie sie die Probe zusammensetzen, aussucht, der L i n g e nach vierteilt und von jeder Kno l l e

ein solches Viertel, im ganzen etwa I kg, auf St~irke verarbeitet.

Samec, Die neueren Ergebnisse der St~trkeforschung VII 191

Die Kartoffelstiicke werden zerrieben, ausgewaschen und in einem kiihlen Raume absitzengelassen. Die Sedimentationsdauer soil nicht unter 10--12 Stunden betragen, damit auch die kleinen K6rner erfaBt werden. Das Wasser wird abgesogen und die St~irke an der Luft zwischen

20 und 30 ~ C getrocknet.

Sowohl die Zerk!einerung als auch das Mischen der St~rke ge- schieht am besten durch Sieben. Zur Vorzerkleinerung nimmt man vorteilhaft erst ein etwas gr6Beres Sieb yon 1,0--1,5 mm Maschenweite und treibt am besten die ganze zur Verfiigung stehende lufttrockene St~irkemenge hindurch. Hiervon nimmt man dann sorgf~iltig eine Probe yon etwa 50--100 g und treibt sie, ohne die K6rner zu verletzen, mehr~ reals (etwa 10mal) mittels des Pistills durch ein ganz feines Gaze- oder Messingsieb von etwa 0,1--0,2 m m Maschenweite hindurch.

Das Mischen der Stfirke auf die eben beschriebene Weise ist eine der wichtigsten Voraussetzungen fiir das Gelingen der Untersuchungen.

Die durchzutreibende Menge kann nach wenigen Siebungen auf eine kleinere, bequemere Probe (etwa 40--50 g) verringert werden. Noch geringere Mengen als 40 g zu nehmen, ist nicht ratsam, da sonst durch Verst~tuben der St~irke beim Sieben gr63ere Fehlerquelien entstehen kSnnten*).

5--10 g St~irke werden im Trockenschrank- bei 100--1200 C bis zur vSlligen Wasserfreiheit getrocknet, im Exsikkator wieder abgekiihlt und nun mit der Lanzettnadel sorgffiltig eine geringe Menge, etwa 0,01 bis 0,2 g, auf einen Objekttr~ger gebracht und in wenigen Tropfen reinen Oliven61s mittels einer Nadel gleichmfiBig auf dem Objekttrfiger verteilt.

Ein Deckglas wird zur Herstellung der Pr~parate vorteilhaft nicht benutzt; es werden so die sonst unvermeidlichen Str6mungen im Pr{i- parat und die damit verbundene Entmischung der Korngr6Be vermieden.

Die Messung der Stfirkek6rner erfolgt so, wie bei der Messung der Sortimente beschrieben wurde (& 185).

Vorteilhafterweise wird das runde Gesichtsfeld rechtwinklig ab- gegrenzt, damit Randverzerrungen ausgeschaltet werden. Man erreicht dies durch ein rundes Deckglas yon entsprechender GrOBe, das in das Okular an die Stelle des Okularmikrometers gelegt wird und auf das mit Tusche oder Tinte ein Rechteck eingezeichnet ist. Die auBerhalb dieses Rechteckes im Gesichtsfeld liegenden St~rkek6rner werden 'be i der Messung nicht berticksichtigt.

*) Nat/.irlich richtet sich die St~irkemenge auch nach der Siebfl~iche. Obige Zahlen sind ftir eine Siebfl/iche yon etwa 15 cm Durchmesser gedacht.

192 KoUoid-Beihefte Band 54, Hcs 5--6

T a b e l l e 6. H i l g s t a b e l l e z u r E r r c c h n u n g d c r G r u p p c n -

Mittel: 13 23 33 y o n - bis 3 4 5 6810 11--15 161820 21--25 262830 31--35

0,0456 Stfickzahl:

1 3 5 7 9

11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 3,4 77 79 81 3,6 83 85 3,9 87 89 91 4,1 93 95 4,3 97 - - 99

100 4,6 200 300

Alle Zahlcn

1,8

2,1

2,5

2,7

3,0

3,2

0,365 1,1 1,8 2,6 3,3 4,0 4 , 7 5,5 6,2 6,9

1 1 2 3

13 14 15 16 16 17 18 19 19 20 21 21 22 23 24 24 25 26 26 27 28 29 30 30 31

32 32 33 34 35 35 36 36 73

110

1,45 4,3 7,2

10,1 13,0 16,0 18,8 21,8 24,6 27,6 30,4 33 36 39 42 45 48 51 54 56 59 62 65 68 71 74 77 8O 83 86 89 92 95 98

100 103 106 109 112 115 117 120 123 126 129 132 135 138 141 144 145 290 435

3,48 10 17 24 31 38 45 52 59 66 73

290 295 305 310 315 325 330 340 345 350 695

1045

6,71 20 34 47 60 74 87

101 114 127 141 154 168 181 194 208 220 235 25O 26O 275 29O 30O 315 330 340 355 370. 380 395 410 420 435 450 465 475 490 5O5 515 53O 545 555 570 585 595 610 625 640 650 665 67O

1340 2015

11,60 35 58 81

104 127 151 174 197 220 245 265 290 315 335 360 385 4O5 430 450 475 5OO 520 545 57O 59O 615 64O 660 685 7O5 730 755 775 8OO 825 845 870 895 915 94O 965 985

1010 1030 1055 1080 1100 1125 1.150 1160 2320

18,4 55 92

130 165 205 24O 275 315 350 385 425 460 495 535 57O 605 6 4 5 68O 720 755 790 83O 865 9OO 940 975

1010 1050 1085 1120 1160 1195 1230 1270 1305 1345 1380 1420 1455 1490 1525 1565 1600 1635 1675 1710 1750 1785 1820 1840 3680

fiber 200 sind auf 0 oder 5 am Ende abgerundet, da dadurch die

Samec, Die neueren Ergebnisse der St~irkeforgchung VII 193

g e w i c h t e s d i e F i i n E e r g r u p p e n . G r u p p e n g r S B e b ~ -

38 73 36--40. 414-~345 464850 666870 71--75

27,3 38,9 82 117

137 195 191 270 245 350 300 430 355 505 410 465 520 575 630 685 735 790 845 9OO 955

1010 1065 1120 1175 1225 1280 1335 1390 1445 1500 1555 1610 1665 1720 1775 1830 1880 1935 1990 2045 2100 2155 2210 2265 2320 2375 2430 2485 2540 2595 2645 2700 2730

Rechnung er~ichtert und

585 660 740 815 895 975

1050 1130 1205 1285 1360 1440 1515 1595 1670 1750 1830 1905 1985 2060

2140 2215 2295 2370 2450 2525 26O5 2685 2760 2840 2915 2995 3070 3150 3230 3305 3385 3460 - - 3540 - - 3615 - - 3695 3770 3850 3890 - -

die

53,2 160 265 370 480 585 690 800 905

1010 1115 1225 1330 1435 1540 1650 1755 1860 1965 2075 2180 2285 2390 2500 2605 2710 2815 2925 3030 3140 3245 3350 3455 3565 3670 3775 3880 3990 4095 4200

3 58 6 3 51 55 56--60 61--65

70,7 92,0 117 210 275 350 355 460 585 495 645 820 635 830 1055 780 1010 1285 920 1195 1520

1060 1380 1755 1200 1565 1990 1345 1750 2225 1485 1930 2455 1625 2115 2690 1765 2300 2925 1910 2485 31~0 2050 2670 3395 2190 2855 - - 2330 3040 2475 3220 2615 3405 2755 3590 2895 3770 3040 3955 3180 4140 3320 4325 3460 4510 3605 3745 3885 4030 4170 4310 4455 4595 4735 4880 5020 5160 5305 5445 5585

Gcnauigkeit nicht beeintr~chtigt wird.

146 440 730

1020 1315 1605 1900 2190 2480 2775

180 540 900

1260 1620 1980 2340 2700 3060 3420


Zur Erzielung brauchbarer Ergebnisse mtissen von jeder St~rkeprobe etwa 4--6 Pr~iparate in der beschriebenen Weise hergestelit und aus jedem Pr~parat 1000--1200 K6rner gemessen werden. Die so gemessenen mittleren Einzelkorndurchmesser werden gleich beim Messen in die Gruppen yon 5,u Gr6Benabstand verteilt und am SchluB der Messung der stiickzahlenmfiBige Anteil der einzelnen Gr6Bengruppen ausgeziihlt. Darauf multipliziert man die Gesamtzahl der in je einer Ftinfergruppe gefundenen K6rner mit dem ftir die betreffende Korn- gr6Be angegebenen Gewicht.

Diese Multiplikation kann man sich noch erleichtern, indem man ftir die bei der Ausmessung einer bestimmten K6rnermenge am h~ufigsten vorkommenden K6rnerzahlen die Gruppengewichte ein ftir allemal aus- Jcechnet und in eine Hilfstabelle (Tabelle 6) eintr~tgt. Man kann dann

Tabel le 7a.

Beispiel zur B e r e c h n u n g der p r o z e n t u a l e n G e w i c h t s a n t e i l e der F t in fe rg ruppe .

I a I 1 2 3 4 5

Ftinfergmppen mittlerer Durchmesser

v o n - bis g

80-- 76 75--71 70--66 65--61 50--56 55--51 60--46, 45--41 40--36 35--31 30--26 25--21 20--16 15--11 10-- 6

5-- 3

Mittel g

78 73 68 63 58 53 48 43 38 33 28 23 18 13

8 4

Summen

Gefundene K6merzahl

Sttick

2,0 1,5 3,0 6,5

10,5 17,5 24,0 45,0 65,0 70,0

134,0 209,0 210,0 300,0

43,0 1141,0

Gesamt- K6mergewicht

jeder Ftinfer- gmppe in rag: Mill. K6mer

380*) 220 350 600 740 930 937

1225 1195

810 900 725 305 110

(2) 9405

Gewichts- anteile der

Ftinfer- gruppen

in %

3,80**) 2,35 3,70 6,40 7,85 9,90 9,95

13,00 12,70

8,60 9,60 7,70 3,25 1,15

(0,05)

100,00

Gewichtsanteile der zusammen-

gefaBten gr6fleren Gruppen

in ~o

~ber 60

9,8~

60--40 # 34,10

40--20 # 43,90

20--10# ]0,95

unter 10 # 1,20

100,00

*) Die Zahlen sind auf 0 oder 5 am Ende abgerundet. **) Die Zahien sind erhalten dutch Division der einzelnen Zahlen der vorhergehen-

den Spalte Nr. 3 durch die Endsumme dieser Spalte (9405).


T a b e l l e 7b.

B e i s p i e l z u r B e r e c h n u n g des c h a r a k t e r i s t i s c h e n K o r n d u r c h - m e s s e r s u n d des c h a r a k t e r i s t i s c h e n K o r n g e w i c h t s an H a n d

de r G e w i c h t s a n t e i l e de r F i i n f e r g r u p p e n .

1 Mittler:r- Korn- I Gewich~santeile- ~ . . . . . . . ~ . . . . Berechnung des charakte- durchmesser der I der Fiinfer-' Mittleres Korn- Berechnung gewicht der des charakteristischen Korn- Ftinfergruppen ! gruppert Ftinfergruppen ristischen Kom-

durchmessers /, % mg: Mill. Kom gewichtes

277*) 159 233 371 416 475 428 494 419 24I 221 139

42 9

Se.: 3924 Charakt. Kom-

durchm. 3921 u.

7 3 68 63 58 53 48 43 38 33 28 23 18 13

8 4

3,80**) 2,35 3,70 6,40 7,85 9,90 9,95

13,00 12,70

8,60 9,60 7,70 3,25 1,15

0 , 0 5

100,00

180"**) 146 117

92,0 70,7 53,2 38,9 27,3 18,4 11,6

6,71 3,48 1,45 0,365 0,0456

683*) 343 433 588 555 526 387 355 234

99,8 64,4 26,8

4,7 0,4 0,0

4301,1 Charakt. K0rn- gew. 49,01 mg.

*) Die Zahlen sind gewonnen durch Multiplikation der Zahlen der beiden folgenden bzw. der beiden voraufgegangenen Spalten.

**) Siehe Tabelle 7a, Spalte Nr. 4. ***) Siehe Tabelle 5, Gewichts-Normalzahlen.

ohne weiteres am Kreuzpunkt der entsprechenden Ordinate und Abszisse das gesuchte Gesamtgewicht jeder Fiinfergruppe f;fr jede beliebige gefundene K6rnerzahi ablesen.

Dann addiert man die Gesamtkorngewichte der einzelnen Gruppen und dividiert jedes derselben dutch diese Summe. Das Resultat ergibt mit praktisch geniigender Genauigkeit den prozentischen Gewichts- anteil jeder Fiinfergruppe an der Gesamtprobe. Und durch einfache Addition kann dann auch der Anteil beliebig gr6Berer Gruppen errechnet werden.

Die so erhaltene Analyse gibt ein genaues Bild yon der Gr6Ben- zusammenstellung einer St~rkeErobe und erm6glicht in vielseitiger und

l a


mannigfacher Weise den Vergleich zweier Proben miteinander. Sie gibt nicht nur an, ob eine St~irkeprobe gr6Berk6rnig oder kleinerk6rnig sei als eine andere, sondern zeigt auch, durch welche Gr6Bengruppen - - ihr Vorwiegen oder Zuriicktreten - - diese Unterschiede bedingt werden. Und sie kann unter Umst~tnden auch noch Unterschiede in der Zusammen- setzung zweier St~rkeproben erkennen lassen, deren Mittelwerte weit- gehend gleich sind, also keinerlei Verschiedenheit zeigen.

Auch die Errechnung des bereits erw~hnten charakteristischen Korn- durchmessers bzw. des charakteristischen Korngewichts wird an Hand der Gewichtsanteile der Fiinfergruppen m/Sglich. Man braucht nur die prozentischen Gewichtsanteile der einzelnen Fiinfergruppen mit ihren entsprechenden mittleren Durchmessern bzw. mittleren Gewichten zu multiplizieren, die Produkte zu addieren und diese Summe durch 100 zu dividieren. Die erhaltene Zahl ist dann der charakteristische Korn- durchmesser bzw. das charakteristische Korngewicht; sie ist zur Kenn- zeichnung einer St~rkeprobe auch durchaus geeignet.

�9 Tabelle 7 gibt ein zahlenm/iBiges Beispie 1, wie die eben besprochene Messung und Umrechnung gehandhabt wird.

Um das Analysenergebnis weitestgehend genau und doch auch m6g- lichst iibersichtlich wiedergeben zu k6nnen, wird der Gr6Benbereich der St~trkek6rner am besten in drei Hauptgruppen geteilt: k i e in e K6rner yon unter 20/, mittleren Durchmessers; m i t t l e r e K6rner yon 21--40/* mittleren Durchmessers und g r o B e K6rner mit tiber 40/z mittleren Durchmessers.

Eine noch weitergehende Aufteilung des Gr6Benbereiches ist mit Riicksicht auf die 13bersichtlichkeit der Darstellung nicht ratsam. Um aber trotzdem die Angaben noch eingehender und genauer zu gestalten, kann man mit Vorteil anBerhalb des Rahmens der obigen Einteilung auch noch die prozentischen Anteile der g a n z k l e i n e n K6rner yon unter 10/* mittleren Durchmessers und denjenigen der g a n z g r o B e n K6rner yon tiber 60/* mittleren Durchmessers angeben.

C. grlillenverhliltnisse verschiedener Handelserzeugnisse.

Der erste sichtbare Erfolg der Gr6Benbestimmung der St~rke- k6rner yon Kartoffelst~irke war die Erkenntnis, daB die einzelnen Handels- erzeugnisse auBerordentlich verschiedene Gr6Bensortimente der St~trke- k6rner enthalten.

O. Saa re a4) stellte z .B. an einigen Handelsprodukten folgende

mittlere Durchmesser lest:


Superiormarke B . K . M . F . der Norddeutschen Kartoffel- mehlfabrik in Ktistrin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,0;35 mm

Primast~irke (Superior) yon Genthin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,028 mm Primaabfallst~irke (Prima) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,021 mm Sekundast~irke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,0169 mm Tertiasdirke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,0125 mm

Analoge Messungen yon N e r l i n g enth~ilt die Tabelle 8.

Je gr6Bere K6rner also ein Handelsprodukt zusammensetzten, desto h6herwertig ist es im allgemeinen, doch gilt dieses nur im groBen und ganzen.

Es muB betont werden, dab die gleichen Handelsmarken verschiedener Fabriken Kartoffelmehle mit sehr abweichender Zusammen- setzung hinsichtlich der Korngr6Ben vorstellen, wofiir wohl die Ver- schiedenheit des zur Verarbeitung gelangenden Kartoffelmaterials und eine verschiedene Arbeitsweise verantwortlieh zu machen ist.

Ein Vergleich der Erzeugnisse der Fabrik ,,B" lehrt ferner, dab alas Vorhandensein m/Sglichst viel groBer und gr6Berer K6rner den Glanz des Mehles bedingt und mehrt, dab dagegen die Reinheit und WeiBe der Farbe scheinbar durch ein l~berwiegen mittlcrer bis groBer K6rner gefordert wird.

S p r o c k h o f f 2~) kam hei der Analyse der yon O. N e r l i n g angegebenen Korngr6Ben sogar zu dem SchluB, dab die Unterschiede in den Korngr6Ben zwischen den einzelnen Handelsqualitiiten nicht groB genug sind, um die wesentlichen Qualitiitsunterschiede zu charakterisieren. Wie schon erwiihnt, ist die Minderwertigkeit der kleinen K6rner sekund~r durch die ungtinstigen Einfltisse wiihrend des liinger wiihrenden Fabrikationsvorganges bedingt.

D. KorngirlJBe und biologisehe Verhiiltnisse.

Die Reservest~irke tritt in verschiedenen Pflanzen bekanntlich in K6rnern sehr verschiedener Gr6Be auf; Gr6Benunterschiede findet man auch in einzelnen Varietiiten ein und derselbcn Pflanzengattung, ja zu verschiedenen Reifeperioden auch bei ein und derselben Variet~it.

a) S o r t e n e i g e n t i i m l i c h k e i t e n .

Als Beispiel der Sorteneigentfimlichkeiten seien zun~ichst einige Messungen von O. Saa re a~ an drei Kartoffelsorten, welche zun~ichst im Jahre 1884 in Pommern und dann 1888 in Schlesien geerntet wurden, angeftihrt (Tabelle 9).

13"

198 Kolloid-Beihefte Band 54'; Heft 5---6

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§ 2 4 7 2 4 7 § 2 4 7 2 4 7 2 4 7 § 2 4 7

§ § §

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. . . . . . . . ~ ~ ~


T a b e l l e 9.

G r 6 g e n v e r h ~ i l t n i s s e b e i K a r t o f f e l s t ~ t r k e n a u s v e r s c h i e d e n e n

K a r t o f f e l s o r t e n .

Kartoffelsorte ]

Seed . . . . . . . . . ] C h a m p i o n . . . . I D o b e r . . . . . . . ]

im Erntejahr

Von je 100 St~rkekbrnern sind ,,groB" ,,mittel"

1884 1888 1884 1888

33 25 22 17 25 20 26 24 22 21 27 26

,,klein" 1884 1888

45 58 49 56 51 53

E r t r a g u n d

T a b e l l e 10.

G r 6 B e n v e r h ~ t l t n i s s e * ) b e i K a r t o f f e l s t ~ i r k e n

v e r s c h i e d e n e r K a r t o f f e l s o r t e n .

Bezeichnung Farbe I ~ el) :r ~1

dz

~ . ~

dz

Von 100 8t~trke- k6rnern sind

~, ;~ ~ >

Kleinspiegler.. Wohltmann . . . Greifitzer . . . . . Wohltmann . . . Regent . . . . . . . . . Parnassia . . . . . . . Kleinspiegler . . } Silesia . . . . . . . . Pirola . . . . . . . . . . Pepo . . . . . . . . . . . Tuno . . . . . . . . . . . Weddigen . . . . . . . Centifolia . . . . . . . Admiranda . . . . . Thieles Riesen .. Laurus . . . . , . . . . Kartz v. Kameke Tannenberg . . . . . Geheimrat Appel Graf Dohna . . . Neue lndustrie . Modell . . . . . . . . Blficher . . . . . . .

/cOt

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weig weiB

weiB

weiB weig weiB

r o t

r o t

weiB weiB weiB rot

weiB weiB

r o t

weiB weiB weiB

70,3 321,2

70,9 332,8

55,3 343,2 76,7 353,6

74,2 338,8

68,2]389,6 67,4 385,2 45,4 272,0 62,2 327,6 48,1 300,8 39,5 235,2 42,3 293,6 56,6 298,0 82,1 430fl 65,7 332,0 53,8 283,2 5<2 291,2 68,7 352,0 60,8 281,6 65,2 3i5,2

22

17

14 21

19

17 16 23 11 17 23 14 10 18 27 11 13 23 19 26 ]

26

24

20 34

27

3O 32 27 3O 27 29 27 25 23 ' 33 I 3O 31 22 24 I 29

49 3

45 14

52 1~ 39

43 11

40 13 48 4 41 9 45 14 47 9 40 8 48 I 11 4 9 16 40 1~ 341 49 1~ 48 43 1~ 47 30 10

*) Superiorst~irke -- mittlerer Durchmesser tiber 0,035 ram. Primast~irke = mittlerer Durchmesser 0,035--0,022 ram. Sekundastftrke = mittlerer Durehmesser 0,021--0,0125 mm. Verlustst~irke -- mittlerer Durchmesser kleiner als 0,0125.

Mittlerer Durch- messer des St~trke-

kornes

gr6Bter kleinster mm mm

7

0,074 0,0032

0,0672 0,0016

0,0568 0,0024 0,07 0,0016

0,068 0,0024

0,076 0,0032 0,066 0,0016 0,062 0,0024 0,066 0,0016 0,066 0,0016 0,082 0,0016 0,08 0,0016 0,056 0,0024 0,086 G0024 0,085 0,0016 0,056 0,0024 0,062 0,0024 0,08 0,0016 0,0628 0,0016 0,074 0,0016

D i e Seed-Kar tof fe l , we lche sich w e g e n ihres i m a l l g e m e i n e n k l e inen

St~rkegehal tes f i ir die S t~ rke fabr ika t ion n ich t sonde r l i eh e igne t , l i e fe r t


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unter diesen Vertretern den h6chsten Prozentsatz an Primast~irke und ist in dieser Hinsicht wertvoller als die beiden anderen.

Tabelle 10 enth~ilt analoge Messungen yon E. P a r o w 1~) an 20 Kar- toffelsorten, welche auf dem Versuchsfeld der deutschen Kartoffelkultur- station in Rittmarshausen im Jahre 1921 angebaut waren.

Die Beurteilung einer Kartoffelsorte muB demnach sehr verschieden ausfallen, je nachdem ob man den Knollenertrag, St~irkeertrag oder die Ausbeute an Primaprodukten zugrunde legt.

Nachdem K . O . MOiler und R. L e h m a n n is) sowie L. L i n d e t und P. N o t t i n 11) im Prinzip ~ihnliche Beobachtungen gesammelt hatten, hat O. N e r l i n g mit seiner neuen auf S. 183 heschriebenen Methode vor kurzem 17) die gleiche Frage tiberpriift und die Erkenntnis best~itigt, dab die Gr6Benzusammensetzung der St~irke im grol3en und ganzen eine Sorteneigentiimlichkeit ist (Tabelle 11).

Die in der Tabelle 11 wiedergegebenen Messungen beziehen sich auf acht Proben aus den DLG.-Versuchen 1927 des Instituts for Pflanzenkrankheiten der PreuBischen Landeswirtschaftlichen Versuchs- und Forschungsanstalten in Landsberg a. d.W., auf neun Proben aus Sortenversuchen 1927 der Bayrischen Landessaatzuchtanstalt Weihen- stephan und auf acht Proben der Staatlichen Bayrischen Moorwirtschaft- stelle Karlshuld. Die Unterschiede in den St~trkekorngr613en verschiedener Soften sind in allen drei Vergleichsreihen ann{ihernd gleichgerich- tet. Besonders gut ist dies an vier in allen Reihen vorhandenen Sorten: Parnassia, Industrie, Deodara und Preul3en, zu verfolgen, welche hinsichtlich ihrer St~irkekorngr6Be stets in der angefiihrten Reihenfolge stehen.

Der relative Gehalt an St/irkek6rnern gewisser Gr6Be ist so weit sortentypisch, dab man nach O. N e r l i n g zwischen den Kartoffelst~trken, welche aus derselben, jedoch an verschiedenen Anbauorten gesammelten St~trkesorte bestehen, keine wesentlichen Unterschiede findet.

Der Grund fiir diese Regelm~il3igkeiten l~iBt sich heute allerdings noch nicht angeben. Wir wissen nicht, ob die St~irkekorngr6Be genetisch bedingt ist, oder ob sie eine Folgeerscheinung beliebiger anderer Fak- toren ist, welche wieder genetisch oder physiologisch bedingt sind, wie z.B. St~irkegehalt, sortentypische oder durch den Reifezustand und die Ern~ihrungsverh~tltnisse bestimmte Knollengr6Be.

�9 Aul3er der Gr6Be wechselt mit der Kartoffelvariet~tt auch die Gestalt der St~trkek6rner. So haben die St~irkek~Srner der Bliicher-Kartoffel eine langgestreckte, fast zylindrische Form, die Tannenberg-Kartoffel hat un- gew6hnlich grol3e elliptische K6rner, bei der Tunokartoffel fal len die


bauchigen Formen auf, und die Weddingsorte hat viel eif6rmigc kleine K6rner (E. Parow'~'a). Von diesen Gesichtspunkten aus ergeben sich fiir die KartoffelzSchtung zahlreiche neue Aufgaben; im allgemeinen wird man durch-passende Kreuzungen und Auswahl sowohl den St~irkeertrag als auch den Ertrag an groBen K6rnern zu steigern suchen.

b) K o r n g r 6 B e u n d R e i f e de r K a r t o f f e l .

In dcr Periode, in welcher die Kartoffel heranreift, wachsen tats~ich- lich auch die St~irkek6rner. Die in Tabelle 12 wiedergegebenen Messun- gcn O. Saa r e s :u) beziehen sich auf vier Kartoffelsorten, welche im Jahre 18•;'1 geerntet worden sind. Das GroBenmaximum war zwischen dem 3. und 17. September erreicht.

T a b c l l e 12.

M i t t l e r e K o r n g r 6 B e u n d R e i f e p e r i o d e n .

Von 100 St~irkek6rnern hatten einen mittleren Durchmesser in Mikromillimeter

Seed Daber Champion Redskin, Alourbal ]Datum

6. August 18. August 20. August 27. August

3. Septbr. 10. Septbr. 17. Septbr. 24. Septbr.

1. Oktbr.

19 21 28 29 31 30 34 ! 34 34

24 24 26 24 23 24 21 32 23

57 14 55 17 46 18 47 20, 46 22 46 22 45 21 43 23 43 23

22 24 23 25 28 27 25 27

61 15 23 61 19 19 58 24 22 57 24 33 53 24 25 50 26 25 52 26 26 52 26125 50 - - - -

62 12 62 20 54, 27 53 23 51 25 491 26 48 26 49 25 - - 28

27 61 24 56 22 55 24 53 27 48 27 47 27 47 30 45 27 45

Zu einem prinzipiell gleichen Ergebnis sind L. L i n d e t und P. N o t - t in n) und K. O. M i i l l e r und R. L e h m a n n 15) gekommen. Letztere betonten ausdriicklich, dab gerade die dutch die Reife und Erntezeit bedingten Ver~inderungen hinsichtlich der Gr6Benausbildung der KSrner groBen Schwankungen und Unregelm~iBigkeiten ausgesetzt sin& Die Ursache daftir diirfte in der dutch das Wetter und dutch sonstige yon Tag zu Tag wechselnde Vegetationsbedingungen zu suchen sein.

Auch die besonders exakten Messungen yon O. N e r l i n g iv) lassen erkennen, dab die sp~it geernteten Kartoffeln relativ am reichsten an groBen Starkek6rnern sind (Tabelle 13).

Samec, Die neueren Ergebnisse de~ Stfirkeforschung VII " 2 0 ~

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~04 KoUoid-Beihefte Band 54, Heft 5--6

c) K o r n g r S B e u n d K n o l l e n g r 6 B e .

Ein G r u n d dafiir liegt wohl in der von O. N e r l i n g ,7) beobachte ten Symbasie zwischen der Gr6Be der St~trkek6rner und der Gr6Be der Kar- toffelknolle. Die in der Tabelle 14 wiedergegebenenMessungen beziehen sich auf je zwei Sort ierungen der Kartoffelsor ten Citrus, Edel t raut und Wohl tmann . Man sieht durchaus sehr betr~chtliche Unterschiede. W a r u m die groBen Knol len mehr groBk6rnige St~irke ftihren als die kleinen, steht nicht einwandfrei lest. Vielleicht spielt das quanti tat ive Verh~ltnis y o n Rinde zu Mark oder y o n Gef~Bbiindelring zu Mark, welches in verschiedenen Knol lengr6Ben verschieden ist, eine ausschlaggebende Rolle.

T a b e l l e 14.

K o r n g r 6 B e u n d K n o l l e n g r 6 g e .

Sorte Knollen- gewicht

Citrus . . . . . . . . 155 g 101 g 50 g 9g

129 g 58 g 19 g

Edeltraut . . . . 130 g 52 g 14 g

214 g 136 g 56 g 16 g

Wohltmann .. 116 g 50 g 16 g 6g

145 g 15 g 6g

1 / 2 1 3 1 4 ! 5 Gewichtsanteile __ ~ Cha-

-[ rakt. < 10# < 20/, ]21--40/, > 40/* ]> 60/*] Dutch-

m e s s e l 7

I % % % % % ,

0,9 0,8

0,7

0,7

0,5

0,5 0,6

1,0

2,5 0,8 2,0 3,0

10,2 9,8

12,5 20,5 8,5

10,2 11,7

8,4 12,5 22,0 6,0 7,8

12,0 16,8

10,3 14,2 17,5 28,5 11,2 22,0 29,0

36,2 43,5 46,5 53,5 34,5 38,0 47,0

38,3 48,8 56,3 34,8 39,8 49,0 55,3

46,0 48,5 51,0 62,0 4<0 59,0 61,5

52,6 46,7 9,0 41,0 26,0 57,0 51,8 41,3

53,3 38,7 21,7 59,2 52,4 39,0 27,9

43,7 37,3 31,5 9,5

42,8 19,0 9,5

L0,0

2,8

9,3 6,4 1,0

L2,0 4,5 1,5

,)1,5 L3,0 4,2 4,0

7,8 2,8 0,9

6,5

41,0 40,0 37,0 33,0 42,4 40,5 37,0

42,0 36,8 30,5 46,5 43,3 36,9 33,8

39,0 35,9 32,9 27,4 38,4 29,7 26,5

7 } s _ Mittl. Mittl.

Dutch- Mill.- messcr / Korn-

i gcw. # mg

19,5 20,0 19,5 16,6 21,0

"20,5 20,0

21,5 20,0 16,0 22,0 20,8 20,0 16,0

19,8 18,5 18,0 15,0 19,5 16,0 14,5

10,0 9,5 8,5 5,5

11,5 10,5 8,8

12,5 9,0 4,9

13,5 11,2 9,0 5,5

9,5 7,5 7,0 3,5 9,0 4,8 3,7

d) K o r n g r 6 B e u n d A n b a u o r t .

Bei ein und ders~lben Kartoffelsorte ist die Gr6Benausbi ldung der St~irkek6rner in wei tem MaBe auch v o m A n b a u o r t abMngig . Nach

Samec, Die neueren Ergebnisse der St~rkeforschung VII 205

Tabelle 11 sind die Unterschiede durchaus bedeutend. Wichtig ist die Beobachtung, dab die beeinflussende Wirkung irgendeines Anbauortes fiir a11e gepri~ften Sorten gleichsinnig ist. Am'Moorboden findet man all- gemein bedeutend kleink6rnigere St/irke als am Mineralboden.

e) S o n s t i g e Einf l t i s se .

Die einmal erzielte Korngr6Be ver~ir~dert sich beim Lagern der Kar- toffelknollen nicht. Dieser Umstand ist einigermaBen fiberraschend, da doch die ganze Lagerzeit hindurch in den Knollen Atmung stattfindet und St~irke zu Zucker abgebaut wird, ebenso wie bei der Keimung St~irke verzuckert wird (O. Ner l ing ) .

Auch kurze Zeit wirkender Frost ver~ndert die GrSBe der St~irke- k6rner nicht.

w 2. DieDichte. a9) In neuester Zeit wurde auch die Dichte der St~rke neu bestimmt.

B u n s u k e T a k e i a) land nach der Methode durch v611ige Evakuierung fiir Reisst~rke den Wert 1,646, s gereinigte Kaztoffelst/irke 1,650. Es sind dies die h6chsten bisher beobachteten Werte.

w 3. Glanz, Farbe, Aussehen. Die Kriterien ,,Farbe", ,,Aussehen" und ,,Glanz" yon St~irkemehlen

werden analytisch in enger Verbindung miteinander behandelt, so daB die erhebliche Verschiedenheit der Begriffe vielfach nicht mehr geniigend klar heraustritt. A, P. S c hu lz 23) hat versucht, diese Begriffe durch folgende tOberlegung zu definieren. F/Jr die Gesamterscheinung einer Stiirke- oberfl~iche ist die Vielheit yon mehroder weniger gleichartigen Einzel- individuen maBgebend, so dab zur Erkl/irung der Ph~nomene ein Einzel- st~irkekorn herangezogen werden muB. Dieses ist bei starker Vergr6Be- rung einer kleinen mattierten Glaskugel Vergleichbar. Eine leicht mattierte Oberfl~iche zeigt zwei s das Auge deutlich verschiedene optische Effekte. Aus einiger Entfernung gegen einen dunklen Grund betrachtet, zeigt sie einen hellen gleichm5Bigen Schimmer, welcher durch die diffuse Riickstrahlung des Lichtes entsteht, anderseits gibt es harte Glanzlichter. Die riesige Zahl der K6rnchen, welche sich in einer OberflSche des St/irkemehles vorfindet, gibt diese Erscheinung vielfach wieder. Die an solch einer Fl~iche zu beobachtende Helligkeit oder WeiBe h~ingt yon der Menge des auffallenden Lichtes ab und ist am gr6Bten, wenn das Auge des Beschauers ungef~ihr arts tier Lichtrichtung senkrecht auf die Gesamt- fl~iche blickt. Neben dieser eigentlichen Matthelligkeit tritt zus~itzlich und rnit praktisch gleicher Einwirkung noch ein gewisser Restglanz auf.


Glaskugeln, welchen ins Riesenhafte vergr6gerte St/irkek6rner vergleichbar sind, zeigen an einzelnen Stellen Glanzlichter, welche an genau definierten Stellen ezscheinen. Liegen die Kugeln eng gepackt, wie es an glattgestrichenen Stfirkeoberflfichen der Fall ist, so mug es vorkommen, dab in bestimmten Stellungen der St~irkeoberfl~iche zum Licht und zum Beschauer ganze nebeneinanderliegende Gruppen yon K6rnchen gegen- seitig die hellen Reflexe verdecken, doch k6nnen dutch eine geringe Drehung die Reflexe auftauchen und die benachbarten Gzuppen aufhellen. An Stfirkek6rnern, welche nut eine gering e Mattierung besitzen (m~m k6nnte sie glasig nennen), ist die Auswirkung der hellen Glanzlichter vorwiegend. Es sind dies die guten Qualit/iten, welche rasch durch den Fabrikationsgang durchgegangen sind. Lfinger behandelte St/irke- k6rner besitzen - - besonders nach chemischen Vorbehandlungen - - eine st/irkere Mattierung; das Korn ist undurchsichtig, die Glanzlichter fehlen, es gibt eine iiberwiegend diffuse ,,Weige". Solche K6rner werden kreidig genannt. Viel starker als die Glanzlichter wirkt sich jedoch der Umstand aus, dab jedes St~irkekorn eine Sammellinse darstellt, welche das hinter ihr liegende Gebiet vergr6gert wiedergibt. Dieses kann als Schatten einer Nachbarkugel dunke!, als Glanzlicht oder Brennpunkt anderer K6rner abet hell sein. Solche Erscheinungen wechseln pl6tzlich beim Drehen oder Neigen der F1/iche. Sie sind das, was man als , ,Glanz" oder ,,LiJster" der Stfirke bezeichnet. Es gibt mehrere Lagen, in welchen die gleiche Fl~iche aufgl/inzt oder dunkel erscheint, so dag man zur Charakterisierung des Glanzes den ,,Glanzwinkel" festzulegen h~tte. Nur bei jenen St~irken, bei welchen ein solcher zu beobachten ist, kann man yon ,,Glanz" oder ,,Liister" sprechen.

An kugeligen Gebilden macht sich auger den geschilderten Glanz- lichtern noch eine Unzahl ganz kleiner Glanzlichter - - sie sollen Glanz- lichter zweiter Ordnung genannt werden - - bemerkbar. Verschwindet beim Drehen der St~irkeflfiche ein solches Glanzlicht zweiter Ordnung, so tritt sehr wahrscheinlich ein ~hnliches in Erscheinung, so dab jedes Kfigelchen st~ndig mit einer grogen Zahl solcher Reflexe fibers~it ist und sich das Gesamtbild nicht ~ndert. S c h u l z nermt diese optische Wirkung ,,Restglanz" und hfilt ihn ffir identisch mit dem erwfihnten Mattglanz, welcher der ffir die helle best~indige Weil3e verantwortliche Faktor ist. Da die Dichte der trockenen Stfirke gr6ger ist als die der feuchten (!,535 gegen 1,475), ist die Reflexion in beiden F~llen verschieden. Bei der Be- urteilung des Glanzes wird man daher Sorge tragen miissen, dab man lufttrockene Stfirken nach M6glichkeit mit gleichem Feuchtigkeitsgehalt betrachtet. Die Farben der Stfirkemuster sind hingegen in feuchtem Zu-

Samec, Die neueren Etgebnisse der St~irkefor~chung VII 207

stande besser wahrnehmbar. Der Begriff Aussehen ist yon den beiden anderen nicht zu trennen. In ihm steekt als charakteristisch die Beurtei- lung der Helligkeit in der Aufsicht und - - besonders wichtig - - in der Durehsicht. Auch dieses Kriterium sollte vorteilhafterweise an feuehter St~irke verfolgt werden.

Die Farbe der St~irke soll grunds~tzlich weiB sein, doch sind zeit- weise ganz geringe Abweichungen davon im Handel beliebt. Eine Zeit- lang wurde ein Stich ins Bl~iuliche, dann ein soleher ins Gelbliche bevor- zugt. Ist die Farbe deutlich gelblich, br~iunlich oder grau, verliert die St~irke an Wert. Solche T6ne stammen teilweise yon schlechtem eisen- oder tonhaltigem Wasser, teilweise yon einer H~ufung kleiner K6rner, teilweise wurden sie durch mangelhaften Luftwechsel in der Trocknerei bedingta2).

Zur Farbenpriifung wird gew6hnlich das St/irkemuster am besten auf blaues Papier ausgebreitet und glattgestrichen.

Um feinere Nuancen wahrzunehmen, konstruierte A. F o r n e t 5) den nachstehend beschriebenen Apparat. Er besteht im wesentlichen aus einem rechteckigenBlechkasten, dessen oberer, gr6Berer Teil durch diinne Querwfinde je nach seiner Gr6Be in vier oder acht gleich groBe F~cher geteilt ist, w/ihrend der untere nut einige Millimeter hohe Teil keine Querw~nde besitzt. Zwischen dem unteren und dem oberen Teil geht ein scharfes Messer in einen Schlitz. Bei der Bestimmung der Unter- schiede feiner Farbnuancen bei St~irke usw. wird folgendermaBen ver- fahren: Mittels eines Einfiilltrichters, der auf die einzelnen Abteilungen gesetzt wird, werden die zu vergleichenden St~irkeproben durch Heraus- ziehen seines Bodens, der zugleich den Griff bildet, auf den Apparat gebracht, um sodann mittels eines Stempelk6rpers, der in die einzelnen Fficher genau hineinpaBt, zu festen Mehls~iulen gepreBt zu werden. Als- dann wird das Messer, atif welchem die gepreBten: St~ifkeproben stehen, herausgezogen, und durch einen Druck auf den Stempelk6rper werden die Proben auf die Unterlage des ganzen Apparates gebracht. Darauf wird das Messer wieder hineingesteckt und der Apparat yon der Unter- lage abgehoben. Die Proben liegen dann in gleicher H6he, Festigkeit und Begrenzung, scharf aneinandergep~eBt, auf der "Unterlage und k6nnen sehr leicht miteinander verglichen werden.

In der Folge sind verschiedene Apparate, mit deren Hilfe man den WeiBgehalt an Waren zahlenm~iBig bestimmen kann, auf ihre Verwert- barkeit fiir die Priifung der Kartoffelst~irke erprobt worden. Sie ef- wiesen sich als mehr oder weniger unbrauchbar, da die MeBergebnisse


und Unterschiede meist innerhalb der Ablesegenauigke!t der betreffen.den

Apparate liegen. A. P a r l o w is) hat dann auf ein Ger~it hingewiesen, welches die

Farbenpr~ifung der St~irke unabh~ingig vom menschlichen Auge auf elektrischem Wege erm6glichen soilte. Gewisse UnzuI~nglichkeiten des ersten Apparates wurden in der Forschungsanstalt ffir St~rkefabrikation in Zusammenarbeit mit G. L a n g e * ) behoben; es resultierte eine Einrich- tung, wie sie yon G. S t e i n h o f f 2s) in der endgiiltigen Form beschrieben wurde (Fig. 3 und 4). Als MeBorgan dient eine neuartige Photozelle, deren Strom mit einem Mikroamperemeter gemessen wird. Seine Skala ist direkt in Lux geeicht. Die Zelle befindet sich in einem Geh/iuse mit

Fig. 3. Elektrische MeBzelle fiir Fig. 4. MeBvotrichtung fiir die die Farbenbeurteilung der St~trke. Farbenbeurteilung der St~irke.

zwei AnschluBklemmen und einer AnschluBschnur f~ir die Taschen- lampenbirne, welche oberhalb der Zelle sitzt, so daB die Strahlung durch eine zentrale Offnung der Zelle hindurchtritt und an der zu messenden Oberfl~che reflektiert wird. Der Oberfl~ichenbeschaffenheit entspricht die Intensit/it der reflektierten Strahlung und damit der Photostrom. Der Reflexionsmesser ist in einen Sockel eingebaut, so daB man mit Hilfe einer Kiivette Messungen an trockener oder feuchter St~rke vor- nehmen kann. Dutch Auseinanderziehen der gerade s die Bestimmung der St~rke in Frage kommenden Skalenteile des Galvanometers kann eine besondere Genauigkeit erreicht werden.

Die Ausfiihrung der Bestimmung gestaltet sich dann kurz wie s Man schfittet zun~ichst eine etwa 1 cm hohe Schicht der Standardst~irke in die Kfivette (b 6). Dann setzt man das Gl~ischen saint Inhalt bei der Messung yon Glanz direkt, bei der Messung der Farbe nach vollst~n- diger Durchfeuchtung dutch AufgieBen yon etwas Wasser und Ab-

*) Lichtelektrischer Reflexions- und Beleuchtungsmesser, zu erhalten bei der Firma Paul Altmann AG. Berlin.


warten, bis die St~irke vollst~indig.durchdrungen ist, auf den passenden Einschnitt im Sockel des Reflexionsmessers und bedeckt die Kiivette mi t dem beigegebenen Deckel (b 7). Nun verbindet man die Zuleitungs- schniire mit eine m 4-Volt-Akkumulator und stelh nach etwa I Minute den Drehknopf des Galvanometers auf 100 ein. Hierauf wird an Stelle des Standardmusters jetzt ein auf gleiche Weise vorbereitetes Muster des zu messenden Mehles gesetzt und wiederum nach etwa I Minute der Ausschlag am Galvanometer abgelesen. Die Differenz bei der Ab- lesung ist ein MaB fiir die Glanz- bzw. Helligkeitsuntersuchung beider Muster.

Die Farbe von Kartoffelst~rke l~igt sich nut im feuchten Zustand messen, da andernfalls die verschiedenartigen Glanzeffekte ein vollkommen falsches Bild vort~uschen. Diese Durchfeuchtung der einzelnen Proben 1~i13t sich in der dem Apparat beigegebenen Kiivette leicht er- zielen. Die so durch Reflexion gemessenen Helligkeitsunterschiede der einzelnen St~irken entsprechen dabei vollkommen den Eindriicken des menschfichen Auges. Bei der Messung einer grogen Reihe yon St~irken konnte man folgende Unterschiede feststellen: Der Zeigerausschlag lag bei Einstellung der besten St~irke auf 100, fiir Hochfeinmehle zwischen 100 und 95, fiir Superior zwischen 98 und 97 und fiir Prima um 96. Fiir viele F~ille diirften diese Werte schon vollkommen ausreichen, da sie, wie nochmals betont sei, durchaus mit den Wahrnehmungen des menschlichen Auges iibereinstimmen.

Fiir genaue Messungen und fiir die Farb- und Qualit~itsbestimmung an Hand des abgelesenen Zeigerausschlages des Galvanometers reichen diese Zahlen jedoch noch nicht aus. Man kann hier auf einfache Weise dadurch weiterkommen, dab man nicht das reflektierte, sondern das durchfallende Licht zur Messung benutzt. Da zu diesem Zweck eine festgelegte Schichtdicke der zu messenden Kartoffelst~trke notig ist, ist dem Apparat eine Spezialkiivette (a 5) beigegeben, die das Arbeiten sehr erleichtert.

Zur Ausfiihrung einer Bestimmung fiilh man das Gl~ischen zunSchst mit einem Standardmuster, driickt mit einer Glasplatte glatt und feuchtet durch Aufspritzen yon Wasser aus einer Tropfpipette gut durch, sorgt dutch nochmaliges Auflegen des beigegebenen AbschluBgl~ischens far eine glatte Oberfl~che und nimmt die Messung genau so vor, wie es vor- her schon beschrieben wurde, wobei lediglich an Stelle des Deckels (b 7) die Beleuchtungseinrichtung (a 4) Verwendung findet. Letztere wird ebenfalls an den 4-Volt-Akkumulator angeschlossen. Eine Beleuchtung yon unten ist in diesem Falle nicht nStig.

210 Kolloid-Beihefte Band 54, Heft 5---6"

Auf diese Weise erhielt man t[fir die Helligkeitsunterschiede der einzelnen Kartoffelst~irken GalvanometerausschlSge, die fiir

Hochfein zwischen 100 und 95, fiir

Superior ,, 95 ,, 90 und fiir Prima ,, 90 ,, 80

lagen. Die so erhaltenen Zahlen entsprechen vollkommen den Beobach- tungen mit dem bloBen Auge. Es sei besonders hervorgehoben, dab die

einzelnen Ablesungen in jedem Fall eindeutig und leicht ablesbar sind, besonders da die Galvanometerskala in den vorliegenden Messungs- bereichen sehr weit auseinandergezogen ist und Ablesungen noch auf Bruchteile gestattet.

w 4. Die Doppelbrechung. A. Mathematisehe Grundlagen.

Wenn auch Sffirkek6rner seit den grundlegenden Arbeiten yon C. N~igeli 1~) unz~thlige Male im Polarisationsmikrosko p untersucht worden sind, ist ihre Doppelbrechung bis in die letzte Zeit hie quantitativ

gemessen worden, und aus diesem Grunde konnte man auch fiber die Natur der Doppelbrechung nichts Definitives aussagen. Vor kurzem wurde das Problem yon A. F r e y - W y B l i n g 7) auf die nachstehend be-

schriebene Art gel6st.

Bei planparallelen Platten berechnet man die Doppelbrechung n a -- no bekanntlich dutch die Formel

F n a - - n o = - 1 " )

S

in welcher F der Gangunterschied im Polarisationsmikroskop, s die Dicke

der Platte bedeutet.

Um bei der St~irke die in jedem Punkte des StSrkekorns verschiedenen Gangunterschiede und verschiedenen Dicken zu berechnen, nahm A. F r e y - W y g l i n g ffir die St~irke den Fall eines kugeligen SpMriten

mit submikroskopischer Struktur an und versuchte, die Gr6Be des Gang- unterschiedes ~ihnlich zu berechnen, wie dies yon R. S. B e a r und F. O. S c h m i t t 1) fiir markhaltige Nerven geschehen ist. Wir entnehmen der

Arbeit von F r e y - W y B l i n g folgende Absehnitte:

,,Eine Sph~tritenkugel verNilt sich wie ein optisch einaehsiger K6rper, bei dem die optische Achse radial verl~tuft. Wit bezeichnen das BrechungsvermOgen in Richtung der optischen Achse mit na und dasjenige senkrecht dazu mit n 0. Da die St~rkek6mer optisch positive SpNirite sind, entspricht nadem gr6gten Breehungsverm6gen des Komes, w~hrend die Richtung des kleinsten Brechungsverm6gens n o tangential verl~iuft.

*) Fortlaufende Nummer wie im Original.


Wit k6nnen uns das St~irkekorn zerlegt denken in lauter kleinste, optisch einachsige Kegel, deren Indikatrix in Fig. 5 eingezeichnet ist. Stellen wir uns nun einen Liehtstrahl vor, der das St~trkekorn dutchsetzt , so wird dieser nach den Gesetzen der Kristalloptik in zwei linear-polarisierte Strahlen zerlegt, yon denen der eine, der nach n o schwingt, als ordentlicher Strahl bezeichnet wird. E r trifft auf seinem ganzen Wege den gleieher* Brechungsindex n o an und setzt sich daher mit gleichf6rmiger Geschwindigkeit dutch das Korn hindurch fort. Anders verh~ilt es sich mit dem senkrecht dazu sehwingenden auBerordentliehen oder extraordin~iren Strahl. Dieser trifft bei seiner For tbewegung durch das St~irkekorn auf st~indig wechselnde Breehungsverh~ilmisse. Der ffir ihn maB- gebende Brechungsindex n o entspricht der groBen Achse des elliptischen Schnittes senkrecht zur Lichtfortpflanzungsrichtung dureh die in den verschieden geneigten Elementar- kegeln wirksame Indikatrix (Fig. 5 und 6). Beim Eintrit t des Strahles ist n o wesentlich kleiner als na, steigt jedoch bis zum Hauptschnitt dutch die Kugel, wo der Lichtstrahl die Achse der Elementarkegel senkrecht schneider, auf na an und nimmt dann his zum Austritt aus dem St~irkekorn wieder symmetrisch ab." Der ffir den extraordin~iren Strahl mal3gebende Brechungsindex ne kann ftir jede Lage der Elementarkegel berechnet werden nach der Gleichung des Radiusvektors einer Ellipse

1 c o s 2 W s in 2

Hierbei bedeuten na und n o die beiden Hauptachsen der Ellipse und q~ den Winkel, welehen ne mit der groBen Ellipsenachse na (oder, was gleichbedeutend ist, die Strahlen- r ichtung mit der kleinen Ellipsenaehse no) einschliel3t (siehe Fig. 7). Dureh Umformung und Ausdividieren des erhaltenen Bruehes ergibt sieh

n ~ = n a e o s ~ + + ~ �9 2 n 5 sm W. 3 e

Um ne zu erhalten, mul3 aus diesem Ausdruck die Wurzel gezogen werden. Hierzu klammern wit n a aus

n~ = na (c~ § ~nisin2w ) 3a I 1 a

und setzen nach dem Beispiel yon B e a r und S c h m i t t

n~ = 1 --Q. 4 na

Da n~ und na nur sehr wenig voneinander verschieden sind, ist Q eine kleine Zahl. Wenn man daher aus (4) die Wurzel zieht und das Binom zu einer Reihe entwickelt, kann man in erster N~therung alle Glieder mit Q~ und h6heren Potenzen vernachl~issigen:

nan~ -~ (1 - - e) �89 = (1 - - �89 . . . . . ) q =- 2(1 - - ~aa) n~ " 5

Wir ffihren nun in 3a Q ein, ziehen die W u r z d und ersetzen schliefilich t~ durch 5:

n~ = n~ (1 - - sinew) e

n e = n a (1 .-- �89 Q sin "2 cp . . . . ) 6

ne ~- na - - (na - - no) sin2 W.

Hiermit haben wir einen Ausdruck ffir n e gefunden, der in einfacherWeise angibt ,wievid dieser Brechungsindex in Funktion des Winkels ~ kleiner als na ist. Mit Hilfe von 6 k6nnen wir nun naeh 1 ffir jeden der vom Lichtstrahl dutchsetzten Elementarkegel den Gangunterschied angeben. Er betr~,gt

d F = (n e - - no) d s = (n a - - no) cos ~ q- �9 d s. 7

14

9,12 Kolloid-Beihefte Band 54, Heft 5--6

Um diese Gleichung integrieren zu k6nnen, mfissen wir von den beiden variablen Gr6Ben cp und s die eine eliminieren. Hierzu ftihren wir Polarkoordinaten ein und bezeichnen mit R den Radius der Kugel, mit r 0 den Normalabstand des Lichtstrahles yore Kugel- mittelpunkt und mit r den veriinderliehen Abstand irgendeines Punktes des Lichtweges yore Kugelmittelpunkt (siehe Fig. 8). Zu r geh6rt der variable Winkel q~ und zu R der maximale Winkel ~0. Aus Fig. 9 folgt nun, dab

r 0 COS 9) = �9

r 8 cos ~ . d s = r . de .

Dutch Multiplikation dieser beidela Gleichungen miteinander erhiilt man einen einfachen Ausdruck ffir cos2~ und kann ihn in 7 einsetzen. Es ergibt sich eine sehr leicht integrier- bare Gleichung; die Integrierung hat fiber das Intervall ~i0 his + (P zu erfolgen.

= ] ' ( n a " no) r 0 �9 dq0 = (na-- n0) r 0 �9 F 2~. -q~

De/a Winkel _~ mfissen wir in BogenmaB einsetzen und benfitzen hierzu den arc cos % da cos 9 dutch 8 gegeben ist. Der Gangunterschied an einer beliebigen Stelle des kugeligen Stiirkekorns betriigt daher

r 0 /" ---- (n a -- no) r 0 �9 2 arc cos ~ . 9

In dieser Formel bedeuten na n o die gesucbte Doppelbrechung des Stiirkekomes und r 0 den Abstand der Stelle vom Kornmittelpunkt, an welcher der Gangunterschied ge- messenycorden ist. Um yon der absoluten GrOBe der Stiirkek6rner unabh~ingig zu werden, kann man jede Stelle auf der Proiektion der Sphiiritkugeln dutch das Verhiiltnis r0/R charakterisieren. Nach dem Vorgehen yon Bear und S c h m i t t liii3t sich dann die Ab- b~ingigkeit des Gangunterschiedes / ' in Funktion yon r0/R darstellen:

F r~ �9 2 arc cos r~ (n a - - no) R R R

Auf der linken Seite dieser Gleichung sind die beiden Gr6Ben im Nenner ffir eine gegebene Sphiirokugel konstant, so dab man den Gangunterschied graphisch gegen r0/R auftragen kann. Dies ist in Fig. 10 geschehen. Man erkennt aus dieser Abbildung, dab der Gangunterschied yore Rande eines St~rkekorns gegen den Kornmittelpunkt zuerst steil ansteigt, dann ein Maximum durchliiuft und schlieBlich gegen das Hilum wieder

Tabe l l e 15. A b h i i n g i g k e i t des G a n g u n t e r s c h i e d e s f ' v o n r0 (berechne t ) .

r o

R

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,652 0,7 0,8 0,9 1,0

r 0 a1"C COS

1,571 1,471 1,370 1,266 1,159 1,047 0,927 0,860 O,796 0,643 0,451 0,000

/ ,

(n a - - no) R

0,000 0,294 0,548 0,760 0,927 1,047 1,113 1,122 1,115 1,029 0,812 0,000

m a x

Samec, Die neueren Ergebnisse der St~irkeforschung u 213

abf'~lt. Der Mittelpunkt der Sph/irokugel selbst ist isotrop, da man ja an jener Stelle in Richtung der optischen Achse der Elementarkegel beobachtet.

Tabelle 15 zeigt die genauen Werte, die der Kurve yon Fig. 10 zugrunde liegen. Man erkcnnt, dab das Maximum des Gangunterschiedes zwischen den Werten yon r0/R

- - 0,6 und 0,7 liegt. Reehnet man das Maximum genau aus, so erh~lt man r0/R = 0,652, woraus sich crgibt: ir,ma x Fmax

na -- no = i:i22-:-R = 0~561. D" 10

Hiermit ist die Doppelbrechung einer Sph~iritkugel dutch lcicht meBbare Gr6Ben gegeben./~max ist der maximale Gangunterschied, der mit einem geeigneten Kompen- sator in einem kugeligen St~irkekorn gemessen werden kann, und R ist tier Radius der Kugel. Der maximale Gangunterschied tritt ungef~ihr im Abstand e/zR vom Kugel- zentrum auf. Beim Kompensieren muB man also erwarten, dab sich der Kompensations- streifen mit ciner gewissen Geschwindigkeit vom Rande des St~irkekorns gegen innen und mit doppelt so groBer Geschwindigkeit yore Zentrum nach auflen bewegt. Im Ab- stand 0,652 R miissen sie sich trcffen, worauf der maxima]e Gangunterschied _F'ma x am Kompensator abgelesen wcrden kann.

Zum besseren Vergleich mit der allgemeinen Doppelbrechungsformel 1 ffir plan- parallele anisotrope Schichten ist in 10 an Stelle des Kugelradius R noch der Kugel- durchmesser D eingeffihrt. Man erkennt dann, dab die Doppelbrechung einer Kugel mit submikroskopischer Sph~,ritenstruktur nut halb so groB ist, wic sic bei kritikloser Anwendung der Formel 1 erhalten wtirde. Die in Formel 10 gegebenen GrSflen 1,122 bzw. 0,561 sind generelle Konstamen ftir doppelbrechende Kugeln mit Sph/iritenstruktur."

o.S~r, a.o. Str.

"e

Fig. 5. Zerlegung der Kugel mit Sph~iritenstruktur in optisch einachsige Elementarkegel. n a Bre- chungsindex in Richtung der 0pti- schen Achse, n o Brechungsindex ftir den ordentlichen Strahl (senkrecht mar optischen Achse), n e Bre- chungsindex ftir den auflerordent-

lichen Strahl.

Fig. 6. Brechungsverh~iltnisse fSr den ordentlichen (o. Str.) und den auBerordent- lichen Strahl (a. o. Str.) beim Durchqueren der Sph/iritenkugel. In der linken Kugel- h~ilfte sind die Verh~iltnisse ftir den ordentlichen, rechts dagegen ftir den auBerordent- lichen Strahl dargestellt; in Tat und Wahr- heit muB man sich bei beiden eingezeichne- ten Wegen beide Strahlen mit senkrecht zueinander stehenden Schwingungsebenen

vorstellen (vgl. Figur 5).

14"


und n o mit " Winkcls (p / (siehc 2).

~ ? ~ s Fig. 8. Darstellung der Gr613en r0, r (veranderlich), Rqv (ver/inderlich)

Fig. 9. und q~. Die Beziehung zwischen ds und dq~.

F r.o-,0m ~.2

O.8 �9 I

0.6.

o.,,- \ / 1 02. ~d ',- \ q ; / ~,"~' I

/ .2 , -o.8 -o.6 -o.~ -o.'2 o o.~ o.i o.6 o.s ~

Fig. 10. Abh~ingigkcit des Gangunterschiedes f ' yon r U (siehe Tabelle 15) Hi .= Hilium, Krd = Komtand.

Die Able i tung der Formel 10 fuBt auf der vcrc infachten Annahme ,

dab bei der D u r c h q u e r u n g der Kuge l der ordent l iche und augerorden t -

fiche Strahl den gleichen \Veg zurt icklegten. Dies ist bei St i i rkek6rnern

Samec, Die neueren Ergebnisse der St~rkeforschung VII ~15

nicht der Fall; bei ihnen kommt besonders noch die Schichtung kompli- zierend in Frage. Trotzdem gentigt die erhaltene Formel fiir die St~irkeforschung einstweilen vollkommen.

B. Messung der Doppelbrechung.

Die vorliegend entwickelte Formel erm6glicht die Berechnung der Doppelbrechung einer Kugel. Die St~irkek6rner sind aber mit wenigen Ausnahmen abgeplattet oder exzentrisch. An den letzteren kann man jedoch Messungen durchftihren, wenn man den Gangunterschied bloB in jenem Quadranten verfolgt, in welchem das Kornzentrum liegt, da dort die St~irkek6rner tiber einem Bogen yon etwa 900 kreisrund erscheinen. Zwischen gekreuzten Nikols stehen in jenem Quadranten die beiden

Fig. lla. Sph~iritenkreuz im exzen- Fig. l lb. Der maximale Gangunterschied trischen St~irkekorn. F m a x des viertdkreisf6rmigen Quadranten

ist kompensiert.

Arme des schwarzen Sph~tritenkreuzes senkrecht aufeinander und ver- laufen gerade, wenn man die lange Achse des Kornes in die 450-Stellung bringt (Fig. 11).

In diesem Falle kann das betreffende St~irkekorn zur Messung verwendet werden.

,,Man bestimmt hierzu den Radius (R in Fig. l l a ) mit dem Okular- mikrometer und kompensiert den viertelkreisf6rmigen Quadranten. Man sieht dann den Kompensationsstreifen vom Hilum her schnell nach auBen riicken, wiihrend er yon der Kornoberfliiche nur langsam nach innen kriecht. Vorerst bleibt im Abstand 2/a R vom Hilum ein helles Inselchen, und man muB nun kompensieren, bis diese Insel schwarz wird. Die Er- scheinung wird dadurch kompliziert, dab wiihrend der Kompensation das schwarze Sph~tritenkreuz verschwindet, weil auf diese Weise durch Ausl6schung bedingte schwarze Stellen (Sph~iritenkreuz) nicht mit durch Kompensation erzeugten schwarzen Stellen verwechselt werden k6nnen."


,,Ein kompensiertes Korn ist in Fig. 11b dargestellt. Die beiden Quadranten in Substraktionsstellung sind dunkel geworden, und bei richtiger 45~ des Kornes miissen die Achsen der beiclen keil- f6rmigen Schatten miteinander eine Gerade bilden. Stehen sie unter einem Winkel zueinander, so war das Korn fiir die Kompensation nicht richtig eingestellt, Es ist leicht, diesen Fehler an Hand des Kompensa- tionsbildes dutch Drehung des Objekttisches zu korrigieren und dann die Messung noch einmal zu wiederholen. Wenn der viertelkreisf6rmige Quadrant mit dem Radius R vollst~ndig kompensiert ist, trifft die sffir den viel m~ichtigeren Quadranten des gegen[~berliegenden stumpfen Korn- teiles noch nicht zu, wie dies in Fig. l l b schematisch angedeutet ist."

,,Als Kompensatoren kann man sowohl denjenigen von S e n a r m o n t als auch den von B e r e k verwenden. Im monochromatischen Licht von 550 m/~ gemessen, ergeben sich fiir lufttrockene Kartoffelst~irke in er- Mrtetem Kanadabalsam z. B. Werte wie in Tabelle 16. Um einwandfreie Werte zu erhalten, wurde jedes Korn mit beiden Kompensatoren gemessen."

T a b e l l e 16.

A b h ~ i n g i g k e i t des G a n g u n t e r s c h i e d e s l~a.~ y o n R (MeB- e r g e b n i s s e ) u n d B e r e c h n u n g de r D o p p e l b r e c h u n g .

I S e n a r m o n t B e i e k R in /* Fma x in m~ n a - n o Fma x in m~ n a - n o

4,8 I 82,0 9,5 164,3

13,4 236,4

0,0152 0,0154 0,0157

85,7 0,0159 162,1 0,0152 224,4 0,0149

,,Die Streuung der erreichten Doppelbrechungswerte ist recht an- sehnlich. Bei der Kompensation nach B e r e k ist sie gr6Ber als nach S e n a r m o n t . Als Mittel yon 20 Einzelmessungen wurden beim untersuchten Kartoffelmeh! folgende Werte f(ir die Doppelbrechung gefunden:

mit dem Kompensator yon Senarmont . . . 0,0154 =L 0,0001 mi t dem Kompensator yon Berek . . . . . . . . 0,0153 :k 0,0002

Die grSBte Fehlerquelle besteht bei der Messung darin, dab die St~rkek6rner Mufig etwas abgeplattet sind. Dies trifft namentlich fiir die gr613ten K6rner zu. Der Radius des Kornes in Richtung der Mi'kro- skopachse ist dann kleiner als der gemessene Radius R, und die errech- nete Doppelbrechung fsllt zu klein aus, weil man im Nenner yon 10 einen zu groBen Radius einsetzt. Besonders st6rend ist dieser Fehler

Samec, Die neueren Ergebnisse der St~irkeforschung VII ~17

bei den plattig entwickelten St~rkek6rnern yon Canna edulis. Man er- halt daher bei Anwendung yon Formel 10 fiir jene St~irkesorte keinen einheitlichen Wert fiir die Doppelbrechung. FOr die Kartoffelst~irke ergibt sich jedoch ein konstanter Wert zwischen 0,015 und 0,016, wenn man davon absieht, die gr6Bten, flach entwickelten K6rner mit in die Messung einzubeziehen. Die Doppelbrechung der untersuchten luft- trockenen Kartoffelst~rke ist somit betr~ichtlich grSBer als diejenige yon Quarz oder Gips (0,009) und etwa viermal kleiner als diejenige von Ramiefasern (0,068)."

C. Das Wesen der Doppelbrechung der St~irkek~rner.

Auf dieser Grundlage konnte nun an die Diskussion der Frage herangetreten werden, welchen Anteil die verschiedenen Arten der Doppelbrechung: Spannungsdoppelbrechung, St~ibchendoppelbrechung und Eigendoppelbrechung, an der Doppelbrechung der St~rkek6rner haben.

A. F r e y - W y B l i n g ~ ) dachte zuerst an eine Spannungsdoppel- brechung. Nachdem aber R. H. H e r m a n s und P. P l a t z e k 9) in einer Arbeit fiber Hydratzellulose dargetan haben, dab bei den bier in Be- tracht kommenden molekularen Gebieten eine Grenze zwischen der Spannungsdoppelbrechung und Eigendoppelbrechung nicht gezogen werden kann, muBte er sein urspriinglich entwickeltes Bild fallenlassen. Der Effekt der St/ibchendoppelbrechung ist in den St/irkek6rnern der Kartoffel unbedeutend und muB im Kanadabalsam praktisch Null sein, da der groBe Index n a = 1,54") nur unbedeutend gr6Ber ist als das Brechungsverm6gen des Balsams.

Im Kanadabalsam eingebettete St~irkek6rner zeigen demnach nur den Effekt der Eigendoppelbrechung. 0 b e r die Art derselben gebea folgende Beobachtungen F r e y - W y B l i n g s AufschluB.

Wenn man die St~rkek6rner unter dem Deckglase preBt, verschwindet die Doppelbrechung im Zentrum des Kornes. Der Korndurchmesser kann dabei mehr als verdoppelt werden, und das ganze Innere des St~rke- kornes erscheint isotrop, yon einer positiv doppelbrechenden Schale umgeben (Fig. 12b), so dab d~is is0trop gewordene Innengebiet des Kornes bei konoskopischer Beobachtung nicht alas Achsenbitd eines optisch einachsigen K6rpers zeigt. Man muB schlieBen, dab der mechanische Druck die optische Anisotropie des gepreBten zentralen Gebietes vollstandig zerst6rt hat. Es ist klar, dab sich submikroskopische Bereiche

*) na ist in tangentialer Richtung ~ 1,525 und n a - no daher gleich 0,015.


eines wirklichen Kristallgitters (Mizelle i m Sinne N~igelis) nicht auf so einfache Weise durch Druck zerst6ren lieBen. Fig. 12c stellt v611ig zerdriickte K6rner dar, die in noch fliissigem Kanadabalsam zerquetscht worden sind. I m Inneren des Kornes treten dann unregelm~iBige Risse auf. Es lieB sich nicht feststellen, ob diese ausschliel31ich durch den an- gewendeten Druck entstehen, oder ob Scherkr~tfte dafiir verantwort- lich sind, die sich nie ganz vermeiden lassen, da man den gr6Bten Druck nicht genau an der Stelle, an der man beobachtet, wirken lassen kann. Die doppelbrechende Schale yon Fig. 12b ist ganz schwach anisotrop

Q.

b.

C,

Fig. 12. a) St~irkekorn yon Kartoffelmehl intakt; b) in Giyzerin zerdrtickt, isotropes Gebiet schwarz; c) in flfissigem Kanadabalsam zerquetscht, inneres Gebiet zer-

klfiftet, auBen optisch negativer Saum.

geworden. Sie gliedert sich in drei optisch verschiedene Zonen: auBen eine schmale o p t i s c h n e g a t i v e Schicht, dann folgt eine isotrope neutrale Zone und weiter nach innen gegen das zerkliiftete Gebiet zu eine schwach positive Schicht. Die optisch negative Schicht ist in ihrer Dicke nicht definiert. Je nach der Quetschung, die die Stiirkek6rner er- litten haben, erscheint sie bald als unregelm/iBiger, sehr schmaler Saum oder als breite Schicht ohne scharfe Begrenzung gegen innen. Man mul3 daher schliel3en, dab sich das Vorzeichen der Doppelbrechung dieser Zone durch die Quetschung u m g e k e h r t hat. Der Durchmesser hat dutch die Zerdrfickung des Kornes (Fig. 12c) so gewaltig zugenommen, dab die Randzone in tangentiale Spannung versetzt werden muB. Dadurch entsteht entweder Spannungsdoppelbrechung, oder es muB eine Um- orientierung des submikroskopischen Gelgerfistes stattgefunden haben.


Gegen die zerkliiftete Innenpartie hin ist das zerdriickte Korn noch schwach positiv doppelbrechend, und die isotrope Zone muB daher als f0bergangsgebiet zwischen dem optisch negativen Rand und der optisch positiven inneren Zone aufgefai3t werden.

Durch die leichte Beeinflul3barkeit ihrer Eigendoppelbrechung auf mechanischem Wege zeigen die St~irkek6rner ein ~ihnliches Verhalten wie Mesophasen. Jedenfalls kann ihnen kein derbes Mizellargeriist mit kristallinen Geriiststr~ingen zukommen, sondern sie miissen eher ein zartes Molekulargeriist besitzen, das der Zerst6rung durch mechanische Kr~fte leicht zug/inglich ist. Hierfiir spricht auch die Beobachtung yon S p o n s l e r , dab zerriebene Stiirkek6rner nur noch R6ntgenspektren einer amorphen Substanz liefern. Man kann drastisch ausgedriickt sagen, dab die St~irkek6rner eine Art Mittelstellung zwischen den fliissigen Kristallen und den Gelen mit submikroskopischen, geordneten Gitter- bereichen, wie die native Zellulose, einnehmen*). Freilich sind die Faden- molekiile der St~rke nicht gegeneinander beweglich wie in einem fliissigen Kristall, sondern sie sind untereinander zu einem molekularen Gelgeriist vernetzt, das eine Pseudophase darstellt. Aber der Zusammen- halt der einzelnen Molekiilf~iden ist doch sehr gering und kann leicht gest6rt werden.

w 5. Depolarisation des Liehtes an Sti/rkekiirnern.

Polarisiertes Licht wird beim Durchlaufen einer Suspension trans- 13arenter Teilchen depolarisiert. Dieses Ph~inomen, welches yon St. P r o - c o p i u 22) an verschiedenen Suspensionen beobachtet worden ist, wurde yon N. C a l i n i c e n c o ~) an St~rkesuspensionen studiert. ES sollte hier- durch ein nener Beitrag zu der Annahme einer kristaHinen Struktur der St~rkek6rner erbracht werden, und es sollten eventuelle )~nderungen einer solchen Struktur beim Erw/irmen verfolgt werden.

Fig. la zeigt das Schema der Apparatur. Ein Lichtstrahl eines Queck- silberlichtbogens S passiert zun~chst einen kleinen runden Spalt, dann eine Linse L, aus welcher parallele Lichtstrahlen austreten; das Licht wird im Nikol N x polarisiert, durchl~tuft dann eine R6hre mit der ~u untersuchenden Suspension T, hierauf ein doppelbrechendes Prisma (W o l l a - s ton) , den zweiten Nicol N~ und verl/iBt den Apparat durch die Beob-

*) Nach den neuesten Ergebnissen yon Hermans und Platzek 9) (1989) tiber den submikroskopischen Aufbau regenerierter Zellulose miissen dort ganz ~thnliche Ver- h~ltnisse vorliegen wie bei den Stiirkek6rnern. Denn an Stelle eines Mizellargeriistes haben sie bei gef~llter Hydratzellulose die Gegenwart eines leicht deformierbaren Mole- kulargeriistes nachgewiesen.


achtungslinse. Der Analysator trfigt eine Kreisskala C. Stellt man die Nikols in Ausl6schstellung und bringt zwischen dieselben eine Suspen- sion kristalliner Teilchen, so erscheint im Gesichtsfeld der Linse wegen der Depolarisation ein Feld. Dreht man den Analysator um einen Winkel a, so wird ein zweites Feld sichtbar, welches mit dem ersten in bezug auf die Helligkeit gleichgemacht werden kann.

s A [7 ~AUg e V , , l-il V li-

i J Fig. 13. Anordnung zur Messung der Depolarisation des Lichtes.

Der Winkel a ist der Depolarisationswinkel. Die Depolarisation D selbst ist durch das Verhfiltnis der Intensit~ten des natiirlichen Lichtes und der Gesamtintensit/it des Lichtbtindels definiert.

Hat man es mit Suspensionen zu tun, welche das Licht nut teilweise depolarisieren, so dreht man vor dem Einbringen der Probe bei gekreuzten Nikols das doppelbreehende Prisma so, dab die beiden yon ibm bedingten Bilder verschwinden. Nach dem Einsetzen der R6hre mit der zu untersuchenden Suspension erscheint ein Teil des Gesichtsfeldes hell; man mug den Analysator so welt drehen (a), dab beide Teile des Gesichtsfeldes gleiche Helligkeit zeigen. Bezeichnet man mit N die Hellig- keit des depolarisierten Lichtstrahles, rnit P die des polarisiert gebliebe-

N nen, so ist die Depolarisation D -- N + P - - 2 sin 2 a.

Der Depolarisationswinkel (a) ist yon der Anzahl der Teilchen (n) abhiingig, welche vom Licht getroffen werden.

Ubersteigt er nicht 27 ~ so ist das Verh~ltnis a = K konstant. n

Die zu untersuchende Suspension befindet sich in einer seitlich tubulier- ten 53 mm langen, 22 mm breiten GlasrShre, welche durch plan- parallele dtinne, verlaBlich nicht doppelbrechende Glasblitttchen vef- schlossen-ist. Zum Abdichten verwendet man je nach der benutzten Fliissigkeit Kanadabalsam oder Gips. Durch Reflexion bedingte seitliche Lichtbtindel werden dutch Papierdiaphragmen abgehalten.

Fig. 14 zeigt Schematisch die Anordnung der Substanzr6hre in der.

Heizvorrichtung.

Samec, Die neueren Ergebnisse der St~irkeforschung VII ~21

Fiir die Untersuchung verwendete C a l i n i c e n c o Kartoffel- und

Reisst~irke. Beide wurden durch l~ingeres Reiben zerkleinert und dutch Schl~immen in drei m6glichst gleichm~iBige Anteile zerlegt. Gemessen wurde .d ie Mittelfraktion in einer Konzent ra t ion yon 0,005 g / cm a. Bei 200 C land er die in Tabelle 17 wiedergegebenen Werte.

, ~ - -q , 5

70

a t

q

Fig. 14. Schema der Glasr6hre ffir die Aufnahme der Suspension. a, a 1 Metallschrauben, C Asbestgewebe, innerhalb desselben eine elektrische Heiz-

vorrichtung (1 Amp Stromst~irke).

T a b e l l e 17. D e p 6 1 a r i s a t i o n des L i c h t e s d u r c h S t ~ i r k e s u s p e n s i o n e n .

St~irkeart Depolarisations- Teilchenzahl je 1 cm 3 winkel Depolarisation D der Suspension

Reisstiirke . . . . 6 0 20 ' 2,43 ~ 16 �9 106 Kartoffelst~irke 90 36 ' 5,56 % 6 .106

Die Teilchenzahl wurde im Hematimeter von T h o m a s - C o g i t , welches ffir die Blutk6rperchenz~hlung benutzt wird, ermi t td t , der

Teilchendurchmesser mikroskopisch mit Hilfe der Camera ludica bestimmt. Er betrug ffir die Teilchen der Kartoffelsuspension 0,09,7 ram, ffir die Reisteilchen 0,006 ram. Da der Depolarisationswinkel der Teil-

chenzahl propor t ional ist, muBte zum Vergleich der beiden St~trken eine Umrechnung erfolgen.

9 ~ und ftir die Reisst~trke Ffir die Kartoffelst~rke gilt a 1 - - 6.106 6020 'N

Bei gleicher Teilchenzahl N verhalten sich die Depolari- a2 -- 16 �9 10 e


90 36' 16 sationswinkel der beiden St~irken al: % = 60 20" 6 - - 4, das Verh~iltnis

der Radien betr~gt 0,027:0,006 = 4,5.

Bei ErhBhung der Temperatur nimmt die Depolarisation ab und wird in Kartoffelst~irkesuspensionen bei 65--660 C, in Reisst~irkesuspensionen bei 81 o C gleich Null (Tabelle 18 und 19).

T a b e l l e 18, K a r t o f f e l s t ~ r k e .

toc %

21 34 48 54 55 59 61 63 64 65 66 70

D in

50 50' 2,1 5 50 5 24 5 O5 4 36 4 O0 3 15 2 30 1 15 0 10 0 0

2,1 1,8 1,6 1,3 0,97 0,64 0,38 0,09 0,002

0 0

T a b e l l e 19. Re i s s t{ i rke .

t~ a D i n g o

22 47 56 Gt 75 76 77 78 79 8O 81 82 85 90

60 16 r 6 O0 5 50 5 50 4 20 3 42 3 40 2 06 1 12 0 40 0 15 0 0 0

2,38 2,18 2,10 2,10 1,14 0,83 0,82 0,27 0,09 0,027 0,004

0 0 0

In verschiedenen organischen Flfissigkeiten ist die Depolarisation praktisch die gleiche, sie hiingt demnach nut yon der Stiirkeart und der Temperatur ab (Tabelle 20).

Samec, Die neueren Ergebniss e der Stiirkeforschung VII 223

T a b e l l e 20.

S t i i r k e s u s p e n s i o n e n i n v e r s c h i e d e n e n F l t i s s i g k e i t e n .

Dep01arisations- Depolarisation D Suspension Flfissigkeit Index n winkel ~ in ~o

Reisst/irke . . . .

Kartoffelst~irke

Wasser Aze ton

Pe t ro leum Xylol

To luo l

Wasser Azeton

Pe t ro leum Xylol

To luo l

1,33 1,36 1,44 1,49 1,49

1,33 1,36 1,44 1,49 1,49

90 36 r 9 18 9 02 9 10 9 10

60 20 r 6 25 6 20 6 ~3 6 0

5,56 5,22 4,93 5,07

5 , 0 7

2,43 2,25 2,43 2,18 2,18

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9,24 Kolloid-Beihefte Band 54, Heft 5--6

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Die neueren Ergebnisse der Stärkeforschung VII