Künstliches Eis

Künstliches Eis.

Von A. Hollenberg.0 Mit Abbildungen von A. Eckardt.

Vor Zeiten, als nach der allgemeinen Anschauung die Welt aus vier Elementen gebildet wurde, pflegte man Wasser und Feuer als Mächte zu betrachten, die sich feindlich gegenüberstehen und einander aufzuheben und zu vernichten bestrebt sind. Noch jetzt bezeichnet der Sprachgebrauch Wärme und Kälte als einander entgegenstehende Erscheinungen und glaubt in dem Feuer einerseits und dem Wasser – oder gar dem Eise – anderseits himmelweit voneinander getrennte Naturerscheinungen oder Naturzustände vor sich zu haben.

Dennoch sind Wärme und Kälte Kinder einer und derselben Mutter, es sind lediglich von einander entfernt stehende Grade ein und derselben Naturerscheinung, die wir Wärmeschwingung nennen. Von diesem Gesichtspunkte aus hat der jetzt übliche Nullpunkt der Thermometer weiter keine Bedeutung, als daß bei diesem Wärmegrade das Wasser in den festen Zustand übergeht. Nur dadurch, daß dieser Uebergang wegen der großen Nützlichkeit des Wassers von Bedeutung für das Leben und Weben der organischen Wesen ist, hat dieser Nullpunkt seine besondere Wichtigkeit erhalten, so daß wir die über ihm liegenden Grade Wärmegrade, die unter ihm liegenden Kältegrade nennen.

Die neuere Technik versteht es in der That, die entfernt liegenden Stufen der Wärmeskala beliebig miteinander zu vertauschen und sowohl Wärme in Kälte überzuführen, als auch Kälte in Wärme.

Diese Technik bereitet in großem Umfange zu gewerblichen Zwecken die Kälte mittels des Feuers, wobei sie sich als Vermittlerin der mechanischen Kraft zu bedienen pflegt.

Manche Gewerbe, insbesondere die Brauereien, Hefefabriken, die Schlächtereien, die Gewerbe zur Konservierung von Nahrungsmitteln haben schon seit langer Zeit die Kälte in Dienst genommen. Sie waren dabei auf das Natureis, wie es uns der winterliche Frost alljährlich zu bringen pflegt, angewiesen. Die Ernte des natürlichen Eises ist aber von der wechselnden, mehr oder weniger kalten Witterung unserer Winter abhängig und fällt mitunter sehr dürftig aus, so daß der jährliche Bedarf nicht gedeckt werden kann. Die Versuche, in solchen Fällen aus weiter Ferne Polareis zu holen, scheiterten an der Höhe der Transportkosten. Somit war die Technik vor eine neue Aufgabe gestellt, nämlich die von den Physikern durch den Versuch bereits als möglich nachgewiesene künstliche Darstellung des Eises zum gewerblichen Großbetriebe auszubilden, mit einem Worte, Eismaschinen zu erfinden.

In welchem Maße die Lösung dieser Aufgabe gelungen ist, sehen wir daran, daß inzwischen eine ganze Reihe von Gewerbtreibenden, die auf die Verwendung von Eis angewiesen sind, sich von der Witterung unabhängig gemacht hat und in der Lage ist, ihren Betrieb mit Sicherheit und Stetigkeit durchzuführen. Der überstürzenden Hast der früheren Natureisgewinnung sind sie überhoben, ebenso der oft schwierigen Lagerung und des Schutzes der großen Jahresvorräte.

Es lag aber noch ein anderer nicht minder wichtiger Grund zur Einführung der künstlichen Bereitung des Eises vor. Alles Eis der Teiche, Flüsse und Seen ist verunreinigt, der Staub der Straße, der Ruß unserer Feuerungen, organische Stoffe aus allen möglichen Betrieben, oft der widerlichsten Art, und unter diesen insbesondere die kleinen Lebewesen (Mikroorganismen), die als tückische Feinde so manches Opfer an Leben und Gesundheit fordern, sie alle werden vom Eise unserer Flüsse und Teiche aufgenommen. Nur scheinbar sind diese schlimmen Gesellen im Eise in Ruhe und erstorben; in vielen Fällen nehmen sie beim Auftauen des Eises ihre allerdings oft reinigende, oft aber auch verderbenbringende Thätigkeit wieder auf.

Ueber die geradezu erstaunliche Menge dieser kleinen, im Wasser des natürlichen Eises enthaltenen Organismen giebt ein Blick ins Mikroskop Auskunft.

Bei der künstlichen Eisfabrikation ist man diesen Zufällen nicht ausgesetzt, da reines, nötigenfalls durch Filtration und durch Abkochen von allen Verunreinigungen und Keimen befreites Wasser jederzeit leicht zu erlangen ist. Deshalb können wir auch das künstlich dargestellte Eis, ohne Widerwillen zu empfinden oder uns schädlichen Einflüssen auszusetzen, unmittelbar mit den Speisen und Gewtränken in Berührung bringen, während wir das Natureis von den Genußmitteln fern halten müssen und die Kühlung verständigerweise nur durch Umgeben der die Genußmittel enthaltenden Behälter mit Eisstücken bewirken dürfen.

Das Füllen der Gefrierzellen.

Seit Einführung der Kältemaschinen sind diese für manche Gewerbe, wie für die Bierbrauereien, die Hefefabrikation, die Paraffinbereitung, die Fleischkonservierung, den Fleischtransport geradezu unentbehrlich geworden. Wenngleich unter Umständen das Natureis billiger ist als das Kunsteis, so haben sich doch wegen der zuverlässigen und sicheren Gewinnung des Eises die Eismaschinen in ungeahnter Weise verbreitet. In den Jahren von 1875 bis 1891 versorgte allein die Lindesche Gesellschaft für Eismaschinen in Wiesbaden 724 verschiedene industrielle Anlagen mit Kältemaschinen. Bis zur Zeit sind ausgeführt oder in Ausführung begriffen 2050 Lindesche Kältemaschinen, welche in 1208 verschiedenen gewerblichen Betrieben Verwendung finden. Die Maschinenbauanstalt Germania in Chemnitz baute bisher gegen 330 Eiskühlungsanlagen. Außerdem beteiligen sich noch viele und zum Teil sehr bedeutende Firmen an der Herstellung von Eismaschinen.

Die oben erwähnten Lindeschen Eismaschinen würden, wenn man die von ihnen erzeugte Kältemenge in Eis umrechnen wollte, etwa 300 Millionen Centner Eis im Jahre liefern. Das entspricht 16 300 000 Kubikmetern oder einem Eiswürfel von etwa 235 Metern Kantenlänge. Dies ist aber nur die Leistung einer einzigen Eismaschinenfabrik unter den vielen.

Zur Zeit durchfurcht wohl kein größerer Passagierdampfer den Ocean, der nicht eine Eismaschine besäße, die unter den glühenden Strahlen der Tropensonne zur Kühlung der Schiffsräume und zur Konservierung der für den Seefahrer so wichtigen Vorräte an Fleisch und anderweitigen frischen Nahrungsmitteln benutzt wird.

Wir wollen nun an einigen Beispielen zeigen, welche Wege zur Erzielung niedriger Temperaturen der Technik offen stehen und wie sie ihr Verfahren ausübt.

Unsern Lesern sind wohl die sogenannten Kältemischungen bekannt, die jetzt mitunter noch verwendet werden, die aber früher als ausschließliches Mittel dienten, den Hausbedarf an Eis zu decken und insbesondere Gefrorenes zu bereiten. Eine zu diesem Zweck geeignete und gebräuchliche Mischung besteht aus 5 Teilen Salmiak, 5 Teilen Salpeter und 16 Teilen Wasser, mit der man

Das Entleeren der Gefrierzellen.

eine Temperaturerniedrigung von -10 Grad bis zu -12 Grad (Celsius) erreichen kann. Mit einer Mischung von 2 Teilen Schnee und 3 Teilen krystallisiertem Chlorcalcium kann man sogar -45 Grad erreichen.

Stellt man eine Schale mit den zu kühlenden Speisen in diese Kältemischungen, so erfolgt das Gefrieren in kurzer Zeit Der Grund zu diesem Vorgange liegt darin, daß die einzelnen Bestandteile der Kältemischung das Bestreben haben, in den flüssigen Zustand überzugehen. Dazu ist aber erforderlich, daß der Mischung eine gewisse Wärmemenge zur Verfügung stehe, die sie sich in unserem Beispiel aus der zum Zwecke des Kühlens eingesetzten Schale entnimmt, deren Inhalt infolge dieser Wärmeentziehung gefriert.

Eine zweite Art der Kältegewinnung können unsere Leser leicht anstellen oder haben sie wohl schon beobachtet Man schütte einige Tropfen Schwefeläther (Hoffmannstropfen) in die Hand und blase darüber, doch nicht bei Lampenlicht, der Feuergefährlichkeit des Aethers wegen.

Im Lagerraum.

Der leicht verdunstende Aether verschwindet bald und erzeugt an der Hand ein empfindliches Kältegefühl – Woher kommt das? – Der Aether geht aus dem flüssigen Zustand in den gasförmigen Zustand über; dazu gebraucht er Wärme, die er der Hand entnimmt.

Wie uralt die Kenntnis und Benutzung dieses Kühlverfahrens ist, sehen wir an der schon zur Zeit der alten Aegypter gebräuchlichen und noch heute von den Bewohnern des Nillandes ausgeübten Gepflogenheit, das an sich warme Nilwasser mittels der sogenannten Gulle zu kühlem Letztere ist ein Gefäß aus gebranntem, nicht glasiertem Thon, durch welchen das Wasser langsam hindurchschwitzt. Von der Oberfläche aber wird es durch den gelindesten Luftzug verdunstet und kühlt dadurch den Inhalt, der ohne diesen Vorgang ganz ungenießbar sein würde.

Aber wozu in die Ferne – bis ins Land der Pyramiden – schweifen, um das zu sehen, was jeder an sich selber beobachten kann?! Unser eigener Körper ist eine Art Kältemaschine, an Stelle der porösen Thonwände der Gulle hat unser Körper eine mit unzähligen Schweißporen versehene Haut, die fortwährend Verdunstungswasser an die Oberfläche treten läßt.

Die Dame, die sich mit ihrem zierlichen Fächer Kühlung verschafft, denkt wohl im Augenblicke nicht daran, daß sie ihren Rosenwangen die Rolle der Eismaschine auferlegt. In der That ist es so; der vom Fächer erzeugte Luftzug erregt an den Poren der Haut eine starke Verdunstung, zu der die Wärme dem Gesichte entnommen wird.

Diese Ausdünstungsfähigkeit unserer Haut ist es in erster Reihe, die uns die heißesten Sommertage, das heißeste Klima erträglich macht; sie regelt mit aller Energie die innere Wärme des Körpers, die bei normaler Lebensthätigkeit trotz aller Verschiedenheit der uns umgebenden Temperaturen nur um wenige Grade schwankt. In den zuletzt erwähnten Fällen wurde stets die Kälte durch Verdunstung einer Flüssigkeit hervorgebracht. Wir werden im Verlauf sehen, daß diese Erscheinung fast allen neueren Kältemaschinen zu Grunde gelegt ist, und werden dabei erörtern, welche Flüssigkeiten sich zu diesem Vorgange benutzen lassen.

In der neueren Zeit hat man noch ein drittes Verfahren zur Kühlung angewendet. An den in den letzten zwanzig Jahren vielfach in Gebrauch genommenen Maschinen, die mit stark gespannter Luft betrieben wurden, wie z. V. an den Bohrmaschinen des Mont Cenis-Tunnels, hatte man vielfach Gelegenheit, zu beobachten, daß die Preßluft beim Entweichen aus dem Cylinder der Bohrmaschine eine bedeutende Kälte erzeugte. Es kam diese Erscheinung den Vorarbeitern sehr zu statten, da diese von der sich mit dem Fortschreiten der Tunnelarbeiten stets steigernden Erdwärme viel zu leiden hatten. Man ging der Erscheinung zum Zwecke der technischen Verwendung auf den Grund und fand, daß allemal beim Uebergang stark gepreßter Luft in Luft mit geringerer Spannung eine Menge Wärme erforderlich ist und daß man auch in dieser Erscheinung ein Mittel zur Erzeugung von Kälte in der Hand hat. Doch wurde diese Erkenntnis erst in großem Maßstabe ausgenutzt nachdem Popp seine Preßluftanlage (siehe unseren Artikel in Nr. 7 des Jahrgangs 1891) in Paris eingerichtet und eingeführt hatte. Jetzt wird dort von dieser Art der Kühlung der ausgedehnteste Gebrauch gemacht zu allen schon erwähnten Zwecken. Insbesondere werden die zahlreichen Verwendungen der Kälte in den Pariser Hotels von der Poppschen Preßluft aus bewirkt

Blicken wir zurück auf die bisher erwähnten Beispiele, so finden wir, daß die Kälteentwicklung hervorgerufen wird entweder durch Kältemischungen also beim Uebergang fester Körper in Flüssigkeit, oder aber bei dem Uebergang flüssiger Körper in luftförmige oder drittens beim Uebergang stark gespannter Gase in Gase von schwacher Spannung. Die beiden letzten Erscheinungen, vorzüglich aber die Verwandlung flüssiger Körper in ihre Gasform, liegen den heutigen Eismaschineneinrichtungen zu Grunde. Die letztere Erscheinung dient hauptsächlich zur Eisgewinnung im Großbetriebe.

Treten wir ein in eine Eisfabrik, so wird unser Blick zunächst auf die Dampfmaschine gelenkt, die wie spielend das große Schwungrad umtreibt. An dem der Maschine gegenüberliegenden Ende der Hauptaxe sind die Triebstangen für die Kompressionspumpen angebracht, von denen die eine ganz, die andere zum Teil auf unserer Hauptansicht, Seite 441 zu sehen ist.

Die Kompressionspumpen machen sich dem Zuschauer dadurch bemerkbar, daß ihre Zuleitung sich mit Reif bedeckt, der sich allmählich zu einer weißen Eisrinde verdichtet, wie sie auch auf unserem Bilde hervortritt.

Die Aufgabe der Kompressionspumpe ist, die Ammoniakdämpfe aus dem sogenannten Generator abzufangen und sie so zusammenzupressen, daß sie wieder in den flüssigen Zustand zurückgeführt werden. Zur Beförderung dieses Vorganges benutzt man Kühlwasser, welches die bei der Zusammenpressung entstehende Wärme aufnimmt. Je stärker der Druck der Pumpe und je geringer die Temperatur der Ammoniakgase gehalten werden, desto eher erfolgt der Uebergang in den flüssigen Zustand. Auch hier „muß eins dem andern helfen“.

Der vorhin erwähnte Generator dient dazu, das gewünschte Endprodukt, die Eisblöcke, hervorzubringen. Er besteht aus einem schmiedeeisernen, mit Holz umkleideten Kasten, auf dessen Boden eine Rohrleitung von erheblicher Länge in vielen Schlangenwindungen verlegt ist. In dieser Rohrleitung befindet sich das flüssige Ammoniak, welches unter hohem Druck vom Kompressor aus eingetreten ist. Da in der Rohrleitung aber niederer Druck herrscht, so verdunstet in ihr alsbald das Ammoniak und entnimmt die zum Verdunsten erforderliche Wärme der im Generator befindlichen, das Rohrsystem umgebenden Salzlösung. Die Salzlösung nimmt infolgedessen eine niedrige, unter dem Gefrierpunkte des Wassers liegende Temperatur an, ohne jedoch selbst zu erstarren. Die abgekühlte Salzlösung des Generators – auf dem sich in dem Hauptbilde der Wärter mit dem Handrade eines Ventiles zu schaffen macht – dient nun als bequemes Uebertragungsmittel für die Kälte. In die Flüssigkeit taucht man eiserne Gefrierzellen die mit dem zu gefrierenden Wasser gefüllt sind. Auf unserer ersten kleineren Abbildung, S. 436, ist dargestellt, wie die über den Generator gehobenen Gefrierzellen mit Wasser gefüllt werden, um demnächst mittels des von der Dampfmaschine aus getriebenen Hebewerkes in den Generator gesenkt zu werden.

Sind nach kurzer Zeit die Zellen zu den Eisblöcken in der bekannten prismatischen Form ausgefroren, so werden die Zellen aus dem Generator gehoben und einen Augenblick in warmes Wasser, in das sogenannte Taubassin getaucht, damit sich die Blöcke von den Zellwänden loslösen. Diesen Vorgang, insbesondere das Ausschütten der Eisblöcke auf die „Eisrutsche“, führt die nächste Abbildung, Seite 436, vor Augen. Die Blocke werden alsdann nach Bedarf entweder sofort aufgeladen und dem Bestimmungsorte zugeführt oder aber auf Lager gebracht, wo sie zum Schutz gegen Abschmelzen mit einer Decke, als welche gewöhnlich Holzwolle dient, eingehüllt werden.

Auf dem Wege zum Kunden.

Dann werden die Zellen wieder gefüllt und der Vorgang wiederholt sich aufs neue. Zu der Ausstattung der Eisfabrik gehört noch ein Kondensator, der aus einer oder mehreren Kühlschlangen besteht, um welche kühles Brunnenwasser geleitet wird. In diesem Kondensator sollen sich, unter Mitwirkung der Kompressionsmaschine, die hochgespannten Ammoniakdämpfe verdichten, um demnächst, wie schon erwähnt, im Generator von neuem zu verdunsten. Ferner findet man in der Eisfabrik einen Destillationsapparat, der dazu dient, aus der käuflichen Salmiakgeistlösung, in der das Ammoniakgas vom Wasser aufgenommen (absorbiert) ist, das reine Ammoniak zu gewinnen. Dies geschieht durch Abdestillieren des Gases aus der Lösung und ist aus dem Grunde erforderlich, weil beim Betriebe Verluste von Ammoniakgas nicht zu vermeiden sind, wofür Ersatz geschafft werden muß.

Man erzielt Eissorten von verschiedener Güte, welche als Trübeis und Klareis (Krystalleis) bezeichnet werden. Der Unterschied wird dadurch hervorgerufen, daß bei dem Trübeis die im gewöhnlichen Wasser enthaltenen Luftteilchen einfrieren und in der Form von kleinen Blasen eine weiße Trübung verursachen. Etwas gemildert wird diese Erscheinung, wenn man in den Zellen während des Einfrierens eine Rührvorrichtung wirken läßt. Um untadelhaftes Klareis zu gewinnen, muß man das Füllwasser unmittelbar vor dem Gefrieren auskochen und auch die Gefrierzellen mit ausgekochtem Wasser nachfüllen. Das Krystalleis hat neben dem bessern Aussehen noch den Vorteil, beim Versand widerstandsfähiger zu sein.

Wir haben im Vorstehenden eine Eismaschine, die mit Ammoniakflüssigkeit betrieben wird, geschildert. Die außerdem üblichen Flüssigkeiten wie Kohlensäure, schweflige Säure (Pietetsche Flüssigkeit), Aether etc. haben, mit Ammoniak verglichen ihre Vorteile und Nachteile, die noch nicht endgültig gegeneinander abgewogen sind.

Es wäre übrigens Irrtum, anzunehmen, daß die Eismaschinen lediglich zur Eisfabrikation dienen. In vielen Fällen verzichtet man vorteilhafter auf die Eisbildung und begnügt sich damit, die zur Kühlung des Generators dienende Salzlösung unmittelbar zu benutzen. Dies geschieht z. B. bei der Kühlung von Kellern dadurch, daß man die kalte Salzlösung durch Röhren streichen läßt, die an der Decke des Kellers angebracht sind. Von der Rohrleitung aus verbreitet sich die Kälte durch den ganzen Kellerraum die Salzlösung wird mittels einer Pumpe mit stetigem Umlaufe durch das ganze Röhrensystem getrieben und kehrt bei diesem Umlaufe auch zur Kühlstelle zurück, wo sie von neuem abgekühlt wird. Wir müssen uns an dieser Stelle mit der bloßen Andeutung dieser wichtigen Verwendungsweise begnügen.

Die gebräuchlichen Eismaschinen werden für eine stündliche Eislieferung von 75 bis 2000 Kilogramm eingerichtet, es sind jedoch größere Leistungen durchaus nicht ausgeschlossen. In einer vor kurzem in St. Louis eingerichteten Brauerei dient zum Betriebe der Kompressoren eine Dampfmaschine von 600 Pferdekraft.

Mit einem Kilogramm Kohle erzielt man je nach Größe und Einrichtung des Dampfkessels und der Dampfmaschine 10 bis 14 Kilogramm Eis. Bei großen Verbunddampfmaschinen hofft man die Eismengen auf 24 Kilogramm steigern zu können. Daß die Angaben der beteiligten Kreise mitunter recht schwanken, ist aus geschäftlichen Verhältnissen wohl zu erklären – ist ja doch, wie schon erwähnt, die Frage, welches das beste System der Eismaschine sei, heute noch unentschieden.

Die Achtung gebietende Entwicklung der Eismaschinenindustrie liefert einen neuen Beweis, mit welcher beharrlichen Zähigkeit unsere Technik sich jeder zeitgemäßen Aufgabe zuwendet. Ebenso zeigt die Erfahrung, wie sehr die Entwicklung der Eismaschinenindustrie eine fördernde Rückwirkung auf alte gewerbliche Betriebe, welche Kälte verwenden, ausgeübt hat.

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In einer Eisfabrik.
Nach der Natur gezeichnet von A. Eckardt.