Brennen (Spirituose)
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Die Destillation von Alkohol zu Genusszwecken bezeichnet man als Brennen. Im Gegensatz zur Destillation im Kontext der Chemikalienherstellung ist hierbei nicht die Gewinnung eines möglichst reinen Stoffs das Ziel, sondern die Gewinnung einer wohlschmeckenden Mischung aus Alkohol, Wasser und Aromen.
Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Grundlagen
Aufgrund der nahen Siedepunkte (Alkohol siedet bei 78,3 °C, Wasser bei 100 °C) lässt man beim Brennen kein Sieden zu, hierbei würde zuviel Wasser mitgerissen werden. Man führt daher die Destillation bei geringeren Temperaturen durch, an der Flüssigkeitsoberfläche verdunstet ein (in der Hauptsache) binäres Gemisch aus Alkohol und Wasser, dieses Gemisch enthält aufgrund des höheren Dampfdrucks (bzw. niedrigeren Siedepunktes) von Alkohol bei den gewählten Temperaturen mehr Alkohol als Wasser.
Bei der Destillation der vergorenen Maischen wird das Ziel verfolgt, den in ihnen enthaltenen Alkohol möglichst weitgehend abzutrennen und dabei zu konzentrieren. Typische, wertbestimmende Aromakomponenten flüchtiger Natur sollen mit in das Destillat überführt werden, während qualitätsmindernde Nebenbestandteile der alkoholischen Gärung oder unerwünschte Stoffwechselprodukte schädlicher Mikroorganismen möglichst in dem Destillatrückstand, der Schlempe, verbleiben, bzw. separat durch destillative Maßnahmen abgetrennt werden sollen.
Die Bestandteile einer Maische lassen sich ganz grob in flüchtige und nichtflüchtige Stoffe einteilen. Nichtflüchtige Maischestoffe sind solche, die während einer Destillation nicht dampfförmig werden und somit nicht aus der Maische entfernt werden können. Zu ihnen gehören alle festen Maischebestandteile, wie Kerne, Schalen, Fruchtfleischreste, Hefezellen und andere Mikroorganismen. Aber auch flüssige oder lösliche Stoffe wie zum Beispiel Glycerin und Bernsteinsäure als Nebenprodukte der alkoholischen Gärung, Aminosäuren als Stoffwechselprodukte der Hefe, gewisse organische Fruchtsäuren (Milchsäure, Apfelsäure) als Inhaltsstoffe des Obstes oder als Stoffwechselprodukte schädlicher Mikroorganismen. Rohstoffkomponenten wie Cellulose, Pektine, Mineralstoffe, Eiweiß, phenolische Stoffe, Farbstoffe usw. finden sich nach der Beendigung der Destillation mit den anderen nichtflüchtigen Stoffen in der Schlempe wieder.
Wesentlich größere Bedeutung haben aber flüchtige Maischestoffe, die bei der Erhitzung in den dampfförmigen Zustand übergehen und in dieser Form von den nichtflüchtigen Stoffen durch Destillation abgetrennt werden können. Die zu destillierende Maische besteht überwiegend aus Wasser. Der Alkoholgehalt liegt bei ca. 3-9%. Bekannte flüchtige Komponenten wie Aldehyde, Ester, höhere Alkohole von Fuselölcharakter und flüchtige organische Säuren, z. B. Essigsäure, sind wichtige Aromakomponenten für Obstbrände.
[Bearbeiten] Destillationsverfahren
Es gibt zwei Hauptarten der Destillation, die kontinuierliche und die diskontinuierliche Destillation mit einer entsprechend unterschiedlichen Brenntechnik.
[Bearbeiten] Kontinuierliches Brennen
Beim kontinuierlichen Brennen wird der Alkohol aus der Maische durch starke Wärmeeinwirkung zügig verdampft und in der an die Brennblase anschließender Rektifikationskolonne mit Glockenböden, in der die aufkonzentriert werden, mit verdampftes Wasser wird wieder kondensiert und abgeleitet. Der Brennvorgang wird ohne Unterbrechung durch ständigen Ersatz der Maische durchgeführt und ist besonders für die Herstellung von großen Mengen vorteilhaft. Durch die große Länge der Kolonne mit vielen Glockenböden wird eine hohe Trennleistung erreicht, so dass eine Alkoholkonzentration bei gleichzeitiger Abtrennung vieler Aromastoffe die Folge ist. Das Verfahren eignet sich daher besonders, wenn die charakteristischen Aromen des Destillats entweder nicht benötigt werden (Agraralkohol zur Weiterverarbeitung), nicht erwünscht sind (so im geschmacklich sehr neutralen Wodka) oder erst nach der Destillation bei der Reifung entstehen (durch die Fasslagerung bei Weinbrand und Whisky).
[Bearbeiten] Patent-Still-Verfahren
Das Patent-Still-Verfahren, auch Continous-, Column Still- oder Coffey Still-Verfahren genannt, ist ein kontinuierlicher Brennvorgang bei der Whisky-Herstellung. Dabei werden sowohl gemälzte als auch ungemälzte Getreidesorten vermischt und in einem relativ billigen und schnellen Verfahren "Industriewhiskies" produziert. Die Destillation erfolgt in einem Patent- oder Coffey-Destillationsgerät (auch Kolonnenapparat wegen der Kupfersäulen genannt) und das Destillat wird mit einem höheren Alkoholgehalt abgezogen.
Das Verfahren wurde vom Schotten Robert Stein erfunden und 1826 erprobt, durch den Iren Aeneas Coffey in den folgenden Jahren verbessert. Mit den Brennsäulen wird ein Destillat mit einem maximalen Alkoholgehalt von 94,8 Volumenprozent hergestellt. Sie arbeiten kontinuierlich, was einen immensen Kostenvorteil darstellt.
[Bearbeiten] Diskontinuierliches Brennen
Beim diskontinuierlichen Brennen wird die Maische portionsweise in die Brennblase gefüllt und der Alkohol und die Aromen daraus abdestilliert.
[Bearbeiten] Doppelbrand
Beim Doppelbrand werden zwei, teils auch drei komplette Brenndurchgänge durchlaufen. Zuerst wird beim Rauhbrand der gesamte Alkohol aus der Maische gewonnen. Beim zweiten, entscheidenden Brennen, dem Feinbrand, wird statt Maische das Destillat aus dem Rauhbrand, bestehend aus Wasser, Alkohol (etwa 25-35%) Aromen und Fuselöl eingesetzt. Hierbei werden durch eine langsame Temperatursteigerung drei Fraktionen gewonnen, die neben dem Alkohol, dessen Anteil im Verlauf stets sinkt, unterschiedliche Begleitstoffe enthalten. Im bei noch relativ niedriger Temperatur siedenden Vorlauf leicht flüchtiges Methanol, Aceton, Propanol oder Ethylacetat, die bei etwas höherer Temperatur übergehende Hauptfraktion ist der Mittellauf mit den Aromastoffen und bei weiterer Erhöhung der Siedetemperatur noch der hochsiedende Nachlauf mit den Fuselölen Butanol, Hexanol, Isoamylalkohol, Isobutylalkohol oder Pentanol. Zur Erzeugung des hochwertigen Feinbrandes ist es ganz wichtig, dass langsam angeheizt wird, damit nur die leicht flüchtigen unerwünschten Stoffe im Vorlauf abgeschieden werden. Wird zu stark angeheizt, gehen mit den unerwünschten leicht flüchtigen Stoffen auch fruchtige Aromastoffe in den unbrauchbaren Vorlauf und sind somit verloren. Im entscheidenden Mittellauf befinden sich die gewünschten Bestandteile: Trinkalkohol und Aromastoffe. Der Mittellauf beginnt mit 70 - 80 % vol. Alkohol und sinkt mit dem Brennverlauf langsam ab. Das Ende des Feinbrandes ist bei Kernobst zwischen 45 - 50 % vol., bei Steinobst bei 50 - 55 % vol Alkohol erreicht. Als Nachlauf wird der Anteil bezeichnet, der unter 45 % vol abläuft. Bei 100 Liter Rauhbrand erhält man ca. 30-35 Liter Feinbrand.
[Bearbeiten] Einfacher Brand
Beim einfachen Brennen ist der Ausgangsstoff immer die Maische selbst. Die Vorgangsweise entspricht der des Feinbrandes beim Doppelbrandes, der Alkoholgehalt im Destillat ist niedriger, der Aromagehalt jedoch hoch. Mithilfe einer Rektifikationskolonne kann man aber auch beim Einfachbrand bereits hochprozentige Alkohole gewinnen.
[Bearbeiten] Pot-Still-Verfahren
Zur Herstellung von schottischem Malt-Whisky und irischem Pot-Still-Whiskey wird die Maische zwei bzw. drei mal in Brennblasen aus Kupfer destilliert, die nach oben hin in einem Schwanenhals (swan neck) auslaufen. Der erste Brennvorgang findet in der sogenannten Wash oder Wine Still statt, danach hat die Flüssigkeit einen Alkoholgehalt von 20 bis 26 Volumenprozent. Nach dem zweiten Brennprozess in der Spirit Still erreicht das Destillat einen Alkoholgehalt von 60 bis 75 Volumenprozent. Versuche, das Kupfer durch preiswertere, leichter zu verarbeitende und weniger korrosionsanfällige Metalle zu ersetzen, sind bisher allesamt am ungenügenden Geschmack des darin erzeugten Whiskys gescheitert. Allerdings beeinträchtigt nicht nur das verwendete Material sondern auch die Form der Brennblasen den Geschmack des Whiskys. Das Brennen in Brennblasen erfolgt diskontinuierlich, da immer nur eine Charge verarbeitet werden kann.
Das Pot-Still-Verfahren wird normalerweise nicht bei der Massenproduktion angewendet, da es recht aufwendig ist. Zwischen jedem Brennvorgang muss die Brennblase rückstandslos gereinigt werden.[1]
[Bearbeiten] Mischformen
[Bearbeiten] Lomond-Still-Verfahren
Nicht durchsetzen konnte sich die 1955 von Alistair Cunningham und Arthur Warren entwickelte Lomond still die eine Art Mischform aus pot still und column still mit einer zylindrischen Form und beweglichen Kupferplatten im Inneren darstellt. Sie wurde in mehreren Brennereien verwendet, kommt heute aber nur noch bei Scapa zum Einsatz.
[Bearbeiten] Brenntechnik für diskontinuierliches Brennen
[Bearbeiten] Brennblase
Die Brennblase (1) ist der meist aus Kupfer geformte Kessel, in dem durch Wärmezufuhr der Alkohol und die Aromastoffe aus der Maische abdestilliert werden. Diese wird so stark erhitzt, dass die verschiedenen leicht flüchtigen Stoffe vedampfen und somit von der Maische getrennt werden. Neben dem Genussalkohol Ethanol und den Aromen verdampfen jedoch auch unerwünschte Bestandteile wie Methanol und Fuselöle, sowie stets eine nicht unerhebliche Menge Wasser. Je nach Zusammensetzung trennt man das Destillat in drei Abschnitte:
- Zuerst verdampfen bei niedrigen Temperaturen leicht flüchtige Stoffe wie Methanol, das zuerst entstehende Destillat ist vor allem damit verunreinigt und bildet den ungeniesbaren Vorlauf.
- Danach folgt der hochwertige Mittellauf, auch Herzstück genannt, aus dem die Spirituose gewonnen wird.
- Abschliessend folgt der Nachlauf, den die Fuselöle kennzeichnen, die erst bei hoherer Temperatur verdampfen.
Der Gehalt an Alkohol im Destillat ist zu Beginn der Destillation am höchsten und sinkt kontinuierlich ab.
[Bearbeiten] Befeuerung
Die bei der Destillation benötige Wärme wird je nach Anlage unterschiedlich erzeugt und abgegeben:
- Direkte Befeuerung: Die Brennblase wird unmittelbar vom Brenner beheizt. Als Brennstoff dient Erdgas oder Heizöl, in alten oder wenig genutzten Brennereien auch Holz.
- Indirekte Befeuerung: Hier wird die Brennblase über ein Wasserbad oder mit Wasserdampf beheizt. Als Wärmequelle dient wieder ein Öl-, Gas- oder Holzofen, seltener eine elektrische Beheizung.
Leichter zu regulieren und daher bevorzugt werden eine elektrische und die weit verbreiteten Öl- und Gasbefeuerungen. Die indirekte Befeuerung (2) verteilt die Wärme gleichmäßiger unter der Brennblase, ein Anbrennen der Maische wird damit verhindert. Um Wärmeverluste zu minimieren ist die Brennblase meist eingemauert oder anderweitig isoliert.
[Bearbeiten] Rührwerk
Ein optionales Rührwerk (3) durchmischt die Maische und sorgt durch eine gleichmäßigere Wärmeverteilung für eine konstante Erwärmung. Dadurch wird ein möglichst sauberes Trennen von Vor-, Mittel- und Nachlauf ermöglicht, da die jeweils charakteristischen Komponenten so gemeinsam verdampfen und nicht in den folgenden Abschnitt verschleppt werden. Manche Brennblasen verfügen über kleine Fenster und ein Thermometer (4), mittels derer der Brennmeister den Destillationsfortgang überwachen kann.
[Bearbeiten] Befüllung und Entleerung
Über eine Einnfüllöffnung (5) oder einen Rohranschluss wird die Maische in die Brennblase gepumpt. Bei der verbrauchten Maische, aus der der Alkohol abdestilliert wurde spricht man von Schlempe. Durch ein Ablassrohr wird diese abgelassen und als Viehfutter, Dünger oder in Biogasanlagen verwendet.
[Bearbeiten] Geisthelm und Geistrohr
Der Geisthelm (6) ist zylinderförmig oder kugelig geweitet und liegt oberhalb der Brennblase. In ihm sammeln sich die Alkoholdämpfe und werden über das Geistrohr (7) in die Verstärkereinheit (8) geleitet.
[Bearbeiten] Verstärkereinheit
Die Verstärkereinheit (8) wird nur beim einfachen Brand benutzt und besteht aus zwei funktionellen Bauteilen und ist neben, in hohen Räumen auch über der Brennblase angeordnet. Sie dient dem kondensieren des Wassers aus den Alkoholdämpfen, der Alkoholgehalt wird entsprechend erhöht. Damit kann in einem Brennvorgang ein Destillat mit hohem Alkoholgehalt gewonnen werden, was sonst nur mit zwei oder dreimaligem Brennen möglich ist. Die Wirtschaftlichkeit der Brennerei wird so deutlich erhöht:
[Bearbeiten] Rektifikationskolonne
Eine Kolonne (9) von meist drei Glockenböden: Auf jedem Glockenboden kondensieren Wasser und Alkohol und bilden einen Flüssigkeitsspiegel. Durch diesen strömen permanent weitere heisse Alkohol- und Wasserdämpfe, aus denen vor allem das Wasser als höhersiedender Bestandteil im Flüssigkeitsspiegel kondensiert. Die Wasserdämpfe werden quasi ausgewaschen. Die durch die Kondensation frei werdende Wärme lässt wiederum Alkohol verdampfen. Der Flüssigkeitsspiegel steigt an, überschüssige Flüssigkeit wird durch einen Überlauf in den unterhalbliegenden Boden abgeleitet, vom untersten Boden wird sie mit einem hohen Wasseranteil und wenig Alkohol wieder in die Brennblase zurückgeführt (10). Den nächsten Glockenboden erreichen folglich Dämpfe mit einem höheren Gehalt an Alkohol und weniger Wasser, der sich entsprechend in dessen Flüssigkeitspiegel ebenso wiederfindet. So stellt sich auf jedem Boden ein eigenes Wasser-Alkohol Mischungsverhältnis ein und Dämpfe mit hohem Alkoholgehalt erreichen den oberen Teil der Verstärkereinheit, den Dephlegmator.
[Bearbeiten] Dephlegmator
Der Dephlegmator (11) ist ein Kondensator, der eine weitere Aufkonzentrierung bewirkt. Der Kühlwasserdurchlauf wird idealerweise derart geregelt, dass die Temperatur über der Siedetemperatur des Alkohols, jedoch deutlich unter des Wassers liegt. Alkoholdämpfe können so den Dephlegmator passieren, Wasser kondensiert und tropft zurück auf den Glockenboden, weniger Kühlung lässt entsprechend mehr Wasser durch.
Viele Glockenböden und ein kalt eingestellter Dephlegmator bewirken zwar eine bessere Trennung von Wasser und Alkohol, allerdings werden dabei auch die Aromastoffe vom Destillat abgetrennt. Drei Böden haben sich dabei am besten bewährt und liefern mit dem Können des Brennmeisters beim Betrieb der Kühlung die besten Ergebnisse. Einzelne Glockenböden und der Dephlegmator können bei Bedarf auch abgeschaltet werden.
[Bearbeiten] Katalysator
Der Katalysator oder Cyanidabscheider entfernt Ethylcarbamat bzw. Blausäure aus dem Destillat. Diese Stoffe finden sich in hauptsächlich in Steinobstmaischen, die Ausgangsstoffe sind in den Kernen enthalten. Der wirksame Bestandteil des Katalysators ist Kupfer, Brennereien sind daher auch fast immer aus Kupfer und nicht aus pfegeleichtem Edelstahl. In der Regel kann der Katalysator überbrückt werden wenn er nicht benötigt wird, so bei Kernobstmaischen, einfache Anlagen besitzen oft keinen Katalysator.
[Bearbeiten] Gegenstromkühler
Über ein weiteres Geistrohr tritt der heiße Destillatdampf oben in den Kühler (12) ein, von unten wird kaltes Wasser in Kühlröhren im Gegenstrom geleitet. Das Kühlwasser nimmt die Wärme des Dampfes auf, dieser kondensiert und wird zum flüssigen Destillat. Es werden fast ausschließlich Röhrenkühler aus rostfreiem Edelstahl verwendet. Unten am Kühler befindet sich die Vorlage (13), ein kleiner, länglicher Behälter mit Überlauf. Im sich hier sammelnden Destillat schwimmt ein Alkoholmeter zur Bestimmung des Alkoholgehalts. Dieser ist entscheidend für den richtigen Zeitpunkt zur Abtrennung von Vor-, Mittel- und Nachlauf. Bei einer Verschlussbrennerei fließt das Destillat durch eine spezielle Messuhr, den Weingeistzähler, der Menge und Alkoholgehalt zur Kontrolle durch die Zollbehörden erfasst.
[Bearbeiten] Weiterverarbeitung des Destillats
[Bearbeiten] Lagerung
Eine wichtige Rolle bei der Verstärkung und Neubildung von Aromastoffen im Zuge der Lagerung kommt der Anwesenheit von Luftsauerstoff zu. Es bilden sich neue Aromastoffe, die Spirituose wird milder, runder, harmonischer und somit geschmacklich erheblich verbessert. Wichtige chemische Umsetzungen, die Reifungsvorgänge begünstigen, sind Veresterungen und Acetalisierungen. Bei der Esterbindung verbinden sich Fruchtsäuren und Alkohole, auch Fuselalkohole, unter Wasseraustritt zu verschiedenartigen aromatischen Substanzen. Acetale entstehen demgegenüber aus der Verbindung von Alkoholen mit Aldehyden, wobei ebenfalls Wasser abgespalten wird. Besonders im Hinblick darauf, dass durch diese Reaktion dem unangenehmen Acetaldehyd viel von seiner Wirkung genommen wird, kommt der Acetalisierung eine beträchtliche aromaverbessernde Wirkung zu. Die Reifungsvorgänge vollziehen sich sowohl in hochprozentigen als auch in verdünnten Destillaten. Es ist deshalb nicht erforderlich, Destillate vor der Lagerung mit Wasser auf niedrigere Alkoholkonzentration herabzusetzen. Die Lagerung ist bei einigen Spirituosen wie Whiskey oder Weinbrand einer der wichtigsten Schritte. Als Lagerbehältnis dienen Holzfässer, die oft zuvor verschiedenartig behandelt wurden. Während einer Lagerdauer von wenigen Jahren nimmt die Spirituose Farbe und Geschmack des Fasses an, durch die Poren im Fass kann Luft eintreten. Obstbrände werden meist in Edelstahl-, Glas- oder glasierten Steingutbehältern bis zu einen Jahr gelagert. Das Steingut kann ebenso wie Holz atmen, Stahltanks und Glasballons werden oft nur bis zu 75% gefüllt um Reaktionsfläche für die Luft zu schaffen. Großtechnisch ist Edelstahl das meist benutzte Lagermaterial. Über die Lagertemperatur können schwerlich allgemeine Angaben gemacht werden, da für bestimmte Sorten konstante Termperaturen bevorzugt werden, in anderen Fällen starke Temperaturschwankungen erwünscht sind.
[Bearbeiten] Verdünnen auf Trinkstärke
Das noch unverdünnte Destillat hat einen Alkoholgehalt von 60 %vol oder mehr und somit eigentlich ungeniessbar. Dieser wird mit reinem Quellwasser oder Trinkwasser, das oft bezüglich der enthaltenen Mineralstoffe aufbereitet ist, auf Trinkstärke herabgesetzt. Würde man Leitungswasser zusetzen, wäre das Destillat sofort leicht trüb. Der Alkohol hebt das Löseverhalten der Wasserinhaltsstoffe auf und lässt sie ausflocken. Die genussfähige Spirituose hat meist zwischen 37,5 und 40 %vol, der Alkoholgehalt ist oft historisch bedingt oder durch gesetzliche Hintergründe (z.B. für gesetzlich geschützte Herkunftsbezeichnungen) festgelegt. Bei starken, also hochprozentigen Spirituosen kann der Alkohol zu scharf oder dominant wirken, dies hat oft zur Folge, dass die wertvollen Aromen überdeckt werden. Bei niedrigerem Alkoholgehalt schmecken die Spirituosen vielfach leer, fad oder sogar klebrig. Das Einstellen des Alkoholgehalts muss sehr exakt geschehen, da gesetzlich nur sehr geringe Abweichungen toleriert werden. Der Alkoholanteil wird indirekt über die Dichte mit einem Alkoholmeter gemessen, sie ist abhängig von Verhältnis Wasser zu Alkohol und der Temperatur. Beim Verdünnen helfen amtliche Tabellen, die für die gemessenen Werte Alkoholgehalt und Temperatur den Alkholanteil bei einer Normtemperatur von 20°Celsius ebenso angeben wie die entsprechend benötigte Menge Wasser.
[Bearbeiten] Filtrierung
Wird der Alkoholgehalt durch die Zugabe von Wasser hinreichend stark gesenkt, bilden sich schlagartig winzige Öltröpfchen, es entsteht eine Öl-in-Wasser-Emulsion. An den Grenzflächen zwischen Wasser und Öltröpfchen wird das Licht gestreut (Tyndall-Effekt), was die milchig-weiße Trübung hervorruft. Die Färbung beruht also nicht auf einer chemischen Reaktion, bei der sich eine weißliche Substanz gebildet hätte, sondern ist physikalischer Natur. (Louche-Effekt).
Diese Trübungen hängen stark von den Inhaltsstoffen des Destillats ab und werden abschließend herausfiltriert. Besonders in gekühltem Zustand fallen viele trübende Substanzen aus und optisch unschön ins Auge. Daher wird die Filtration auch bei Temperaturen um den Gefrierpunkt mittels Mikrofilter durchgeführt, so dass beim Verbraucher auch eine im Kühlschrank gelagerte Spirituose stets klar bleibt. Allerdings bewirkt eine starke Kühlung zum Genuss auch, dass die Aromen nicht klar zur Geltung kommen und der volle Geschmack sich nicht entfalten kann. Qualitativ minderwertige Produkte profitieren jedoch von der Kühlung, da schlecht schmeckende Fuselöle, soweit vorhanden, ebenso nur wenig durchschmecken. Daher sollten die meisten Spirituosen, die pur getrunken werden nicht aus dem Kühlschrank genossen werden. Beim sehr neutral schmeckenden Wodka hingegen ist der eiskalte Genuss hingegen üblich.
[Bearbeiten] Quellen
- ↑ Erläuterungen auf der Jameson-Brennerei-Tour, Dublin, Irland
