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Für diejenigen, die es gerne genauer wissen wollen…
…eine zugegebnermassen etwas theoretische Abhandlung…
Es gibt zwei unterschiedliche Hauptarten der Destillation, die kontinuierliche und die diskontinuierliche Destillation.
Kontinuierliches Brennen
Beim kontinuierlichen Brennen wird der Alkohol aus der mit Maische gefüllten Brennblase verdampft und in dem sich anschließenden Kühler kondensiert. Der Brennvorgang wird ohne Unterbrechung durch kontinuierliche Zufuhr neuer Maische durchgeführt und ist für die Herstellung großer Mengen ökonomischer. Als Kühler wird zumeist eine Kolonne mit Glockenböden benutzt, die mit guter Trennleistung eine hohe Alkoholkonzentration im Destillat ermöglicht. Das kontinuierliche Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung von großen Mengen Agraralkohol.
Der Erfinder der Destillationskolonne ist der belgische Ingenieur Cellier-Blumenthal (1768–1840); er meldete dafür auch das Patent an.
Patentbrennverfahren
Das Patentbrennverfahren (engl. patent still distilling, continuous distilling (kontinuierliches Brennen), column still distilling (Säulenbrennverfahren) oder Coffey still distilling (Coffeybrennverfahren)) ist ein kontinuierlicher Brennvorgang nach Aeneas Coffey, der in Schottland bei der Herstellung von Grain Whisky zum Einsatz kommt(und z.b. in Amerika und Irland). Dabei werden gemälzte und ungemälzte Getreidesorten vermischt und daraus in einem relativ billigen und schnellen Verfahren Whisky produziert.* Die Destillation erfolgt in einem Patent- oder Coffey-Destillationsgerät (wegen der Kupfersäulen auch Kolonnenapparat genannt), und das Destillat wird mit einem höheren Alkoholgehalt abgezogen.
- Die Bedeutung des Grain-Whiskys ist im Wandel – selbst eingefleischte Mal-Whisky-Liebhaber müssen zugeben, dass bei entsprechender Lagerung (!) auch Grain-Whisky einen Anreiz hat.
Das Verfahren wurde vom Schotten Robert Stein erfunden und 1826 erprobt, in den folgenden Jahren durch den Iren Aeneas Coffey verbessert. Mit den Brennsäulen wird ein Destillat mit einem maximalen Alkoholgehalt von 94,8 Volumenprozent hergestellt, die durch kontinuierliches Brennen einen immensen Kostenvorteil erbringen.
Diskontinuierliches Brennen
Beim diskontinuierlichen Brennen wird die Maische portionsweise in die Brennblase gefüllt und der Alkohol und die Aromen daraus abdestilliert.
Doppelbrand
Beim Doppelbrand werden zwei, teils auch drei komplette Brenndurchgänge durchlaufen. Zuerst wird beim Roh- oder Raubrand (veraltet: Rauhbrand) der gesamte Alkohol aus der Maische gewonnen. Beim zweiten, entscheidenden Brennen, dem Feinbrand, wird der Raubrand, bestehend aus Wasser, etwa 25 bis 35 Vol.-% Alkohol, Aromen und Fuselöl zum zweiten Mal destilliert. Hierbei werden durch langsame Temperaturerhöhung drei Fraktionen gewonnen:
- Der bei niedriger Temperatur siedende Vorlauf enthält unerwünschte und teilweise giftige Inhaltsstoffe wie Methanol, Aceton und Ethylacetat.
- Bei höherer Temperatur siedet der wertvolle Mittellauf mit Ethanol, Wasser und den Aromastoffen. Der Mittellauf beginnt mit 70 bis 80 Vol.-% Alkohol und sinkt mit dem Brennverlauf langsam ab. Das Ende des Feinbrandes ist bei Kernobst zwischen 45 und 50 %, bei Steinobst bei 50 bis 55 Vol.-% Alkohol erreicht.
- Bei weiterer Erhöhung der Siedetemperatur fällt der höher siedende Nachlauf mit den Fuselalkoholen Propanol, Butanol, Hexanol, Isoamylalkohol, Isobutylalkohol oder Pentanol an. Der Nachlauf ist der Anteil, der unter 45 % abläuft.
Zur Erzeugung hochwertigen Feinbrandes ist es wichtig, dass langsam angeheizt wird, damit die leicht flüchtigen unerwünschten Stoffe im Vorlauf abgeschieden werden. Wird zu stark angeheizt, gehen mit den unerwünschten leicht flüchtigen Stoffen auch die vollwertigen fruchtigen Aromastoffe in den unbrauchbaren Vorlauf und sind somit verloren. Aus 100 Liter Raubrand erhält man 25 bis 35 Liter Feinbrand.
Einfacher Brand
Beim einfachen Brennen ist der Ausgangsstoff immer die Maische selbst. Die Vorgangsweise entspricht der des Feinbrandes beim Doppelbrand, der Alkoholgehalt im Destillat ist niedriger, der Aromagehalt jedoch hoch. Mit Hilfe einer Rektifikationskolonne kann man aber auch beim Einfachbrand bereits hochprozentige Alkohole gewinnen. Durch Erhöhung der Zuckerkonzentration in der Maische kann unter Verwendung alkoholresistenter Hefen eine hochprozentige Maische (bis 20%vol Alkohol) gewonnen werden, was mit einfachem Brand die Herstellung von Edelbrand mit über 40%vol Alkohol erlaubt.
Pot-Still-Verfahren
Zur Herstellung von schottischem Malt-Whisky, irischem Pot-Still-Whiskey und Bourbon Whiskey kleinerer Brennereien wird die Maische zwei- bzw. dreimal 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 (Blend-Whisky) angewendet, da es recht aufwändig ist. Zwischen jedem Brennvorgang muss die Brennblase rückstandslos gereinigt werden.
Mischformen
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. Durch die Kupferplatten konnte der Rückfluss reguliert werden, allerdings mussten diese auch regelmäßig gereinigt werden, was sehr aufwendig war. Sie wurde in mehreren Brennereien verwendet und kommt heute nur noch bei Bruichladdich und Scapa – ohne die Kupferplatten – zum Einsatz.
Brenntechnik für diskontinuierliches Brennen
Brennanlage: 1 Brennblase 2 Befeuerung 3 Rührwerk 4 Fenster + Thermometer 5 Öffnung 6 Helm 7 Geistrohr 8 Kolonne 9 Glockenböden 10 Überlauf 11 Dephlegmator 12 Kühler 13 Vorlage
Brennblase
Die Brennblase ist ein beheizbarer Kessel, in dem die Maische erhitzt wird um die leicht flüchtigen Inhaltsstoffe zu verdampfen.
Befeuerung
Die bei der Destillation benötigte Wärme kann unterschiedlich erzeugt und abgegeben werden:
- Direkte Befeuerung: Die Brennblase wird unmittelbar vom Brenner beheizt.
- Indirekte Befeuerung: Die Wärmezufuhr erfolgt über ein Wasserbad oder mit Wasserdampf. So wird die Wärme gleichmäßiger verteilt, was ein Anbrennen der Maische verhindert.
Als Brennstoff dient meist Erdgas oder Heizöl. Elektroheizungen werden aus Kostengründen selten verwendet. Holzheizungen sind schlecht regulierbar und finden sich daher nur noch in alten Brennereien. Um Wärmeverluste zu minimieren, ist die Brennblase meist eingemauert oder anderweitig isoliert.
Rührwerk
Brennblase mit Maische und Rührwerk
Ein optionales Rührwerk durchmischt die Maische und sorgt für eine gleichmäßigere Wärmeverteilung. Das verbessert die Trennleistung, da die charakteristischen Komponenten der jeweiligen Fraktion gleichzeitig verdampfen (und nicht in die folgende verschleppt werden) und verhindert das Anbrennen der Maische.
Befüllung und Entleerung
Über eine Einfüllöffnung oder einen Rohranschluss wird die Maische in die Brennblase gepumpt. Nach dem Brennen wird die Brennblase durch eine Klappe entleert.
Geisthelm und Geistrohr
Der Geisthelm ist zylinderförmig oder kugelig geweitet und liegt oberhalb der Brennblase. In ihm sammeln sich die Alkoholdämpfe und werden über das Geistrohr in die Verstärkereinheit geleitet.
Verstärkereinheit
Die Verstärkereinheit wird nur beim einfachen Brand benutzt und besteht aus zwei funktionellen Bauteilen. Sie 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.
Rektifikationskolonne
Eine Kolonne 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 unterhalb liegenden Boden abgeleitet, vom untersten Boden wird sie mit einem hohen Wasseranteil und wenig Alkohol wieder in die Brennblase zurückgeführt. Den nächsten Glockenboden erreichen folglich Dämpfe mit einem höheren Gehalt an Alkohol und weniger an Wasser. 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.
Dephlegmator
Der Dephlegmator 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 der des Wassers liegt. Alkoholdämpfe können so den Dephlegmator passieren, Wasser kondensiert und tropft zurück auf den Glockenboden, weniger Kühlung lässt 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.
Katalysator
Der Katalysator oder Cyanidabscheider entfernt Ethylcarbamat bzw. Blausäure aus dem Destillat. Diese Stoffe finden sich hauptsächlich in Steinobstmaischen, die Ausgangsstoffe sind in den Kernen enthalten. Der wirksame Bestandteil des Katalysators ist Kupfer, Brennblasen sind daher auch fast immer aus Kupfer oder Messing und nicht aus pflegeleichtem Edelstahl. In der Regel kann der Katalysator überbrückt werden, wenn er nicht benötigt wird, so bei Kernobstmaischen. Einfache Anlagen besitzen oft keinen Katalysator.
Gegenstromkühler
Über ein weiteres Geistrohr tritt der heiße Destillatdampf oben in den Kühler 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, 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.