Spiritusfabrikation [1]

[201] Spiritusfabrikation, die fabrikmäßige Darstellung hochprozentiger Alkohol-Wassermischungen aus vergorenen Zuckersäften. Die Gewinnung des sogenannten Mineralspiritus aus Acetylen durch Ueberführung in Aethylen, Aethylschwefelsäure und Zerlegung der letzteren in Alkohol und Schwefelsäure hat vorläufig nur theoretisches Interesse. In der Technik wird aller Alkohol durch Gärung (s.d.) zuckerhaltiger Flüssigkeiten und Destillation derselben gewonnen. Das Rohmaterial zur Alkoholfabrikation können liefern:

1. Flüssigkeiten, die bereits Zucker enthalten, oder

2. Substanzen, die Stoffe enthalten, die in Traubenzucker überführbar sind, vor allem die Stärkmehl führenden Knollen der Kartoffel und die Getreidekörner.

Von zuckerhaltigen Rohmaterialien kommt für Deutschland und Oesterreich-Ungarn fast ausschließlich die Melasse in Betracht; vgl. a. Franzbranntwein, Rum und [1].

Die Melasse (s. Zuckerfabrikation) enthält im Durchschnitt 50% Zucker, größtenteils Rohrzucker, der zwar nicht direkt vergärbar ist, aber von dem in der Hefe vorhandenen Invertin in die gärungsfähigen Zucker, Glukose und Fruktose zerlegt (invertiert) wird. Die Melasse wird, um eine Gärung zu ermöglichen, mit etwa dem dreifachen Gewicht Wasser verdünnt, das mit der Melasse vermischt wird, indem man durch eine am Boden befindliche Dampfschlange aus zahlreichen seinen Oeffnungen Dampf ausströmen läßt. Die Melasse enthält einen Ueberschuß an Kalk und reagiert daher alkalisch. Die Alkalität wird durch Titration genau bestimmt, und nach dieser Bestimmung wird die Melasse mit Schwefelsäure, seltener mit Salzsäure versetzt, so daß ein geringer Säureüberschuß vorhanden ist, der 0,05–0,075% betragen soll. Die so vorbereitete Melassenmaische wird bei ca. 20° C. in Gärung versetzt, und zwar entweder direkt durch Bierhefe oder durch eine besondere Hefenmaische, meist aus Darrmalz und Getreideschrot hergestellt. Für die Gärungsführung und Destillation gilt dasselbe wie für die Gärung der Kartoffelmaischen. Die Temperatursteigerung der Melassenmaische während der Gärung[201] beträgt gewöhnlich nicht mehr als 12° C. Als Ausbeute an Alkohol werden 2600–3000 Literprozent aus 100 kg Melasse erhalten. Der Melassenspiritus ist schwerer zu rektifizieren als der Kartoffelspiritus. Abnorme Gärungserscheinungen kommen bei der Melassenmaische häufiger vor als bei Kartoffel- oder Getreidemaische; sie äußern sich meist in einem schwachen und zu späten Beginnen sowie einem langsamen Verlauf der Gärung. Von solchen abnormen Gärungen seien die Salpetersäuregärung und die Schwergärigkeit erwähnt.

Bei der Salpetersäuregärung entwickelt sich aus den in jeder Melasse bald in größeren, bald in kleineren Mengen vorhandenen salpetersauern Salzen Stickoxyd (NO), das an der Luft in die gärungshemmende Untersalpetersäure (NO2) übergeht. Das Auftreten des Stickoxyds ist auf eine Reduktion der salpetersauren Salze durch den bei der infolge mangelhafter Reinlichkeit der Gärungsgefäße auftretenden Buttersäuregärung entstehenden Wasserstoff zurückzuführen. Die Buttersäurebakterien spalten nämlich den Zucker in Buttersäure einerseits sowie Kohlensäure und Wasserstoff anderseits.

Die sogenannte Schwergärigkeit äußert sich meistens so, daß die anfangs eintretende Gärung allmählich nachläßt und vorzeitig aufhört. In den intensivsten Fällen findet eine äußerst geringe Anfangsgärung Matt, die nach wenigen Stunden aufhört. Ihre Ursache ist häufig in dem Vorkommen von gärungshemmenden, durch Bakterientätigkeit entstandenen flüchtigen Säuren zu suchen. Als Mittel gegen diese Gärungsfehler kommen in Betracht: Gründliche Reinigung der ganzen Betriebsanstalt, Aufkochen der Melasse oder Ausfällen der Bakterien durch Tannin oder durch Eiweiß (3–4 Eier auf 100 kg Melasse), ferner Zusätze von Flußsäure (s. unten Effronts Flußsäureverfahren). Die Rückstände nach der Destillation, die sogenannte Melasseschlempe, findet zur Darstellung von Pottasche (s.d.) oder als Düngemittel (s. [2]) Verwendung.

Die Fabrikation des Spiritus zerfällt in denjenigen Fabriken, die stärkmehlhaltige Rohstoffe verarbeiten, in drei Abschnitte: 1. Das Maischen (Verzuckern der Stärke mit Malz oder Säure), 2. die Vergärung der Maische, 3. die Abscheidung des Alkohols (Destillation). Bei Verwendung zuckerhaltiger Rohstoffe fällt das Maischen fort, bei Verwendung alkoholhaltiger Rohstoffe auch die Gärung.

Die Spiritusfabrikation aus Kartoffeln. Nach J. König [3] ist die prozentuale Zusammensetzung der Kartoffeln nach 239 Analysen folgende:


Spiritusfabrikation [1]

Der größte Teil der stickstofffreien Extraktstoffe (95–99%) besteht aus Stärke nebst geringen. Mengen Rohrzucker (0,5–4,5%) sowie dextrinähnlichen Stoffen. Von dem Gesamtstickstoffgehalt sind 35–56% in Form von Asparagin und Amidosäuren vorhanden, auch Hexonbasen (Arginin, Hystidin, Lysin) wurden in Kartoffelknollen nachgewiesen. Für eine rationelle Spiritusfabrikation ist eine Bestimmung des Stärkegehaltes sehr wichtig. Eine für den Betrieb genügend genaue Bestimmung basiert darauf, daß der Stärkegehalt der Kartoffeln mit dem spezifischen Gewicht derselben wächst. Behrend, Märker und Morgen [4] haben eine Tabelle ausgearbeitet, in der der Stärkegehalt für die verschiedenen spezifischen Gewichte angegeben ist. Zur Bestimmung des spezifischen Gewichts dient hauptsächlich die Kartoffelwage von Reimann [6]. Die Kartoffeln müssen vor der Verarbeitung einer gründlichen Reinigung durch Waschmaschinen unterzogen werden [5]; vgl. a. Stärkefabrikation. Um die Ueberführung der Stärke der Kartoffeln in Zucker und Dextrin mittels Malz (s.d.) möglichst vollständig zu machen, werden die Kartoffeln vorher unter Druck erhitzt. Hierdurch kann die Diastase des Malzes leichter an die Stärke in den Zellen herantreten. Die Stärke selbst wird dabei nicht nur verkleistert, sondern in dem vorhandenen Wasser gelöst, bleibt auch beim Abkühlen noch eine Zeitlang gelöst und wird in dieser Form von der Diastase leicht und vollständig umgewandelt. Ueber die älteren Hochdruckapparate von Hollefreund und Bohm s. [6]. Den jetzt fast ausschließlich angewandten Apparat, den Henzedämpfer, zeigt Fig. 1 in der konischen Form von Pauksch mit dem Dampfventil a für Dampfzufuhr in den oberen Teil, in das Rohr f, mit dem Manometer b, dem Wassereinlaß c, dem Sicherheitsventil d, dem Ausblaseventil i, dem Dampfzuleitungsventil zur Spitze des Dämpfers k, dem Fruchtwasserableitungsventil l und dem Probierhahn m. Ueber dem Ausblaserohr h befindet sich ein einfacher oder verstellbarer Doppelrost als Steinsänger; durch das Armloch g können die angesammelten Gegenstände entfernt werden. Die Größe ist so zu wählen, daß man auf 100 l Gärraum mindestens 130 l Henzeraum rechnet. Zur Vermeidung von Wärmeverlusten[202] und zur Verminderung der Kondensationswasserbildung wird der Henzedämpfer mit Wärmeschutzmasse umgeben. Die Kartoffeln werden entweder aus einem darüber befindlichen Rumpf gewogen in den Dämpfer eingebracht oder der ganze Dämpfer hängt in einer Wiegevorrichtung. Sind die Kartoffeln eingefüllt, so wird durch das obere Rohr Dampf gegeben, nachdem das Mannloch geschlossen, das Ablaufrohr für das Kondensations- und Fruchtwasser geöffnet ist. Nach 10–20 Minuten sind die Kartoffeln so weit durchgewärmt, daß mit dem Kondensationswasser Dampf austritt. Der Kondensationswasserhahn wird geschlossen und nun durch das Dampfrohr allein oder auch durch das untere weiter gedämpft, bis die Spannung von 3–3,5 Atmosphären erreicht ist, was in ca. 45 Minuten der Fall sein soll. Nunmehr werden die Kartoffeln durch Oeffnen des Ausblaserohres abgeblasen und dadurch völlig zerkleinert. Für 1 Ztr. sehr stärkereiche Kartoffeln sind 70, für stärkeärmere 80–85,1 Henzeraum erforderlich. Die Kartoffeln passieren nun, bevor sie in den Vormaischbottich gelangen zunächst einen Schlot, in dem über der Eintrittsstelle ein kräftig wirkender Dampfstrahlexhaustor angebracht ist. Ein der ausgeblasenen Masse so entgegenkommender Luftstrom kühlt diese durch die Berührung und durch starke Verdunstung auf die geeignete Temperatur ab. Bei neueren Konstruktionen ging man bis auf 35 cm Höhe des Exhaustors herab und hat den Schlot konisch so erweitert, daß die Wände nicht verunreinigt werden. Die dadurch etwas verminderte Kühlwirkung wird durch gute Kühlvorrichtungen im Vormaischbottich aufgewogen. In den Vormaischbottich kommt daher, ohne daß man ein Verbrühen desselben zu befürchten hätte, das Malz, fast ausschließlich Gerstenmalz. Zuweilen wird es durch Hafermalz ersetzt, das zwar eine geringere diastatische Wirkung hat, aber nach praktischen Erfahrungen schnell und vollständig verlaufende Gärungen gibt. Da das Malz beim Darren selbst bei niedriger Temperatur an verzuckernder Kraft einbüßt, wendet man Darrmalz in Kartoffelbrennereien wenig an, meist nur, wenn es gilt, ein besonders konzentriertes und kräftiges Gärmittel herzustellen. Fast ausschließlich ist Grünmalz im Gebrauch. Das beste Rohmaterial ist eine kleinkörnige, leichte Gerste, die schnell quellreif wird und ein diastasereiches Malz liefert. Wenn schon überall in der Brennerei peinlichste Sauberkeit geboten ist, so ist dies ganz besonders in der Mälzerei der Fall, da für unreine Gärungen fast immer aus dem Malze stammende Infektionen verantwortlich zu machen sind. Daher ist das Rohmaterial sorgfältig zu reinigen, und sind Quellstöcke und Malzkeller so zu halten, daß Schimmelpilze und Fäulnisorganismen nicht zur Entwicklung kommen können. Das Malz für die Brennerei muß so kalt und damit so langsam wie möglich geführt werden. Es erreicht die größte Diastasemenge nicht, wie früher allgemein angenommen wurde, wenn der Graskeim drei Viertel der Länge des Korns erreicht hat, sondern bei der zwei- bis dreifachen Länge des Korns. Es empfiehlt sich, das Malz etwa 20 Tage bei 15° C. in 6 cm hoher Schicht zu führen. Hierzu ist für 100 l Maischraum eine Tennenfläche von mindestens 15 qm erforderlich. Das Malz muß gut zerkleinert werden, wenn es wirksam sein soll. Hierzu dienen meistens Malzquetschen, die aus zwei oder mehr verstellbaren eisernen Walzen bestehen; die Walzen müssen, wenn sie gut wirken sollen, entweder gleichgroß mit verschiedener Umdrehungszahl oder verschieden groß bei gleicher Umdrehungszahl sein. Einen besonderen Apparat zum Zerkleinern von Malz, einen sogenannten Malzmilchapparat hat Bohm konstruiert; derselbe besteht aus einem schmiedeeisernen Einteiggefäß und einer Zentrifugalmühle, in der das Malz zerkleinert wird. Durch die passende Stellung eines Dreiweghahns wird das Malz so oft von der Mühle in das Einteiggefäß und umgekehrt geführt, bis eine seine Malzmilch erzielt ist. Der genannte Malzmilchapparat ist überall da am Platze, wo rasches Arbeiten erwünscht ist.

Die Vormaischbottiche (Maischmaschinen, Maischapparate) lassen sich in zwei Gruppen einteilen, je nachdem sie nur zum Maischen dienen oder auch mit Vorrichtungen zum Kühlen versehen sind. Zur ersten Gruppe gehört der Apparat von Ellenberger [6], der dem Holländer der Papierfabrikation nachgebildet ist. – Von den Apparaten, die gleichzeitig die Kühlung der Maische besorgen, zeigt Fig. 2 die Hampelsche Maischmaschine. Hampel vermeidet den Exhaustor durch eine eigentümliche Ausblasevorrichtung. Die Kartoffelmasse wird durch die Maischmühle c ausgeblasen. Diese besteht aus der feststehenden glatten Mahlfläche f, gegen die der glatte Konus g arbeitet. Die Entfernung beider kann reguliert werden. Das Wasser geht durch die feststehenden Kühltaschen, gegen die die Maische durch das Flügelrad o geschleudert wird, das durch die auf l sitzenden Riemenscheiben k, k1 und Zahnräder m, m1 bewegt wird; p1 q1 sind Thermometer in den Stutzen p und q. Dampfeingang bei s, Kühlwassereingang bei r und Ausgang bei r1 sind durch Hähne regulierbar. – Bei andern Maischapparaten[203] dient der Kühlapparat gleichzeitig als Rührwerk; zahlreiche Konstruktionen s. [6]. Für die Beurteilung der Maischapparate kommt es hauptsächlich darauf an, daß eine schnelle und gute Durchmischung der aus dem Henze ausgeblasenen Masse mit dem Malz erreicht wird, und daß der Apparat sowie etwaige Kühlvorrichtungen leicht und schnell an allen Stellen gereinigt werden können. Der Verbrauch an Kühlwasser darf bei einer guten Kühlvorrichtung 2–2,5 l Wasser von 10° C. für 1 l Maische nicht übersteigen, um diese von der Maischtemperatur in 1,5–2 Stunden auf ca. 15° C. abzukühlen. – Beim Maischprozeß selbst kommt es zunächst darauf an, eine möglichst vollständige Umwandlung der Stärke durch die Diastase zu erzielen. Die Stärke der Kartoffeln wird schon bei 56° C, die des Malzes erst bei 65° gelöst. Bei dem Verzuckerungsprozeß werden bei gutem Verlauf etwa 80% Maltose (Zucker) und 20% Dextrin gebildet. Die Maltose wird durch das in der Hefe vorhandene Ferment, die Glykase, rasch in die gärungsfähige Zuckerart, die Glykose, übergeführt. Die nebenher gebildeten Dextrine gehen erst während der Gärung durch die nachwirkende Kraft der Diastase in Maltose über, die dann ihrerseits wieder weiter in Glykose umgewandelt wird. Da somit der Diastase auch während der Gärung noch Arbeit zukommt, darf ihre Wirkungskraft während des Maischens nicht geschädigt werden. Die beste Temperatur für ihre Wirksamkeit liegt zwischen 50 und 56° C, bei höherer Temperatur wird die Diastase geschwächt. Es ist beim Maischprozeß ferner eine Unterdrückung der stets vorhandenen gärungsstörenden Organismen anzustreben, die erst bei 65° C. vor sich geht. Da nun nach den Erfahrungen in der Praxis die Diastase aber in zuckerreichen Flüssigkeiten eine weit höhere Temperatur ertragen kann als in verdünnter Zuckerlösung, so ergibt sich für die Praxis folgendes Verfahren: Man gibt das ganze Malz mit dem Maischwasser in den Vormaischbottich, maischt schnell bis 50° C, dann langsam bis 60° C, und gegen das Ende lasse man die Temperatur auf 65°, bei sehr konzentrierten Maischen selbst auf 68° steigen. Zur Erzielung von Maischen von 20–22° Balling muß man auf 100 l Maischraum 15 kg Stärke aus Kartoffeln einmaischen, wozu noch aus 3 kg Malzgerste 1,6 kg Gerstenstärke kommen; zur Erzielung dickerer Maischen, etwa 26–28° Balling, nimmt man ca. 18 kg Stärke aus Kartoffeln. Während Versuche ergeben haben, daß eine vollkommene Entfernung der festen Bestandteile, der Treber, aus der Maische dieselbe schwer vergärbar macht, erweist es sich vorteilhaft, einen Teil der Treber, namentlich die groben Stücke, und fremde Körper zu entfernen. Die Maische wird leichter beweglich, erfordert weniger Steigraum und kann konzentrierter hergestellt werden. Man verwendet daher vielfach Entschalapparate. Verschiedene Konstruktionen s. [6]. Ist die Verzuckerung beendet, was man daran erkennt, daß etwas filtrierte Maische mit Jodlösung keine Blau- oder Rotfärbung mehr gibt, so wird sie auf die Anstelltemperatur herabgekühlt. Ueber die dazu verwendeten Apparate, die teilweise schon im Vormaischbottich liegen (s. oben), vgl. a. Bierbrauerei und [6].

Außer durch Diastase kann die Verzuckerung auch durch Kochen mit verdünnten Säuren (Salzsäure, Schwefelsäure) geschehen; erstere verzuckert besser als letztere. Die Verzuckerung mit Säuren findet in heißen Gegenden Anwendung, wo die Malzbereitung auf Schwierigkeiten stößt. Nach beendigter Verzuckerung wird die Säure größtenteils neutralisiert.

Die gekühlte Maische wird in den Gärbottich geleitet und dort mit dem Gärmittel versetzt. Zur Erregung der Gärung bediente man sich früher ausschließlich der bei der Bierbrauerei (s.d.) gewonnenen Hefe (s.d.). Jetzt wird fast nur noch mit Kunsthefe gearbeitet, für welche zunächst eine besondere kleine Maische, das Hefengut (die Hefenmaische), hergestellt wird. Hierfür kann man alle die Materialien verwenden, welche die für die Ernährung der Hefe erforderlichen Stoffe in reichlichem Maße enthalten. Am geeignetsten erweist sich Malz, dessen Stärkemehl sich bei der Maischung in Maltose verwandelt, und das die Eiweißstoffe der Gerste durch den Keimprozeß zum großen Teil in Amide, besonders Asparagin, verwandelt hat. Amide sind aber das beste Nährmittel für Hefe. Auch die für das Wachstum der Hefe nötigen Mineralstoffe, Kali und Phosphorsäure, enthält Malz reichlich. Besondere Sorgfalt ist auf die Reinigung der verwendeten Materialien zu verwenden, um gärungstörende Organismen möglichst fernzuhalten. Während man früher hauptsächlich Darrmalz verwendete, hat man jetzt gelernt, aus Grünmalz brauchbare Hefenmaischen zu gewinnen. Da man erkannt hat, daß die Zuführung der Hefe am besten in möglichst konzentrierter Lösung vorgenommen wird, maischt man das Malz nicht nur mit Wasser, sondern bei 65–67°C. mit heißer, süßer Maische. Die Konzentration des Hefenguts soll 22–24 Saccharometergrade betragen, das Stärkemehl soll möglichst gelöst und in Zucker übergeführt sein, weshalb die hohe Temperatur, welche zugleich auch die vorhandenen Spaltpilze unterdrückt, angewendet wird. Der dadurch erzielte hohe Alkoholgehalt der Maischen unterdrückt die gärungshemmenden Organismen. Dasselbe bezweckt man auch mit einer hohen Maischtemperatur, die man in so konzentrierter Maische bis zu 66° C. steigern kann. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, nach der Verzuckerung auf 75° C. anzuwärmen und 15 Minuten auf dieser Temperatur zu lassen (Anwärmapparate s. [6]). Für Maischung und Verzuckerung rechnet man 2 Stunden. Nach der Verzuckerung beginnt der wichtigste Prozeß bei der Kunsthefeführung, nämlich die Säuerung. Trotz der geschilderten Vorsichtsmaßregeln zur Unterdrückung gärungshemmender Organismen ist es unerläßlich, für die Bildung eines für die leicht entstehende, außerordentlich gärungshemmend wirkende Buttersäure sowie für die Spaltpilze starken Giftes zu sorgen, das aber die Hefe nicht stört. Ein solches Gift ist die Milchsäure. Eine reine Milchsäuregärung tritt ein, wenn man die Temperatur der Maische nicht unter 50° C. sinken läßt. Bildet sich beim Beginn der Kampagne in den ersten Maischen nicht genügend Milchsäure, so erzielt man diese durch Zusatz von Reinkulturen von Milchsäurebazillen, wie man sie z.B. vom Verein der Spiritusfabrikanten in Berlin oder landwirtschaftlichen Hochschulen beziehen kann. Man läßt die Säuerung so weit vorschreiten, bis 20 ccm Maischefiltrat zur Neutralisation 2,4–2,7 ccm Normalnatronlauge (entsprechend ca. 1% Milchsäure) erfordern. Je mehr Säure in der Kunsthefe, desto weniger im Gärbottich.[204] Hat man in den ersten Hefemaischen reine Milchsäure in genügender Menge erhalten, so siedelt sich der Pilz in den Holzwandungen der Hefengefäße an, und es bedarf für die ferneren Maischungen keiner besonderen Aussaat. Mit Kupfer ausgeschlagene Hefengefäße dürfen nicht verwendet werden. – Nachdem der erwähnte Säuregrad erreicht ist, kühlt man die Maische auf die Anstelltemperatur (für dünne Maischen ca. 15° C., für konzentriertere auf 18–20° C). Kühlvorrichtungen s. [6]. Die so verarbeitete Maische wird in Gärung versetzt, und zwar zum Beginn der Kampagne mit Preßhefe, am besten mit einer Reinzuchthefe, z.B. der Rasse II aus der Reinzuchtanstalt des Vereins der Spiritusfabrikanten. Von der gärenden Maische wird, wenn die darin sich vermehrende Hefe ihre volle Reise erlangt hat, ein Teil, nämlich ein Zehntel des Raumes der Hefenbottiche, abgenommen, die sogenannte Mutterhefe, um damit das folgende Hefengefäß in Gärung zu setzen. Nach Abnahme der Mutterhefe wurde früher vielfach eine gleiche Menge heißer Maische zugesetzt, das sogenannte Auffrischen oder Verstellen der Maische. Bei Verarbeitung konzentrierter Maischen hat sich dies als überflüssig herausgestellt. Man läßt nach Abnahme der Mutterhefe die Kunsthefe weiter vergären, bis der Alkoholgehalt mindestens 8% beträgt, was einer Vergärung von 4–5 Saccharometergraden entspricht. Dies pflegt nach 15–20 Stunden der Fall zu sein. Dann kann man mit der Kunsthefe die große Maische in Gärung setzen. Ueber die Bereitung der Kunsthefe s. [6]. – Von weiteren Verfahren, die dazu dienen, schädliche Nebengärungen zu vermeiden, sei noch erwähnt das Effrontsche Flußsäureverfahren. – Die Flußsäure ist nämlich einerseits ein starkes Bakteriengift, anderseits ein ausgezeichnetes Konservierungsmittel für die Diastase, welche sie bis zum Schluß der Gärung kräftig erhält, so daß man sogar an Malz sparen darf. Endlich aber wirkt die Flußsäure auch anregend auf die Gärkraft der Hefe ein, jedoch nur unter besonderen Umständen, nämlich dann, wenn die an sich gegen Flußsäure empfindliche Hefe durch allmählich gesteigerte Gaben von Flußsäure an diese gewöhnt, also besonders gezüchtet worden ist.

Mit dem Hefengut wird die Hauptmaische in Gärung versetzt, die dann drei Phasen unterscheiden läßt: die Vorgärung, die Hauptgärung, die Nachgärung. In der Vorgärung findet die Hefenbildung statt; nur eine Kohlensäurebildung tritt ein. Als Anstelltemperatur empfiehlt sich 17–22° C. Bei der nun folgenden Hauptgärung wird die bei dem Maischprozeß gebildete Maltose vergoren. Bei der Vergärung der Maltose tritt starke Wärmeentwicklung ein. Da eine Ueberschreitung der Temperatur von 30° C. schädlich ist, hat man Vorrichtungen zur Regelung der Temperatur im Gärbottich, die sogenannten Gärbottichkühler, angebracht; diesbezügliche Konstruktionen s. [6]. Da diese Kühler während ihrer Tätigkeit auf und ab bewegt werden, so wird dadurch die Kohlensäure aus der Maische schneller entfernt. Deshalb erfordern die Bottiche einen geringeren Steigraum und können besser ausgenutzt werden; anderseits wird durch Entfernung der gärungshemmenden Kohlensäure und durch Vermeidung zu starker Verdunstung bei höherer Temperatur eine höhere Alkoholausbeute erzielt. Bei der Nachgärung sollen die Dextrine durch die Nachwirkung der Diastase in Maltose übergeführt und vergoren werden. Die Gärbottiche werden meistens aus gutem Eichenholz gefertigt, und zwar besser hoch als flach, für 4000 l z.B. 2 m hoch. Beim Gärraum kommt es vor allem darauf an, daß eine leichte Reinhaltung der Wände, der Decke und des Fußbodens möglich ist, daß die Temperatur eine gleichmäßige und durch eine mäßige Ventilation für Absaugung der Kohlensäure gesorgt ist. S.a. [5]. – Während in der Regel bei der Gärung die Kohlensäurebläschen an der Oberfläche sofort platzen, bildet sich zuweilen ein Schaum. Bei dieser Art der Gärung, der Schaumgärung, steigt die Maische bedeutend, und ein großer Teil, oft bis ein Drittel der Maische, gärt über. Als Ursache der Schaumgärung betrachtet man zurzeit den Ernährungszustand der Hefe. Nur eine zu reichlich ernährte Hefe, die in lebhafter Sprossung begriffen ist, erzeugt Schaumgärung. Als Mittel dagegen empfiehlt es sich daher, das Hefengut stark zu säuern, konzentriert zu maischen und stark vergären zu lassen. S.a. [6].

Bezüglich der Beurteilung des Brennereibetriebes sei folgendes erwähnt: Aus der zur Einmaischung gelangenden Menge Stärke wird in der Praxis selbstverständlich nicht die theoretisch mögliche Menge Alkohol gewonnen, weil der Betrieb mit verschiedenen, zum Teil unvermeidlichen Verlusten verbunden ist. Die stetige Untersuchung der Rohstoffe, Zwischen- und Enderzeugnisse soll Aufschluß geben, wie hoch die Ausbeute ist bezw. ob sich die Verluste innerhalb der zulässigen Grenze bewegen. Um zu beurteilen, ob der Betrieb ein regelmäßiger war, gibt M. Märcker (s. [6]) folgende Anhaltspunkte:


Spiritusfabrikation [1]

Aus der vergorenen Maische wird der Alkohol durch Destillation gewonnen; Die Möglichkeit, Alkohol von der Maische zu trennen, beruht darauf, daß sein Siedepunkt bei 78° C. liegt, während Wasser bei 100° C. siedet. Eine vollständige Trennung ist jedoch durch Destillation nicht möglich. Es bilden sich bei Erhitzung der Maische Alkohol- und Wasserdämpfe, die bei der Verdichtung wieder Alkohol- Wassermischungen geben, die allerdings mehr Alkohol[205] enthalten als die Maische; durch wiederholte Destillation oder Rektifikation kann man zu immer alkoholreicheren Mischungen kommen. Ueber die Entwicklung der Destillierapparate s. R. Ilges in [6], Die jetzt fast ausschließlich gebrauchten Destillierapparate sind sogenannte kontinuierliche. Es sind säulenförmige Apparate, Kolonnenapparate, in die die Maische oben einfließt. Während die Maische von oben nach unten fließt, strömt unten Wasserdampf ein und strömt der Maische entgegen von unten nach oben. Je tiefer die Maische kommt, desto reineren Dampf trifft sie und desto vollkommener wird sie entgeistet; je höher der Dampf kommt, desto alkoholreichere Maischen trifft er, und desto mehr reichert er sich mit Alkohol an. Näheres s. [7]. Bei den meisten Apparaten sind die Kolonnen in verschiedene Kammern geteilt, die von Maische und Dampf durchlaufen werden müssen; in einigen bildet die Kolonne einen zusammenhängenden Raum, in dem durch eingefügte tellerartige Zwischenglieder eine gute Durchmischung von Maische und Dampf bewirkt wird. Näheres über diesbezügliche Apparate in [6]. Bei der Anschaffung eines Destillierapparates ist darauf zu sehen, daß derselbe nicht zu klein gewählt wird. Die Destillation der gesamten Maische muß in der Zeit beendet sein, in der für den übrigen Betrieb die Maschine im Gang ist. Daß der Apparat den Alkohol vollständig abtreibt, muß, wenn kein besonderer Probeapparat daran ist, von Zeit zu Zeit durch Untersuchung der Schlempe festgestellt werden. Ueber den Wärmeverbrauch gibt den bellen Aufschluß die Schlempemenge, welche die Maische nicht um mehr als 15% übersteigen soll.

Der bekannteste Destillierapparat ist der kontinuierliche Kolonnenapparat von Böhm (Fig. 3). a ist die Destilliersäule, b die Rektifiziersäule, c Dephlegmator und zugleich Vorwärmer, d Kühler. Aus einem Reservoir wird die Maische mittels einer Pumpe durch das Rohr e in den im Dephlegmator befindlichen Schlangenvorwärmer f gedrückt, erwärmt sich durch den Spiritusdampf und fließt in das oberste Element der Maischkolonne; mittels der Ueberfallröhren g durchläuft die Maische die zwölf Elemente der Kolonne und verläßt als Schlempe das mit Regulator h versehene Ausflußrohr; i Eintrittsöffnung des Dampfes, Der Dampf durchströmt die Maischkolonne, sich hierbei mit Alkohol bereichernd, tritt dann in die Rektifiziersäule b und gelangt durch das Rohr k in den Kondensator. Der Alkoholdampf verläßt den Kondensator durch das Rohr l und gelangt in den Kühler d. Das Kühlwasser des Kühlers geht zum Kondensator und verläßt denselben durch Rohr m. Durch das Sackrohr n fließt der Lutter in die Rektifiziersäule b.

Der durch die Destillation aus der Maische gewonnene Rohspiritus, auch Lutter genannt, enthält alle flüchtigen Stoffe der Maische, jedoch je nach der Größe der Rektifikationssäule und des Kondensators in verschiedener Menge. Von diesen ist hauptsächlich der Aldehyd von niedrigerem Siedepunkt als der Alkohol, die meisten, namentlich der Isoamylalkohol, von höherem. Man stellt daher ein reineres Produkt durch fraktionierte Destillation dar und gewinnt dabei die niedrig siedenden Stoffe in dem ersten Teil, der übergeht, dem Vorlauf, dann den reinen Alkohol in einer Stärke von 95–97%, dann die höher siedenden Stoffe, den Nachlauf. Das reine Produkt, der Feinsprit, wird um so besser, je mehr Sorgfalt man auf Abscheidung von Vor- und Nachlauf verwendet. Aus dem Nachlauf kann man durch nochmalige Rektifikation den Isoamylalkohol und die ihm verwandten Körper, das Fuselöl, rein gewinnen. Für die Darstellung sehr reiner Sprite unterwirft man den Rohspiritus vor der Rektifikation einer Kohlefiltration. Man läßt den Spiritus durch eine Reihe von Zylindern, die mit wallnußgroßen Stücken Holzkohle gefüllt sind, gehen, zunächst durch schon länger gebrauchte Kohle, dann durch frischere und zuletzt durch ganz frische. Die nicht mehr wirksamen Zylinder werden ausgeschaltet, der darin noch enthaltene Spiritus wird abgetrieben und die Kohle entweder durch Ausglühen oder durch überhitzten Dampf von 500–600° C. wieder belebt, d.h. ihre absorbierende Wirkung wird wiederhergestellt.

Die Rektifikation geschieht meistens in Apparaten nach Savallescher Konstruktion. Sie bestehen aus einer Blase, in die der auf ca. 45° verdünnte Rohspiritus gefüllt wird. Durch eine in der Blase befindliche Dampfschlange wird der Spiritus erhitzt. Auf der Blase befindet sich eine Rektifikationskolonne mit zahlreichen Siebböden; aus diesen gehen die Dämpfe in einen Kondensator und dann in den Kühler. Bezüglich weiterer Apparate sei auf die D.R.P. Nr. 111322, 106713, 99499 und 108832 verwiesen. Die Rückstände der Brennerei, wie sie aus den Destillierapparaten abfließen, die sogenannte Schlempe, stellt ein wertvolles Viehmastfutter dar. Sie enthält im Verhältnis zu den stickstofffreien Stoffen viel mehr stickstoffhaltige (Proteinstoffe) wie das Rohmaterial. Ueberdies sind die in der Schlempe enthaltenen Mineralbestandteile hinsichtlich der Düngung außerordentlich wertvoll. Die Zusammensetzung der Schlempe variiert nach der der Rohmaterialien, dem Verlauf der Gärung und der Destillation. J. König [3] gibt als mittlere Zusammensetzung der verschiedenen Schlempen folgendes an:[206]


Spiritusfabrikation [1]

Die Schlempe wird gewöhnlich sofort verbraucht. Soll sie, ohne zu verderben, aufbewahrt werden, so muß man ihren Wassergehalt auf 60–70% herabsetzen. Man kann sie dann sogar in offenen Fässern aufbewahren. Besser ist es, sie, mit Häcksel oder Spreu vermischt, in ausgemauerten Gruben zu konservieren. Zur Gewinnung eines Trockenfutters, das als Handelsware dienen kann, sind verschiedene Schlempetrockenapparate konstruiert worden; wir verweisen auf das D.R.P. Nr. 38853.

Bei der Spiritusfabrikation aus andern stärkemehlhaltigen Materialien kommt hauptsächlich der Mais in Betracht. Mais wird entweder in ganzen Körnern oder geschroten verarbeitet. Bei der Verarbeitung in ganzen Körnern kommen in den Henzedämpfer auf 100 kg 120–160 l Wasser, da dem Mais das zur Verkleisterung bezw. Verflüssigung des Stärkemehls nötige Wasser (Fruchtwasser der Kartoffeln) fehlt.

Da der Mais die Neigung zeigt, einen zähen Kleister zu bilden, muß für eine möglichst gute Dampfverteilung gesorgt werden, sowie dafür, daß der Mais vom Anfang bis zum Ende in steter Bewegung gehalten wird. Man läßt etwa eine Stunde ohne Druck sieden, dann eine Stunde mit 2–2,5 Atmosphären, aber so, daß immer noch Dampf entweicht, dann 1/2 Stunde bei 3–4 Atmosphären. Das Ausblasen geschieht unter hohem Druck. An Raum rechnet man auf 100 kg Mais 350–400 l im Henze. Für die Verarbeitung von geschrotenem Mais bringt man im Henze einen Rührer an und läßt unter gutem Rühren den Mais einfallen. Man dämpft erst langsam an, geht dann schnell auf 2,5–3 Atmosphären, läßt bei diesem Druck nur kurze Zeit stehen, so daß die ganze Operation nicht länger als 1 Stunde dauert, und bläst mit starkem Druck aus. Die übrige Verarbeitung ist gleich der bei der Spiritusfabrikation aus Kartoffeln.

Bei der Spiritusfabrikation aus Roggen und Weizen handelt es sich meistens darum, einen gut schmeckenden Kornbranntwein zu erzielen. Hierbei ist die Anwendung von Hochdruck ausgeschlossen, weil hierdurch ein übler Geruch und Geschmack bewirkt wird. Das Getreide wird so fein als möglich geschroten und zur Erzielung einer einigermaßen guten Aufschließung der Stärke mit wesentlich mehr Malz, 12–20%, gemaischt. Die weitere Verarbeitung ist im wesentlichen dieselbe wie bei den Kartoffeln (s. a, [8]).[207]

Eine Brennereianlage der Aktiengesellschaft H.F. Eckert, Berlin, zeigen Fig. 4 im Längenschnitt, Fig. 5 im Querschnitt und Fig. 6 im Grundriß. – Die Verwendung des Alkohols zu Genußzwecken ist mit hohen Steuern belegt. Für technische Zwecke ist Spiritus steuerfrei, er muß dann (bestimmte Fälle, wie z.B. für wissenschaftliche Zwecke, ausgenommen), um ihn ungenießbar zu machen, mit schlecht riechenden und schmeckenden Stoffen, sogenannten Denaturierungsmitteln, versetzt werden. Als solche Zusätze kommen in Betracht: 5–10% Holzgeist, 0,5% Terpentinöl, 0,5–1% Tieröl (Pyridinbasen), 10% Schwefeläther, ein Gemisch von 200% Wasser und 3% Essigsäure, oder 30% Essig von 6% Essigsäuregehalt, oder 40 g Lavendelöl, oder 60 g Rosmarinöl für 1 l, oder 0,5 prozentige Schellacklösung in Terpentinöl u.s.w. (s. auch die diesbezügliche Kaiserl. Verordnung vom 21. Juni 1888, sowie bezüglich der Verwendung von undenaturiertem Spiritus zu Heil-, wissenschaftlichen und gewerblichen Zwecken den Erlaß des Kgl. Württembergischen Steuerkollegiums vom 27. Dezember 1892).


Literatur: [1] Briem, Die Rübenbrennerei, Wien 1888. – [2] Zeitschr. f. Spiritusindustrie 1893, Nr. 19. – [3] König, J., Die Zusammensetzung der menschlichen Nahrungs- und Genußmittel, 4. Aufl., Berlin 1904. – [4] Zeitschr. f. Spiritusindustrie 1879, S. 361. – [5] Freistehen, Der Brennereibau, Berlin 1885. – [6] Märcker, Handbuch der Spiritusfabrikation, Berlin 1898. – [7] Hausbrand, Die Wirkungsweise der Rektifizier- und Destillierapparate, Berlin 1903. – [8] Büchler, Leitfaden für den landwirtschaftl. Brennereibetrieb, Braunschweig 1898.

(Herzfeld) Mezger.

Fig. 1.
Fig. 1.
Fig. 2.
Fig. 2.
Fig. 3.
Fig. 3.
Fig. 4–6.
Fig. 4–6.
Quelle:
Lueger, Otto: Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, Bd. 8 Stuttgart, Leipzig 1910., S. 201-208.
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