Brennerei

Als Brennen bezeichnet man das Abtrennen von Alkohol zu Genusszwecken aus einer Maische durch Destillation. Das Produkt des Brennens wird auch als Brand bezeichnet. Ziel der Destillation beim Brennen ist dabei nicht die Gewinnung eines möglichst reinen Stoffs (wie es z.B. bei der Destillation von Chemikalien der Fall ist), sondern die Gewinnung einer wohlschmeckenden Lösung aus Wasser, Alkohol und Aromastoffen.

Es wird vermutet, dass das Brennen mit der Destillation von Wein zur Herstellung hochprozentiger Branntweine erstmals im größeren Maßstab um ca. 1000 n. Chr. im Byzanthinischen Reich betrieben wurde. Im Mittelalter verbesserten Alchemisten die Ausbeute der Destillation, indem sie die Kühlleistung mit Hilfe von langen Kühlrohren vergrößerten. Die dabei gewonnenen Alkoholprodukte wurden aqua ardens ("brennendes Wasser") genannt und enthielten immernoch hohe Wasseranteile.

Durch mehrfaches Destillieren gelang es später immer mehr Wasser zu entziehen und damit Alkohol in höheren Konzentrationen herzustellen. Erste Belege hierzu finden sich in der im 13. Jahrhundert verfassten Schrift "De virtuibus aquae vitae" ("Von den Tugenden des Lebenswassers") des Florentiner Arztes und Gelehrten Taddeo Alderotti, in der das benötigte Vorgehen eingehend beschrieben wird: „Destilliere, bis du die halbe Menge des eingefüllten Weines aufgefangen hast. Was im Kolben verblieben ist, nimm weg. Das Destillat aber destilliere nochmals und fange davon 7/10 auf, den Rest entferne wiederum aus dem Kolben, das Destillierte destilliere abermals und fange davon 5/7 auf. Das erste Drittel des Destillates ist das beste und brennt, das zweite Drittel taugt weniger, das dritte noch weniger und der Rückstand im Kolben gar nichts“.

Das Ergebnis siebenfacher Destillation bezeichnete man als "perfecta" (aqua), das zehnfacher Destillation als "perfectissima" (aqua). Da diese Prozedur sehr mühselig und kostspielig war, begnügte man sich in der Regel aber mit der viermaligen Destillation.

Da Alkohol im Ruf stand, gegen die Pest zu helfen, bemühten sich nach dem großen Pestausbruch zwischen 1347 und 1350 viele, das Wunderwasser auf eigene Faust herzustellen; häufig nicht nur aus medizinischen Gründen, sondern auch zum Vergnügen. Daher sahen sich im ausgehenden Mittelalter viele Länder und Reichsstädte gezwungen, Gesetze gegen die "Trunksucht" zu erlassen.

Der Straßburger Arzt Hieronymus Brunschwig (1450 bis 1513) verfasste zahlreiche Destillationsbücher, wie das sogenannte „Große Destillierbuch“ aus dem Jahre 1512, ein umfangreiches Werk von mehr als 600 Seiten. Es enthält Rezepte zur Herstellung pflanzlicher Extrakte sowie Vorschriften zur Anwendung im Krankheitsfalle und Abbildungen von Destillationsapparaten.

Ab dem 15. Jahrhundert begann in den meisten europäischen Ländern eine gewerbsmäßige Herstellung häufig lokalcharakteristischer destillierter Getränke. So wurde z.B. 1411 in Südfrankreich das „brennende Wasser“ aus Wein gebrannt: der heute noch geschätzte Armagnac, der nach der dortigen Landschaft benannt ist. Etwa ein Jahrhundert später begann man in Caen und anderen Städten der Normandie den Calvados aus vergorenem Apfelsaft zu destillieren. Anfang des 16. Jahrhunderts wurde schließlich im kleinen Städtchen Cognac im Südwesten Frankreichs der heute noch weltberühmte gleichnamige Weinbrand hoher Qualität erzeugt. Einer der Begründer der holländischen Alkoholindustrie war Lucas Bols, der 1575 am Stadtrand von Amsterdam die erste mit Torf beheizte Destillierblase aufstellte und so den Grundstein für den "Genever" legte, aus dem wiederum zwei Jahrhunderte später in London der Gin entstand.

Die Maische enthält ca. 3 bis 12 Vol.-% Alkohol (mit Hilfe moderner Hefekulturen auch bis zu 20 Vol.-%). Weitere Bestandteile der Maische sind Aldehyde, Ester, höhere Alkohole von Fuselölcharakter und flüchtige organische Säuren wie Essigsäure. Diese sind für die Herstellung von Obstbränden wichtige Aromakomponenten.

Bei der Destillation einer vergorenen Maische soll nun der enthaltenen Alkohol Ethanol weitgehend abgetrennt und konzentriert werden. Dabei ist das Ziel typische, wertbestimmende Aromakomponenten flüchtiger Natur mit in das Destillat zu überführen, während qualitätsmindernde Nebenbestandteile der alkoholischen Gärung oder unerwünschte Stoffwechselprodukte von Mikroorganismen möglichst im Destillatrückstand, der Schlempe, verbleiben sollen. Die Schlempe wird oft als Viehfutter, Dünger oder in Biogasanlagen weiterverwendet.

Wie bereits kurz angesprochen lassen sich die Bestandteile einer Maische ganz grob in flüchtige und nichtflüchtige Stoffe einteilen:

• Nichtflüchtige Maischestoffe sind solche, die während einer Destillation nicht dampfförmig werden. Zu ihnen gehören alle festen Maischebestandteile, wie zum Beispiel Kerne, Schalen, Fruchtfleischreste, Hefezellen und andere Mikroorganismen.
• Flüssige oder gelöste Stoffe sind Nebenprodukte der alkoholischen Gärung wie zum Beispiel Glycerin und Bernsteinsäure, unerwünschte Produkte der Hefe (Eiweiß, Aminosäuren), unerwünschte Inhaltsstoffe des Obstes wie nichtflüchtige Fruchtsäuren, Pektine, Mineralstoffe, phenolische Stoffe, Farbstoffe usw.
• Flüchtige Bestandteile gehen beim Erhitzen in den dampfförmigen Zustand über und bilden das Destillat. Es lässt sich in drei Fraktionen (Abschnitte) einteilen: (1) Zuerst verdampfen leicht flüchtige Stoffe wie Acetaldehyd, der giftige Alkohol Methanol und niedrig siedende Ester. Diese erste Fraktion bildet den ungenießbaren Vorlauf. (2) Nach dem Vorlauf folgt der hochwertige Mittellauf, auch „Herzstück“ genannt. Aus diesem wir die Spirituose gewonnen. (3) Zuletzt folgt der höhersiedende Nachlauf, den die sogenannten Fuselöle kennzeichnen. Die Destillation kann beim Erreichen dieser Fraktion abgebrochen werden, um Brennstoff zu sparen.

In Deutschland unterlag die Herstellung (Brennen) und Verarbeitung von Branntwein bis zum Jahr 2017 dem Branntweinmonopol. Die Aufsicht über dieses wurde von der Zollverwaltung wahrgenommen. Seit dem 1. Januar 2018 richten sich Besteuerung und sonstige Pflichten nach dem Alkoholsteuergesetz, das das Branntweinmonopolgesetz ablöste. Aufgrund der Ermächtigungen des Alkoholsteuergesetzes wurde die Alkoholsteuerverordnung erlassen, die diverse Vorschriften des Gesetzes weiter konkretisiert. Seit dem 01.01.2018 ist die private Gewinnung von Alkohol durch Destillation verboten. Bis dahin war es Privatleuten erlaubt, kleine Mengen an Alkohol in eigenen Destillerieanlagen zu gewinnen. Mit Inkrafttreten des Alkoholsteuergesetztes ist es inzwischen allerdings allen privaten Personen - ohne vom Zollamt vergebene Brennlizenz - verboten Alkohol herzustellen. Darüber hinaus verstößt man gegen die Anzeigepflicht, wenn man eine Destillerieanlage mit mehr als 2 Liter Fassungsvermögen besitzt und diese nicht beim Zollamt meldet.

Der Bogen der Aktivitäten in der Forschungs- und Lehrbrennerei der Universität Hohenheim ist weit gespannt – von der Bioethanol-Erzeugung über die Herstellung prämierter Obstbrände bis hin zum Bierbrauen. Im Fermentationsraum können gentechnisch veränderte Hefen unter S1-Bedingungen angezogen werden.

In der Abfindungsbrennerei stehen drei Brenngeräte mit 150 Liter Blasenvolumen, die der Arbeit an der qualitativen Verbesserung von Obstbränden dienen. Zur Ausstattung gehört außerdem eine Kleinmälzungsanlage sowie eine Mikro-Brauanlage. Mit dieser Anlage werden regelmäßig Bachelor- und Masterarbeiten zur Herstellung alternativer Biere durchgeführt.

Die Brennerei biete auch Brennerkurse für Interessierte an. Die Kurse richten sich sowohl an erfahrenen Brenner als auch an Neu- und Quereinsteiger. Für die Teilnahme muss daher keine Qualifikation vorgewiesen werden. 

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 die kontinuierliche Zufuhr neuer Maische durchgeführt und ist daher für die Herstellung großer Mengen ökonomischer. Als Kühler wird meist eine Kolonne mit Glockenböden benutzt, die mit guter Trennleistung eine hohe Alkoholkonzentration im Destillat ermöglicht.

Die Kolonne ist ein Kupferzylinder mit bis zu drei Kochböden. Die Kochböden einer Kolonne sind das Markenzeichen eines jeden Brennereiherstellers. Die unterschiedlichsten Formen werden entwickelt um mit immer ausgefeilteren Methoden mehr Aroma ins Destillat zu bringen. Erfinder der Destillationskolonne ist der belgische Ingenieur Jean Baptiste Cellier-Blumenthal (1768–1840).

Das kontinuierliche Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung von großen Mengen Agraralkohol, also hochprozentigem Alkohol (Ethanol), der durch alkoholische Gärung aus in der Landwirtschaft erzeugten zucker- oder stärkehaltigen Rohstoffen wie Obst, Getreide, Zuckerrüben, Zuckerrohr, Melasse oder Kartoffeln und anschließendes Brennen der Maische gewonnen wird. Agraralkohol wird in der Arznei-, Kosmetik- und Lebensmittelherstellung verwendet.

Diskontinuierliches Brennen

Beim diskontinuierlichen Brennen wird die Maische portionsweise in die Brennblase gefüllt und der Alkohol und die Aromen daraus abdestilliert. Das Heißt es wird während dem Vorgang keine zusätzliche Maische zugegeben.

Einfacher Brand

Beim einfachen Brennen ist der Ausgangsstoff immer die Maische selbst. Die Vorgangsweiseorientiert sich dabei an den Bereits in den Grundlagen angesprochenen drei Fraktionen:

• Der bei niedriger Temperatur siedende Vorlauf enthält unerwünschte und teilweise giftige Inhaltsstoffe wie beispielsweise Methanol, Aceton und Acetaldehyd und ist für den menschlichen Genuss nicht geeignet. Der Vorlauf hat in der Regel einen unangenehmen, stechend-scharfen, „chemischen“ Geruch und einen stark adstringierenden Geschmack. Auch in Großbrennereien wird der Vorlauf vom Brennmeister nach diesem „Klebstoffgeruch“ abgetrennt. Vorlauf wird traditionell äußerlich zu medizinischen Zwecken, zur Desinfektion und als Reinigungsmittel eingesetzt oder zu Brennspiritus und Agraralkohol weiterverarbeitet.
• Bei höherer Temperatur siedet der wertvolle Mittellauf mit Ethanol, Wasser und den Aromastoffen. Der Mittellauf beginnt mit ca. 70 bis 80 Vol.-% Alkohol und sinkt mit dem Brennverlauf langsam ab. Das Ende des Feinbrandes ist bei Kernobst zwischen 45 und 50 Vol.-%, 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 Vol.-% abläuft.

Der Alkoholgehalt im Destillat ist beim einfachen Brand 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.

Doppelbrand

Beim Doppelbrand werden zwei, teils auch drei aufeinanderfolgende komplette Brenndurchgänge durchlaufen. Zuerst wird beim Roh- oder Raubrand der gesamte Alkohol aus der Maische gewonnen, d.h. es werden alle drei Fraktionen durchlaufen. Beim zweiten, entscheidenden Brennen, dem Feinbrand, wird der Raubrand, bestehend aus Wasser, etwa 25 bis 35 Vol.-% Alkohol, Aromen und Fuselöl zum zweiten Mal wie beim einfachen Brand destilliert.

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.

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 einer, nach oben hin in einem Schwanenhals (swan neck) auslaufenden, Brennblase aus Kupfer destilliert.

Der erste Brennvorgang findet in der sogenannten "Wash" oder "Wine Still" statt. Nach diesem Brennvorgang hat die Flüssigkeit einen Alkoholgehalt von 20 bis 26 Vol.-%.

Nach dem zweiten Brennprozess in der sogenannten "Spirit Still" erreicht das Destillat einen Alkoholgehalt von 60 bis 75 Vol.-%.

Versuche, das Kupfer durch preiswertere, leichter zu verarbeitende und weniger korrosionsanfällige Metalle (wie z.B. Edelstahl) zu ersetzen, sind bisher allesamt am ungenügenden Geschmack des darin erzeugten Whiskys gescheitert. Der Geschmack des Whiskeys wird dabei, neben dem verwendete Material, auch durch die Form der Brennblasen beeinträchtigt.

Das Brennen in den Brennblasen erfolgt diskontinuierlich, da immer nur eine Charge verarbeitet werden kann. Zwischen jedem Brennvorgang muss die Brennblase dabei rückstandslos gereinigt werden. Da es recht aufwändig ist wird das Pot-Still-Verfahren normalerweise nicht in der Massenproduktion angewendet.

Eine wichtige Rolle bei der Verstärkung und Bildung von Aromastoffen durch die Lagerung des Destillats kommt der Anwesenheit von Luftsauerstoff zu. So bilden sich neue Aromastoffe, die Spirituose wird milder, runder, harmonischer und verbessert sich so geschmacklich erheblich.

Wichtige chemische Umsetzungen bei der Lagerung, die Reifungsvorgänge begünstigen, sind die sogenannten "Veresterungen" und "Acetalisierungen". Bei der Veresterung oder Esterbildung verbinden sich Fruchtsäuren und Alkohole (auch Fuselalkohole) unter Austritt von Wasser zu verschiedenartigen aromatischen Substanzen. Bei der Acetalisierung wiederum entstehen aus der Verbindung von Alkoholen mit Aldehyden Acetale, wobei ebenfalls Wasser abgespalten wird. Da durch diese Reaktion dem unangenehmen Acetaldehyd (Acetaldehyd ist unter anderem für den "Kater" mitverantwortlich) viel von seiner Wirkung genommen wird, kommt der Acetalisierung eine beträchtliche aromaverbessernde Wirkung zu. Diese Reifungsvorgänge erfolgen sowohl in hochprozentigen als auch in verdünnten Destillaten. Dadurch ist es nicht erforderlich, die Destillate vor der Lagerung mit Wasser auf niedrigere Alkoholkonzentration herabzusetzen.

Der Lagerung kommt bei einigen Spirituosen wie Whisky oder Weinbrand die größte Bedeutung bei der Geschmacksbildung zu. Als Lagerbehältnis dienen dabei (über die gesamtduaer oder Teile der Lagerung) Holzfässer, die oft zuvor verschiedenartig behandelt wurden. Während einer Lagerdauer von wenigen Jahren nimmt die Spirituose Farbe und Geschmack des Fasses an und durch die Poren im Fass kann Luft eintreten, die für die Reifungsprozesse sorgt.

Obstbrände werden meist in Edelstahl-, Glas- oder glasierten Steingutbehältern bis zu einem Jahr gelagert. Während das Steingut ebenso wie Holz atmen kann werden Stahltanks und Glasballons oft nur zu drei Vierteln gefüllt, um Reaktionsfläche für die Luft zu schaffen. Insbesondere in der Großproduktion ist Edelstahl das meist benutzte Lagermaterial. Über die Lagertemperatur lassen sich keine allgemeine Angaben gemacht werden, da für bestimmte Sorten konstante Temperaturen bevorzugt werden, wohingegen in anderen Fällen starke Temperaturschwankungen erwünscht sind.

Das Destillat hat unverdünnt noch einen Alkoholgehalt von 60 Vol.-% oder mehr und ist somit meist ungenießbar. Daher wird der Alkoholgehalt mit Trinkwasser, das oft bezüglich der enthaltenen Mineralstoffe aufbereitet ist, auf Trinkstärke herabgesetzt. Die Aufbereitung des Wassers erfolgt, da durch Zusetzen von normalem Leitungswasser eine leichte Trübung im Destillat einsetzen würde. Diese entsteht, da der Alkohol das Löseverhalten der Wasserinhaltsstoffe aufhebt und diese dadurch ausflocken. Die genussfähige Spirituose hat meist zwischen 37,5 und 40 Vol.-%. Der Alkoholgehalt ist dabei oft historisch bedingt oder - für Spirituosen mit gesetzlich geschützte Herkunftsbezeichnung - gesetzlich festgelegt. Bei  hochprozentigen Spirituosen kann der Alkohol schnell zu scharf oder dominant wirken, was zur Folge hat, dass die wertvollen Aromen überdeckt werden. Bei niedrigerem Alkoholgehalt schmecken die Spirituosen oft leer, fad oder sogar klebrig. Das Einstellen des Alkoholgehalts muss dabei sehr exakt durchgeführt werden, da gesetzlich nur sehr geringe Abweichungen toleriert werden: maximal 0,3 Vol.-% absolut. Der Alkoholanteil wird indirekt über die Dichte mit einem Alkoholmeter gemessen, diese ist abhängig vom Verhältnis von Wasser zu Alkohol und der Temperatur. Beim Verdünnen der Spirituosen helfen amtliche Tabellen, die für den gemessenen Alkoholgehalt und die Temperatur den Alkoholanteil und die entsprechend benötigte Menge Wasser bei einer Normtemperatur von 20 °C angeben. Verdünnte Destillate werden häufig auch Edelbrände genannt. Neben Wasser können dem Endprodukt in einigen Ländern (z. B. Italien) noch weitere Zutaten wie Zucker und Aromen zugegeben werden.

Wird der Alkoholgehalt durch die Zugabe von Wasser stark genug gesenkt, bilden sich winzige Öltröpfchen und es entsteht eine Öl-in-Wasser-Emulsion. An der dabei entstehenden Grenzflächen zwischen Wasser und Öltröpfchen wird das Licht gestreut (Tyndall-Effekt), was zu einer milchig-weiße Trübung führt. Diese Verfärbung beruht also nicht, wie man vermuten könnte, auf einer chemischen Reaktion, bei der eine weißliche Substanz gebildet wird, sondern ist physikalischer Natur (Louche-Effekt). Diese Trübungen hängen dennoch stark von den Inhaltsstoffen des Destillats ab. Da eine solche Trübung in der regel unerwünscht ist wird sie abschließend herausfiltriert. Besonders in gekühltem Zustand fallen viele trübende Substanzen in der Spirituose aus und optisch unschön ins Auge. Aus diesem Grund wird die Filtration bei Temperaturen um den Gefrierpunkt mittels Mikrofilter durchgeführt, um sicherzustellen dass beim Verbraucher auch eine im Kühlschrank gelagerte Spirituose stets klar bleibt. Allerdings bewirkt eine starke Kühlung, dass die Aromen beim Trinken nicht klar zur Geltung kommen und sich so der volle Geschmack nicht entfalten kann. Qualitativ minderwertige Produkte profitieren jedoch von der Kühlung, da so die schlecht schmeckende Fuselöle, soweit vorhanden, nur wenig zur Geltung kommen. Daher sollten die meisten Spirituosen, wenn sie pur getrunken werden, nicht aus dem Kühlschrank genossen werden. Beim üblicherweise sehr neutral schmeckenden Wodka ist es dagegen üblich, ihn eiskalt zu trinken.