Aber davor müssen diese Getränke erst einmal entstehen. Und im Gegensatz zu einem Linux, bei dem heute jeder hier es versteht und selber installieren und compilieren kann, sind beim Alkohol fast alle nur reiner Konsument, ohne jegliche Fachkenntnis. Dieses Loch will ich mit diesem Vortrag etwas stopfen.
Gehen wir die einmal alle in der Reihe durch, damit wir dann wissen was sie sind, und wie sie auf das ganze wirken.
Wasseranteil = 100% - Alkohol% - Reststoffe(1-10)%
(Das ist z.B. bei Bier etwa 100% - Alk5% - Rest5% = 90% Wasser.)
Jeder kennt die Wasserformel, das H2O. Genauer ist das die Summenformel, weil sie nur die Atomanzahl im Molekül aufsummiert und angibt, aus 2 Wasserstoff (H) und 1 Sauerstoff (O) bestehend. Hier im Vortrag werde ich die etwas genaueren Strukturformeln benutzen, die auch die Atomanordnungen wiedergeben (zumindest teilweise). Für Wasser ist das H-O-H, die beiden Wasserstoffatome sind an den beiden Seiten und das Sauerstoffatom ist in der Mitte (strikte ist da ein 118grad Winkel vorhanden, nicht 180grad, aber das ist hier schwierig zum zeichnen).
Strukturformel: Anordnung:
H
H-(HCH)-H H-C-H
H
Dies wird so gemacht, weil man alle Kohlenwassserstoffe als "Ketten" aufschreibt, obwohl das hier bei diesem einfachsten Molekül eigentlich symmetrisch wäre. Warum man das als Kette schreibt sieht man erst dann, wenn man alle anderen Moleküle dieser Familie anschaut. Bei denen treten nämlich als Längerungssteigerung immer einer oder mehrere zusätzliche -(HCH)- Elemente dazu, was dann als Ganzes ergibt:
Strukturformel: Anordnung:
H (H )
H-(HCH)n-H H-C-(C-...)-H
H (H )
Dies geht für Anzahl (HCHn mit n von 1 bis sehr gross. Es ergeben sich dann: 1 Methan, 2 Äthan, 3 Propan, 4 Butan, 5 Penthan, 6 Hexan, 7 Heptan, 8 Oktan, .. 16 Hexadekan, ... bis eben so gross wie man es synthetisieren will.
gerade Form: ring Form:
(mit 1 H von hintenh (mit allen H am Ort
nach vorne ausgeliehen) weil alle C an andere C)
H-(HCOH)n-(CO)-H .-(HCOH)n-.
`---------'
Weil das -OH 2/3 von Wasser ist, und dazu auf der anderen Seite des C das fehlende H- ist, sind sie damit "wässrig" statt "wasserstoffig", und heissen daher auch Kohlenhydrate, statt Kohlenwasserstoffe.
In der Biologie relevant sind nur 2 Grössen davon, Pentosen (mit n=5) und Hexosen (mit n=6), mit verschiedenen Ausrichtungen der -OH Teile (alle auf einer Seite, oder teils verdreht). Daraus bestehen alle Zucker Arten.
Real sind einzelne Pentosen und Hexosen (sogenannte Monosaccharide) selten (z.B. die Pentose Fructose in Früchten oder die Hexose Glucose in Traubenzucker). Diese sind zumeist nur für den "sofort zu benutzen" Energievorrat eines Lebewesens da. Sie sind ansonsten zumeist als Mehrfachzucker vorhanden, also Ketten von einzelnen Teilzuckern. Einerseits kurze 2er Ketten (Disaccharide), oft auch aus verschiedenen Sorten gemischt sind (z.B. Fructose+Glucose=Saccharose (im Rohrzucker) oder Glucose+Glucose=Maltose (im Malz)). Anderseits lange (Polysaccharide), zumeist wiederholt die selbige Sorte (z.B Poly-Glucose) für Langzeitvorräte (z.B. Stärke, 1'000e Glucose) aber auch als Baumaterial (z.B. Zellulose, 10'000e Beta-Glucose) im Gebrauch. Alle diese Zucker geben nun auch das Rohmaterial für Alkohol herstellen ab.
Nebenbei: Zellulose ist übrigens für uns unverdaubar. Daher können wir Gras (das grossteils aus Zellulose besteht) auch nur via einer Kuh (oder Schaf/Ziege/Pferd, ...) essbar machen. Die Kühe können das weitaus besser als alle anderen Tiere, mit einer speziell darauf optimierten aufwendigen mehrstufigen Verdauung (Wiederkäuer). (Und Gras selber ist übrigens eine der häufigsten Pflanzen der Welt, weil klein, einfach und robust, der zur Pflanze gewordene anti-Featurismus, mit einem Jahrhundertmilionen-Erfolg.)
6 H-O-H + 6 O-C-O + Photonen -> Pflanze -> 1 H-(HCOH)5-(CO)-H + 3 O-O
Das ist die entscheidende Reaktion, mit der Pflanzen Wasser und CO2 und Licht in Hexosen und freiwerdenden Sauerstoff umwandeln. Diesen nennt man Photosynthese, weil mit Licht/Photonen Moleküle zusammengebaut/synthetisiert werden. Das ist der Vorgang, der die ganze Biologie mit (Solar-)Energie versorgt (ausser einigen wenigen Tiefseelebewesen die dazu Mineralien oxidieren statt Licht einfangen). Ohne das gäbe es kein Leben auf der Welt!
Verbrauchen ist genau die reverse chemische Reaktion, bei der dann H-O-H und O-C-O freigesetzt werden. Dazu muss neben Nahrung auch O-O aufgenommen werden, sprich Luft/Sauerstoff geatmet werden, sonst endet die Verdauung, egal ob Nahrung dazu da wäre, aus Sauerstoffmangel. Ersticken führt zu verhungern trotz Nahrung und dann erst zu Tod durch Energiemangel. Das wird später beim Alkohol gären verstehen wichtig werden.
Addendum: Während dem Vortrag erstmals halten: Die beim zerlegen der Kohlenhydrate anfallende Menge Wasser reicht bei kleinen intensiv heizenden Lebewesen soweit, dass sie gar nicht mehr trinken müssen, z.B. bei Mäusen.
Das mit dem verdauen und dazu atmen machen übrigens nicht nur Tiere so, sondern auch die Pflanzen selber, z.B. des Nachtes wenn kein Licht da ist! Dafür legen sie auch ihren Zuckervorrat an. Genauer tut auch die Pflanze vozu/immer/24h verbrauchen und atmen, und einfach zusätzlich tagsüber (etwa den halben Tag lang, im Schnitt doppelt so intensiv) den "Zucker-Akku" aufbauten/"aufladen". Das ist genau vergleichbar mit einem akkubetriebenen elektrischen Gerät, mit einem eingebauten Solarladegerät.
Die beiden Vorgänge sind sogar komplett separat, in verschiedenen Teilen der Pflanzenzellen, und verwenden auch separate parallele molekulare Mechanismen. Verbrauch machen alle Pflanzen und Tiere und Pilze in den Mitochondrien. Aufbau machen nur Pflanzen, in den nur bei ihnen vorhandenen Chloroplasten. Letztere sind auch nur in den grünen Teilen der Pflanze vorhanden, nicht aber in Wurzeln oder Ästen oder Blüten (die auch nur atmen). (Und die Chloroplasten, bzw die Chlorophyll Moleküle darin, in denen die Photosynthese stattfindet, sind für die grüne Farbe von deren Pflanzenteile verantwortlich.)
Aber nicht nur Nacht und "lichtlose" Teile der Pflanze benötigen diesen Doppelmechanismus. Auch wegen des Winters, mit weniger Sonne (oder gar keiner Sonne wenn Gras unter Schnee liegt oder ein Baum ohne Blätter dasteht), wird im Sommer auf Vorrat gearbeitet, und dann im Winter mehr (oder gar nur) verbraucht, analog zu einem Stausee im Sommer füllen, und im Winter leeren. Diese Vorräte nutzen wir als Grossteil unserer Nahrung, neben der ganzen Restpflanze darumherum, die wenig verdaubar ist (die ist wiederum grossteils Zellulose, da kann man nur die restlichen Zellbestandteile daraus herauslösen).
Manche Pflanzen speichern ihren Vorrat direkt als Zucker, z.B. der Zuckerrohr. Viele wandeln es aber in eine kompaktere und weniger wasserlöslichere (und damit auch weniger verlustanfällige) Form um, in Stärke, und lagern erst das. Das sind etwa 1000..10000 Teilzucker lange Molekülfäden. Dies speichern sie entweder in separaten Speicherteilen (z.B. die ganzen Knollen, z.B. die Kartoffeln), oder gleich in verbreiterten Wurzeln (z.B. die Rüben), oder einem halb-halb Teil dazwischen (z.B. die Zwiebeln).
Neben für den Eigenbedarf speichern Pflanzen auch für ihre Nachkommen, als einen Art "Startschubs", bis diese selber Licht sammeln können, quasi eine Art Minimalsystem wie auf einer Installdisk. Dazu werden die ganzen Körner produziert (z.B. bei Getreide oder Mais), Kerne (z.B. bei Nüssen und Früchten und Kaffebohnen und Erbsen), und die Fruchkörper (bei Früchten). Das ist unsere zweite grosse Nahrungsquelle, und auch die weitaus grösste Alkoholquelle.
Dazu benutzen Pflanzen auch noch absichtlich erzeugtes Zuckerwasser (Nektar) um Insekten anzulocken, und ihre Gene durch diese verteilen lassen, statt sich selber wie Tiere zu bewegen (was quasi ein klassisches Ourtsourcing ist). Manche Insekten (z.B. Bienen) sammen Nektar, was zum Honig führt, eigentlich ein von den Bienen zwecks Haltbarkeit teils vorverdautes Zuckerkonzentrat.
Wenn man jetzt einmal von tierischem Material wie Fleisch, Eiern und Milch (und aus Milch gemachtem) absieht, ist das der Grossteil unserer Nahrung, und Getränke. Zucker kommt dabei immer von Pflanzen her, was auch den alten Spruch ergibt "Meine Lieblingspflanze ist Bier". Tiere dagegen liefern vor allem Fett (weil das pro Energiemenge leichter herumzutragen ist, Faktor 38.96/17.18 = 2.26 mal mehr kJ/g, sowie um in Milch und Eiern an die Nachkommen abzugeben) und Proteine (weil die ganzen Muskeln/Fleisch grossteils daraus bestehen). (Daher haben Veganer (extreme Vegetarier die nicht einmal Ei oder Milch dazu nehmen) vor allem Ernährungsprobleme mit Proteinmangel, da Pflanzen davon einen weit geringeren Anteil benötigen und aufbauen.)
Addendum: Kommentar eines der Zuhörer beim erstmals diesen Vortrag halten: "Geschmacksstoffe und Farbstoffe sind also die GUI im Bier", was eine ziemlich gute Übersetzung ist.
Nebenbei: Pilze sind übrigens weder Pflanzen noch Tiere, sondern eine eigenständige dritte Gruppe bei den komplexen Lebewesen, von ihrem Zellaufbau ziemlich genau halbe/halbe. (Bakterien sind dann eine weitere vierte Gruppe von ausschliesslich deutlich primitiveren und einfacheren nur einzelligen Lebewesen. Viren sind sogar gar keine Lebewesen, sondern nur Genmaterialpakete die sich nur in anderen Lebewesen fortpflanzen können.)
Warum will man nun neben den Pflanzenteilen/-zuckern ein weiteres Lebewesen benutzen? Ganz einfach, weil nur die Hefen den Zucker in Alkohol umwanden können, und sie damit das Zentrale an der Sache sind.
Dazu muss man bedenken, dass alle Zellen bei Luftmangel (und damit Sauerstoffmangel) keine normale Verdauung mehr machen können (es fehlt dann ja ein Ausgangsstoff dazu). Sie stellen daher zwecks Vermeidung von verhungern auf ein "Notprogram" um (ausser Nervenzellen, die gehen dabei schlicht kaputt, mangels genug Energie aufbringen). Dieses Notprogramm ist aber weitaus weniger effizient, und damit auch weniger leistungsfähig (genau dieses ist bei Nervenzellen nicht mehr leistungsfähig genug, daher gehen sie dann eben kaputt, das gibt dann Hirn Absturz, und kein (Re-)Booten ist mehr möglich, da nur einmal booten während dem Herstellen vorgesehen ist).
Die restlichen Zellen gehen dabei einfach in eine Art "Winterschlaf" mit stark reduzierter Tätigkeit/Notprogram über. Diese Verfahren nennt man Gärung, im Gegensatz zu Atmung. Viele/alle Zellen beherrschen eine sehr verschwenderische und ineffiziente Form davon, die Milchsäuregärung, bei der als Abfall Milchsäure/Laktose anfällt, eine Säure. Dabei wird:
H-(HCOH)5-(CO)-H -> Zellen -> 2 H-(HCH)-(HCOH)-(CO)-OH
Der -(CO)-OH Teil davon kennzeichnet alle Karbonsäuren (inklusive auch der Säuren in Äpfeln und Zitronen, aber auch bei der Ameisensäure).
Selbst unsere Muskeln können das, was z.B. bei zu intensivem Sport und als Folge davon nicht mehr ausreichender Durchblutung passiert, was dann zum erlahmen der unterversorgten Muskeln führt, und falls lange genug weitergehend zum Muskelkater, welches eine absichtliche Schmerzreaktion auf die Milchsäureansammlung ist, um den Sportler auszubremsen, bis die Durchblutung wieder nachkommt.
Nebenbei: Daher sollte man bei Muskelkater auch nicht einfach anhalten und stehenbleiben, sondern ausbremsen auf genug geringe Last, aber stets weiter leicht bewegen, um sicher Blut zu bewegen statt vielleicht abklemmen, und damit Sauerstoff schneller nachzuliefern (der restliche Körper hat ja genug davon) und die Milchsäure abzutransportieren (der restliche Körper hat keinen/wenigen davon und kann ihn daher aufnehmen und abbauen).
Hefen können nun, als Folge einer Mutation (zufällige Genänderung, zumeist als DNA Kopierfehler auftretend), als ihre Spezialität, eine weniger ineffiziente Form der Gärung, die Alkoholgärung. Und deshalb brauchen wir jetzt genau diese Mikroorganismen, und keine anderen. Dabei wird:
1 Hexose mit 6 C -> 2 Äthanol/Alkohol mit je 2 C
H-(HCOH)5-(CO)-H -> Hefen -> 2 H-(HCH)2-OH + 2 O-C-O
Mit der vollen Verarbeitung von immerhin 1/3 des Kohlenstoff zu CO2 wird einiges mehr an Energie frei, was das Ganze eben weitaus wirksamer und effizienter macht. Was den Hefen ihren evolutionären Vorteil verschaffte. (Und heutzutags einen festen Platz in unserer Landwirtschaft.)
Addendum: Kommentar des selbigen Zuhörers beim erstmals halten: "Alkohol entsteht also durch einen Bug in der Hefe ... und ist dann nur noch Müll ... cooles Abfallprodukt". Was wirklich genau trifft, wir nutzen den Abfall eines durch einen Genkopierfehler entstandenen besseren Notprogrammes.
Hefen mögen nur Hexosen, insbesondere Glucose, aus dem Grund sind auch die Hexosen als Alkoholgrundlage relevanter (bzw erwünschter). 1 Hexose ergibt dann (teil-)zerlegt 2 derartige Äthanol/Alkohol Moleküle. Pentosen sind dabei zumeist unerwünscht, weil manche Hefesorten diese ebenfalls vergären können, und dabei teils von ihnen daraus dann 1 Äthanol/Alkohol und 1 Methanol/Methylalkohol produzieren, letzteres mit nur einem C Atom (das vorige fünfte). Dieses (bzw dessen Abbauprodukt Formaldehyd) ist aber ein hochgradig giftiger Proteinkiller (und führt auch in geringerer Menge bereits zur Erblindung).
Addendum: Selbiger Zuhörer hat noch nach dem Zusammenhang zu Essig gefragt. Dies ist eine oxidierte Form von Alkohol, daher tritt es auch dann auf wenn Weinflaschen (bzw deren Korken) undicht werden. Man kann Essig daher auch aus jedem Alkohol herstellen, auch Bier (das gibt dann Malzessig statt Weinessig). Ich kommentierte das als eine Art "verwelkten" Alkohol, und jemand anders hat das dann als "verrosteten" Alkohol bezeichnet (was stimmt aber ich wollte die Metall Assoziation vermeiden und bei der Biologie bleiben).
Immer braucht es ein Wasser + Zucker + Geschmack/Farbe Gemisch erzeugen, und danach die Hefen addieren und deren Gärung abwarten. Je nach Art der Zuckerquelle braucht es aber noch davor das Zucker umformen. Je nach Gebräu braucht es danach noch Destillation.
Gehen wir die einmal alle in der Reihe aufsteigendem Aufwandes durch.
Neben den allseits bekannten Weinen aus Trauben, lassen sich auch beliebige andere Früchte zu Wein machen, z.B. Pflaumen zu Pflaumenwein (wie den japanischen Umeshu), ebenso beliebige Beeren, oder auch beliebigen Obstsorten, z.B. den Apfelwein/Cidre.
Da das Wasser aus der Frucht kommt, und damit aus dem Boden wo die Pflanze wuchs, wird der Boden dort auch den Geschmack beeinflussen mit seinem Mineralgehalt. Daher streuen Weine auch so nach Land/Gegend, selbst wenn es die selbige Traubensorte, oder gar Traubenrasse ist. Anderseits gibt der Boden auch vor, welche Sortem und Rassen dort überhaupt gut gedeihen können, zusammen auch mit der Witterung (Feuchtigkeit und Sonnenmenge). Daher sind z.B. Traubenweingebiete ideal trockene Südhänge ohne Lehm darin, oder Apfelweingebiete ideal flache Weisen-/Weidegebiete mit Bäumen, oder Beerenwein in Strauchgebieten.
Da alles ausser dem addierten Wasser aus dem Bienenstock kommt, und damit indirekt von den Pflanzensorten welche die Bienen angeflogen haben, ergeben diese verschiedene Honigsorten und Geschmäcker, z.B. Wiesenmet vs Waldmet oder gar explizite Baumsorte, z.B. Lindenmet oder Orangenmet.
Fangen wir einmal mit einer einfachen Methode an. Der traditonelle japanische Reiswein (Sake, das Wort bedeutet strikte schlicht Alkohol, man meint aber zumeist Reiswein damit) besteht genau darin, Reis aufkochen, in einem Bottich voll Wasser, einen Teil zerkauen bis es süss wird (also genug Enzyme darin sind und am wirken), den Teil in den Bottich zurückspucken, und warten bis die damit eingebrachten Enzyme dann den ganzen restlichen Reis zerlegen. Das ist langsam und mühsam (und nicht jedermanns Geschmack :-)). Die heute übliche Reiswein Methode besteht darin, einen weitern Mikroorganismus zu nehmen, namens Koji, einem Verwandten des Schimmelpilzes. (Und da die Reiskörner aus verschieden zusammengesetzem Kern und Ummantelung bestehen, kann man auch davor durch polieren einen Teil der Ummantelung entfernen, und somit die Zusammensetzung und den Geschmack beeinflussen.)
Die andere Methode, vor allem bei Bier verwendet, ist aufwendiger:
Verwendet werden können beliebge Körner, egal welcher Getreidesorten (Gerste, Weizen, Roggen, Dinkel, alles woraus man auch Brote machen kann). Daher wird Bier ja auch oft Flüssigbrot genannt. Aber es geht auch mit Reis oder Mais, oder diese auch kombiniert mit Gerste.
Weil Körner nicht gerade viel Geschmack haben, werden oft Geschmacksstoffe addiert:
Kartoffeln sind noch geschmacksloser und farbloser als Körner, und werden daher vor allem zu einem geschmacklosem Schnaps verarbeitet. Das Ergebnis ist dann Vodka, den man dann sehr oft in anderes hineinmischt.
Zuckerrüben sind, wie man beim essen schnell merkt, überhaupt nicht süss, weil der Zucker darin eben auch als Stärke gebunden ist. Eine Zuckerfabrik ist eigentlich nicht anders als grossvolumig die selbige Küche wie sie oben beim Bier beschrieben wurde, ohne danach die Geschichte mit den Hefen und zu Alkohol vergären. Statt dessen wird die Suppe einfach ausgetrocknet und zu Zucker zermalen.
Als erstes muss man die Hefen addieren und danach ihnen für eine Weile Luft/Sauerstoff geben. Sie können zwar ohne Sauerstoff gären, und das gut, aber dabei wird auch jegliche Fortpflanzung/Vermehrung eingestellt. Also wird erst nachdem man genügend Hefen erzeugt hat die Luftzufuhr zugemacht. Früher war das einfach den Gärbottich mit Deckel versehen. Heute ist das ein luftdichter Behälter/Tank mit gezielter Anfangsluft Zuführung.
Bei der ersten Phase wird, da es normale Verdauung ist, normal CO2 erzeugt wie oben gezeigt, was dann als Gas ausströmt. Nach Abschluss wird die Restluft verbraucht, und dann auf die Gärung umgestellt und Alkohol erzeugt, und dabei weiterhin aus einem Teil des Zuckers CO2 erzeugt. Bei dem ganzen staut sich nun das CO2 auf und Gasdruck entwickelt sich. Das muss der Behälter aushalten können, oder über ein Ventil ablassen. Verbleibt es (teilweise) drinnen wird es ins Wasser einlagert, gelöst als Kohlensäure, welches danach beim Bier den Schaum erzeugt, bzw genauer das Gas das in den Schaumblasen drinnen ist. Das ist die gleiche Chemie wie bei Sodawasser (inklusive Cola). Die ist genauer:
1 H-O-H + 1 O-C-O -> 1 HO-(CO)-OH
Dazu kommt, dass zusätzlich andere Stoffe (Lipide und Proteine) im Bier die Gasabgabe beim ausschenken binden und verlangsamen, was dann erst die Schaumkrone ergibt (und das ist auch warum Wein keine solche hat). Die besteht aus Gasblasen mit einer durch Lipide/Proteine stabilisierten Wasserschicht um sie herum. Anderseits verschwindet beim Wein das CO2 schon teils bei der Abfüllung. Und bei der Soda wird es erst dann gezielt addiert (siehe Sodagerät mit Sirup+Wasser in Flasche, dann CO2 einblasen).
Nebenbei: Beim Brot wird die Backhefe explizit dazu benutzt um CO2 zu erzeugen, und muss daher dauernd Luft bekommen. Dazu muss man den Brotteig durchkneten um die Luft einzubringen, und dann um sie veratmen zu lassen den Teig ziehen lassen. Damit sind dann beim Backen die erwärmten Gasblasen darin, die sich wegen Erwärmung ausdehnen und damit das Brot aufgehen lassen. Daher muss die Backhefe auch nie gären, wozu auch eine andere Hefenzucht benutzt wird, und daher ist Backhefe für Alkohol herstellen auch nicht geeignet, wie dies ein Kollege an einem gescheiterten Metbrauversuch feststellen musste.
Nebenbei: Bierhefen (und da gibt es auch noch mehrere Sorten) und Weinhefen (noch mehr Sorten) bzw Brot-/Backhefen (weitere Sorten) sind alle nahe Verwandte, nur leicht verschiedene Varianten davon. Sie werden heute wie jegliche Nutzpflanzen und Nutztiere gezüchtet, und unterscheiden sich inzwischen von der Wildhefe, wie z.B. sich auch die verschiedenen Hunderassen sich von einander und vom Wolf unterscheiden.
Je nach Ausgangsstoff wird leicht verschieden vergärt. Bei Wein wird direkt im Lagertank vergärt, viele Monate lang bei Kellertemperatur. Wein wird ja auch nach dem Kauf durch weitere Lagerung besser. Bei Bier wird zuerst intensiv (und mit Temperatur kontrolliert) gegärt und dann abgekühlt für wenige Monate bei Kellertemperatur. Bier wird auch wegen CO2 Verlust innert Monate schlechter (es wird flach), sofern es nicht als unfiltriertes Bier schon innert Wochen schlecht wird (gefiltertes wird daher auch Lagerbier genannt). Selbst bei Bier gibt es 2 dominante Hefesorten, solche die nach getaner Arbeit in den Schaum aufsteigen (Saccharomyces Cerevisiae, obergärige, in Altbier, Ale, Guiness, ...) bzw zum Boden absinken (Saccharomyces Carlsbergensis und Saccharomyces Pastorianus, untergärige, in Lagerbier, Pilsner), und die auch beide verschiedenen Temperaturverlauf und Gärmethoden bevorzugen (obergärig warm und kurz, untergärig kalt und lange).
Ansonsten fallen beim Gären je nach Ausgangsmaterial für den Zucker auch andere Stoffe an, teils erwünschte weitere Geschmacksstoffe, teils unerwünschte Trübstoffe und Bitterstoffe, die man dann loswerden will. Beim Wein entsteht so der Weinstein, den man (falls er nicht schon beim Abfüllen ausgefiltert wurde) durch Dekantieren ausscheiden muss (oder den Bodensatz nicht ausschenken). Beim Bier sammeln sich diese als einen Schaum (Kräuse) oben auf dem gärenden Material, der vorsichtig abgeschöpft werden muss, damit er nicht ins Bier gemischt wird.
Dieser Schaum ergibt bis dann auch von sich aus einen automatischen primitiven Deckel, der zusammen mit Wildhefen eigentlich ausreicht, um jegliche beliebige stehengelassene Brotsuppe in ein flaches Bier (weil dort das CO2 alles verschwindet) zu verwandeln, sofern nicht Laktat erzeugende Mikroorganismen es verderben. So wurde Bier wohl auch anfangs entdeckt, zumal scheints alle Ackerbauer/Körner/Brotesser Völker Bier entdeckt haben. Wein dürfte älter bekannt sein, da schon Jäger/Sammler (ohne Getreideanbeu und Brotproduktion) stehengelassenen Fruchsaft gekannt haben dürften, der Wein bildete statt zu verderben, sobald irgendwie ein Deckel da war.
Die herausgefilterten Hefen kann man auch für eine weitere Gärrunde mit neuen Zutaten verwenden, indem man sie aus dem Abfall extrahiert und aufbewahrt. Oder man betreibt gleich eine separate Hefeproduktion (oder gar Hefezucht).
Bei Bier muss man noch wegen dem CO2 für den Schaum erhalten beim Abfüllen und Ausschank vorsichtig sein:
Bei Wein kann man auch für CO2 Gehalt nachgären. Schaumwein (Champagner, Prosecco, Sekt, normalerweise aus Weisswein, es geht aber auch mit rotem Wein oder gar Honigwein/Met) wird nach der Tankgärung und Filterung nochmals etwas Zucker und neue Hefen addiert, damit die Gärung wieder in der Flasche "anspringt", und dann für die Nachgärung in die Flaschen abgefüllt. Diese sind genau wegen dem dabei entstehenden CO2 so dickwandig, und mit verschlossenem Zapfen, der beim öffnen rausknallt. Das selbige gibt es aber auch bei ein paar starken belgischen Biersorten, z.B. Chimay. Interessanterweise sind beides Champagner und Chimay Erfindungen von Mönchen, die auch sonst die Alkoholkunst und Brauerei (Klosterbräu) stark gefördert haben. (Das kommt davon, dass Bier in der Fastenzeit, welche gerade auch die Mönche einhalten mussten, als Nahrungsersatz benutzt wurde.)
Hefen haben, bei alle ihrer Fähigkeit und Robustheit, auch ihre Probleme. Abgesehen von schlicht Zuckermangel bei dem ihnen die Nahrung ausgeht, leiden sie auch irgendwann an Alkoholvergiftung, trotzdem dass sie die Produzenten davon sind. Dies limitiert den maximalen Alkoholanteil den man auf diese Art erzielen kann. Das passiert bei Wildhefen so irgendwo bei 2..4% (also bei 20..40 Promille), und bei hochgezüchteten Weinhefen bei etwa 16% (also bei 160 Promille). Als Vergleich dazu, halten wir etwa 4 Promille aus. Lasst euch also niemals auf ein Wettsaufen mit einer Hefe ein, ihr habt echt null Chancen :-).
Nebenbei: Ein Kollege hat hier einen geistigen Knoten bekommen, wegen dem Unterschied von Alkohol% im Getränk bzw im Organismus, letzteres insbesondere auch auf die Hefen bezogen. Diese beiden sind hier identisch, da die Hefen im Getränk schwimmen, und damit ihr Alkoholgehalt im Organismus identisch ist zu dem ihrer Umgebungsflüssigkeit, da die Zellmembranen Alkohol problemlos passieren lassen. (Und daher nehmen wir den Alkohol auch der ganzen Länge der Verdauung entlang auf.)
Mehr Alkohol als diese etwa 16% (= Hochprozentiges) gibt es nur noch durch technisch nachhelfen, zumeist per Destillation. Dabei wird der Wasseranteil reduziert, und damit den Alkohol konzentriert. Dazu gibt es auch den alten Spruch "Wein sind Trauben im gottgewollten Endzustand" gefolgt von "Schnaps ist die vom Menschen optimierte (oder je nach Ansicht verbastelte) Variante davon". Nach der Destillation sind dann mehrere Schritte und Kombinationen möglich.
Anderseits kann man auch Wasser entfernen durch soweit abkühlen, das dieses zu Eis wird, und dann dieses als Feststoff aussieben. Dabei wird der Alkohol und ein grosser Teil der Geschmacks- und Farbstoffe aus dem Eis ausgeschieden, und verbleibt flüssig, und damit im restliche Wasservolumen konzentriert. Dies ergibt bei Bier den Eisbock. Normal ist dabei etwa um etwa Faktor 2 konzentrieren, z.B. von Normalbier 5% auf 10%, oder von Bockbier 6.5..10% auf 13..20%. Inzwischen habe ich aber bereits durch obigen Kollegen von einem 57.5%-igen(!) Eisbock erfahren, aus 16%-igem starken Bockbier (das Maximum das die Hefen hergeben) weiter per Eisbock 3.6 hinauf konzentriert, das als einmaligen Versuch wie weit man gehen kann (sie haben bis 30% im normalen Verkauf).
Die Destillation ist eigenlich nichts anderes als das Getränk soweit aufheizen (traditionell mit Feuer, daher die Bezeichnung "Schnaps brennen"), dass man über die 78.3grad kommt bei denen der Alkohol bereits gasförmig wird, aber unter den 100grad bleibt bei denen das Wasser ebenfalls gasförmig wird. Natürlich streuen einzelne Moleküle etwas, was ihre momentane individuelle Temperatur und Energieladung anbegeht (und damit Haftung an anderen). Und daher sind dies keine harten Grenzen, erst recht nicht wenn man auf eine Temperatur halbwegs dazwischen zielt, und das Feuer etwas variert. Daher geht nur der grosse Teil des Alkohols und auch ein kleiner an Wasser oben zum Brennbehälter hinaus. Das Gasgemisch wird dann durch einen Kühler (wieder ein simpler Gegenlaufkühler) geleitet und dabei verflüssigt, und fliesst dann in einem Auffangbehälter ab.
Problematisch ist hierbei noch, dass allfällig vorhandenes Methanol/Methylalkohol mit konzentriert wird, und ebenso auch andere unerwünschte Stoffe. Dies kann man bekämpfen, indem man zuerst unter 78.3grad bleibt und das dabei anfallende stark methanolhaltige Destillat als ungeniessbaren "Vorlauf" ausdestilliert und beseitigt, dann erst als "Mittellauf" über 78.3grad den eigentlichen Schnaps produziert, und am Schluss noch als "Nachlauf" den letzten Resten Alkohol bekommt der auch die ebenfalls unerwünschten Fuselöle beinhaltet.
Das Resultat ist höher konzentriertes Alkohol. Dabei kann man den Alkoholanteil von davor etwa 5..15% je nach Sorgfalt auf etwa 20..35% anheben. Aus diesem Grund wird auch oft mehrstufig destilliert (als Doppelbrand bekannt). Die Schotten destillieren ihren Whisky (ohne e) in 2 Stufen, von etwa 8..9% zu etwa um 25% zu etwa 55..60%, während die Iren ihren Whiskey (mit e) in 3 Stufen destillieren, aber dafür dann auch etwa 70% herausbekommen, mehr Aufwand aber kompakter zum lagern. Rum wird zum teil bis zu 80% hinauf destilliert, um ihn auf Schiffen besonders kompakt zu lagern, nur so kann man den Stroh Rum auch direkt als 80% in der Flasche bekommen.
Nebenbei: Destillation und Alkohol wurden übrigens erst im Mittelalter entdeckt, von den Alchimisten, die das Resultat nur als Medizin benutzt haben. Zum Getränk wurde es erst nach dem Mittelalter, v.a. durch die Seefahrer. Aber auch heute ist Schnaps immer noch ein gutes Antibiotikum gegen Mageninfektionen. Ich habe selber schon eine am Samstagnachmittag ausgebrochene bakterielle Speisevergiftung, die sich bis in die Gallenblase ausdehnte, mit etwa 5 mal 5cl Portionen Whisky pro Tag über 3 Tage hinweg auskuriert. Meine Eltern schwören auf Brandy für diesen Zweck, seitdem mein Vater eine in den Campingferien ausgebroche Mageninfektion 2 Wochen im Schach hielt und in der dritten besiegte, und erst zuhause erfuhr, dass alle anderen an der Konferenz wo er vor den Ferien war angesteckten im Spital gelandet waren. Mit Brandy hatte ich auch schon Erfolg. Generell wirken hier am besten 40% oder mehr, mit möglichst wenig Zucker oder Fette oder Proteine darin (was den Bakterien Nährstoffe gibt). Die beste Methode ist, eine grosse Dosis zu nehmen, die dann entweder unten bleibt und die Mikroorganismen killt, oder aber noch besser zum Erbrechen führt (und damit viele Bakterien auswirft), dann aber sofort gefolgt von einer zweiten Dosis die dann unten bleiben wird (und den verbleibenden Resten umso effektiver aufräumt).
Daher werden aber auch oft nach dem Destillieren wieder Geschmacks- und Farbstoffe dazugesetzt, oder ein Teil des Vorhandenen umgeformt. Das Dazugesetzte kann auch ein (entwässerter) Teil des ohnehin übrig gebliebenden Rückstandes sein, der kostenlos vorhanden ist, und auch zum Destillat passt. Zuckerrohr fehlt von sich aus an Geschmack (ausser Süsse) und Farbe (weiss), daher wird der Zucker auch zuerst geröstet, und dadurch teils zu Karamel umgeformt, der mehr Geschmack hat und braun ist. Dieser wird dann nach dem brennen zurückaddiert. Das macht den Unterschied vom weissen Rum zum braunen Rum aus.
Man kann aber auch fremde Geschmacks- und Farbstoffe benutzen. Whisky bekommt den Grossteil seines Aromas und seine typische Farbe dadurch, dass er in bereits für andere Getränke benutzte Eichenfässer gelagert wird, für die jeweils angegebene Menge Jahre. Manche Destillerien kaufen dazu einfach gebrauchte Fässer von Herstellern verschiedenster anderer Getränke ein (z.B. Sherry oder Portwein), manche lassen aber auch eigene Fässer herstellen und vermieten sie für einen Erstgebrauch an andere Getränkehersteller (z.B. werden bei Glen Murangie deren Whisky Fässer einmalig an einen US Burbon Hersteller vermietet, der per Gesetz ein Fass nur einmal benutzen darf).
Nebenbei: Bei Whisky ist übrigens vorgeschrieben, dass es mindestens 3 Jahre gelagert sein muss, um die Stoffe aus dem Fass zu lösen. Aber ich hab bisher noch nie etwas unter 10 Jahre gesehen. Dies deshalb, weil es mit länger reifen das vollere Aroma aus dem Fass herauslösen kann, und damit runder wird, was ich beim Vergleich 10 zu 15 Jahre gelagertem bestätigen kann. (Die Schotten nutzen ein Fass übrigens zweimal, in der Flasche bekommt man ein 50%+50% Gemisch von erstmals und zweitmals genutzen Fässern.)
Liköre sind gesüsste Schnäpse, mit zumeist weniger Alkoholgehalt, dafür aber addiertem Zucker (oder etwas anderem zuckerhaltigen) als Geschmacks- und Farbstoff. Wobei die Grenze von Schnaps zu Likör relativ fliessend ist. Zucker ist in der Hinsicht besonders hinterhältig, weil es den sonst bei hochprozentigen Getränken merkbaren Alkoholgeschmack versteckt. Das wird nur noch schlechter wenn man neben Zucker auch noch Fett addiert, der Alkohol bindet und transportiert, oder das ganze aufheizt, was den Alkohol schneller diffundieren lässt, oder gar alles zusammen macht, wie beim Kaffee Schnaps, warm und mit Zucker und teils noch Rahm darin.
Der Eisbock hat gegenüber Destillation hier natürlich den Vorteil, dass ausser Wasser nichts verloren geht, er als volles Bier verbleibt, und er somit keine Additionen mehr braucht.
Einfach nur auf 40% brennen wäre problematisch, weil man das genaue Ziel einfach verfehlen kann, und auch bei der Lagerung Alkohol verdunstet, zumindest bei Holzfässern (bei den schottischen Whiskybrennern ist dies als der "Engelsanteil" bekannt). Also zielt man darüber hinaus, weil man nur nach unten korrigieren kann. Man spart so aber auch Fassvolumen.
Also wird einfach herunterverdünnt, einfach mit normalem Wasser. Bei Schnaps mit gebrautem Rohmateriel, z.B. Bier für Whisky, mit dem selbigen Wasser das schon beim Brauen verwendet wird. Da man danach immer noch 40% hat, bestehen keine Probleme mit im Wasser vorhandenen Mikroorganismen, die ohnehin gleich eine Alkoholvergiftung bekommen, also ist hier kein Kochen wie beim Brauen nötig.
Wem die resultierenden 40% immer noch sehr hoch erscheinen, und der dabei an schneller Besoffenheit denkt, sollte einmal ausrechnen, dass ein 5dl/0.5l Bier bei 5% etwa vergleichbar Alkohol darin hat wie ein 1.25dl/0.125l Wein bei 15% und wie ein 5cl/0.5dl0/.05l Schnaps bei 40%. Also sind die üblichen Portionen alle in etwa vergleichbar (die 2cl Schnaps Miniportionen sind eine Zumutung). Besoffenheit ist also auch beim Schnaps eine Frage der zu grossen Menge an Portionen, und damit davon wie lange man für eine Portion hat. Viele Schnäpse runterstürzen sollte man nicht machen. (Und Absturz weil zuviel gesoffen ist genauso falsch wie Absturz beim Programme schreiben, ein Fall von einem Bug erzeugt haben.)
Nebenbei: Ansonsten gilt auch noch, dass Besoffenheit vor allem eine Frage der aufgestauten Menge Alkohol ist (eben die Prozente Alkohol im Blut (und im Gewebe)). Diese wird einerseits mit der Zuführgeschwindigkeit und anderseits der Abbaugeschwindigkeit gegeben. Letztere ist, wie jeder Verdauungsvorgang, und genereller jedem biologischen Vorgang, eine Sache der vorhandenen molekularen Strukturen. Alkohol abbauen ist dabei nichts anderes als (von den Hefen) teilverdauten Zucker fertigverdauen, und damit die Sache eines spezialisierten Verdauungsweges. Dieser ist immer vorhanden, weil normale Früchte und Fruchtsäfte auch von Natur aus teils Alkohol darin haben (zumeist unter 1%, oft um 0.4..0.6%, bei der Frucht des Marulabaumes aber bis zu 3%). Der Rest ist wie bei fast allem anderen in der Biologie eine Sache des Trainings, also von aufgebauten bzw ausgebauten molekularen Strukturen, die etwa Faktor 1.5 ausmachen können. Daher werden geübte Trinker auch erst viel später besoffen als unerfahrene.
Normalen Wein kann mit mit addiertem Schnaps fortifizieren, zumeist Brandtwein. Das wird z.B beim Portwein so gemacht. Der heisst so, von Port = Hafen (bzw der portugiesischen Hafenstadt Porto), denn dieser war bei Kapitänen sehr beliebt, weil er mit seinen etwa 20% Alkohol auf der langen Schiffsfahrt nicht mehr verderben konnte, weil selbst die stabilsten Mikroorganismen es über 16% nicht mehr aushalten. Weil ohnehin Fremdalkohol vom Schnaps zugesetzt wird, kann ein Teil des Eigenalkohols des Weins als Zucker belassen werden, weshalb Portwein auch süss ist (und damit auch als Dessertwein benutzt wird, süss und mit dem Alkohol plus der Gerbsäure des Weines verdauungshelfend).
Aber auch das Umgekehrte wurde in der Seefahrt benutzt, Rum (mit noch weit mehr Alkohol) und reines Wasser (ohne Nährstoffe darin, und damit auch keine Basis für Mikroorganismen) sind beide getrennt lagerfähig, und können dann kurz vor Gebrauch gemischt/verdünnt werden, was dann Grog ergibt, mit etwa 15% (also Weinstärke), was dann die Matrosen serviert bekamen. (Und daher hat Flensburg auch deren Rum Tradition, neben deren bekannten Bier.)
Letzteres geht aber auch mit komplett alkohollosem Fruchtsaft oder gar
Softdrinks. Diese können mit Schnaps vermischt werden, was dann die
ganzen Mixgetränke gibt, bis hin zu Zucker oder Fruchtteile oder
Eisschrot darin. Sehr oft nimmt man dazu Vodka, weil dieses keinen
Eigengeschmack mitbringt. (Auch die ganzen Alcopops waren nur das
selbige, fertig gemixt in der Flasche, meist bei etwa 5% (also etwa
Bierstärke), bevor sie einer anti-Jugend-und-Alkohol Hysterie und
folgender Prohibition zum Opfer fielen, bzw dem Wein gleichgestellt
wurden statt dem Bier.)
Ausklang
Und damit wisst ihr nun was in den Flaschen darin ist. Denkt daran bei der
nächsten die ihr aufmacht, und geniesst sie dafür umso bewusster
und damit mehr. Zum Schuss bleibt nur noch eineszu wünschen: Prost!
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Artikel | LUGcamp Alkohol
Diese Seite ist von Neil Franklin, letzte Änderung 2012.06.08