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Verfahren und Vorrichtung zur Veredlung und schnellen Alterung von
Spirituosen und anderen alkoholischen Flüssigkeiten. Es ist bekannt, daß Spirituosen
nur durch Altern die Eigenschaften erlangen; die sie für den Verbraucher wertvoll
machen. Es ist auch bekannt, daß ein Branntwein besten Gewächses sich niemals, selbst
nach noch so langer Zeit verbessert, wenn er in einem Glasbehälter aufbewahrt wird,
und daß es, um die größte Feinheit und den vollen Wert hervorzubringen, erforderlich
ist, die Lagerung in einem eichenen Faß vorzunehmen.
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Abgesehen von der Rolle, die im allgemeinen bei dem Altern der alkoholischen
Flüssigkeiten die gemeinsame Wirkung des Sauerstoffs der Luft und der Extraktivstoffe
des Holzes der Fässer spielt, kann man sagen, daß die in solchen Flüssigkeiten sich
abspielenden Reaktionen verwickelt sind und ein gutes Ergebnis nicht nur von der
Einwirkung des Sauerstoffes der Luft auf die Alkoholmoleküle, sondern auch besonders
von der Auflösung der im Holz enthaltenen Harze, Gummistoffe und des Tannins in
der Flüssigkeit abhängt.
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Diese selbst stark oxydierenden Grundstoffe durchlaufen eine Reihe
von Reaktionen, die zu den aromatischen Verbindungen führen, welche für den Geschmack
und den Geruch besonders angenehm sind, und ohne die die Spirituosen und Weine niemals
ihre wertvollen Eigenschaften erlangen können. Die löslichen'Grundstoffe des Eichenholzes
erfordern Zeit, um sich in genügender Menge in den Branntweinen usw. aufzulösen,
und gewisse Grundstoffe, und zwar gerade die, die vielleicht die wichtigste Rolle
spielen, brauchen noch mehr Zeit, um sich in bemerkenswertem Maße geltend zu machen.
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Das Verfahren, das den Gegenstand der Erfindung bildet, besteht darin,
ein zweckentsprechendes und schnelles Altern der Spirituosen usw. dadurch zu erreichen,
daß man sie mit zweckmäßig in die Flüssigkeit eingeleiteter und verteilter Elektrizität
behandelt.
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Es ist bekannt, daß mittels des elektrischen Stromes in nur wenigen
Tagen die löslichen Grundstoffe des Holzes extrahiert werden können, und zwar durch
Kataphoresis, d. h. durch Überführung der Stoffe von einem Pol zum anderen durch
die lösende Flüssigkeit hindurch.
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Wegen ihrer- leichten Lösbarkeit werden diese Grundstoffe schon aufgelöst,
bevor sie zum Gegenpol gelangen; es findet also eine schnelle Extraktion der Harze
und Tannine mit unmittelbar folgender Auflösung statt.
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Bringt man eine beliebige Holzmasse an der Anode in Richtung auf die
Kathode hin an, so tritt der Strom, da die genannten Stoffe elektropositiv sind,
durch die Masse hindurch, und die Erscheinungen der Kataphoresis
treten
in einem sehr kurzen Zeitraum ein. Es ist der Sauerstoff der Luft in Gegenwart von
Holz und seinen Extraktivstoffen, der das natürliche Altern und die Veredlung der
Spirituosen und aller anderen alkoholischen Getränke bewirkt. Mittels des elektrischen
Stromes kann man den Sauerstoff erzeugen, der für diese Zwecke nützlich ist und
deswegen besonders wirksam ist, weil er im Entstehungszustande benutzt wird.
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Der elektrische Strom bewirkt also die Extraktion und die Auflösung
der in den Spirituosen löslichen Grundstoffe und oxydiert diese Stoffe ebenso wie
einen Teil des Alkohols der Flüssigkeit, ruft somit Reaktionen hervor, welche übereinstimmen
mit denen, die im Laufe des natürlichen.Alterns der Flüssigkeiten festgestellt worden
sind.
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Die Elektrolyse stellt also ein praktisches und zweckmäßiges Verfahren
dar für die Herbeiführung des Alterns und die allgemeine Veredlung von Spirituosen
und allen alkoholischen Flüssigkeiten.
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Die bisherigen Anwendungen dieses Verfahrens haben aber keine befriedigenden
Ergebnisse gebracht, weil man nicht daran gedacht hat, den Wasserstoff zu beseitigen,
der sich an der Kathode in Gasform abscheidet und sie polarisiert. Dabei bilden
sich nämlich durch Berührung mit diesem Wasserstoff die als erste Oxydationsstufe
beim Stromdurchgang entstandenen Aldehyde wieder zurück zu Äthylalkohol, aus dem
sie entstanden sind. Infolgedessen wird die Wirkung der Elektrolyse auf ein ungenügendes
Maß beschränkt; in manchen Fällen wurde sogar das Gegenteil des erstrebten Zieles
hervorgerufen.
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Auch die. Dichtigkeit des bisher angewendeten elektrischen Stromes
wurde zu groß gewählt, sie verursachte zu starke elektrolytische Wirkungen und somit
die Bildung von Stoffen, die dem Athylallcohol fremd sind, wie Ameisensäure usw.
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Um das Maximum an Leistung zu ergeben, muß die Elektrolyse einerseits
mit aller möglichen Sorgfalt praktisch ausgeführt werden, andererseits derart, daß
der an der Kathode erzeugte Wasserstoff beseitigt wird.
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Benutzt man bei der Elektrolyse eine depolarisierende Kathode, so
erreicht man eine vollständige Beseitigung des sich bildenden Wasserstoffes.
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Der die erste Oxydationsstufe bildende Aldehyd verbindet sich mit
dem freien Sauerstoff, zu welchem er eine große Verwandtschaft besitzt, und geht
in Essigsäure (zweite Oxydationsstufe) über. Es ergibt also die erste Oxydationsstufe:
C' H" O -E- O =. C= H4 O -f - H20, die zweite Oxydationsstufe: C2 H40 + O = C2H4
O". Außerdem führen Nebenwirkungen zur Bildung von Essigäther: C' H'; O + C2 H4
OZ = C4 H$ OZ + HZ O. jeder Wasserstoffelimination würde die Bildung eines Moleküls
Essigsäure C2 H4 OZ entsprechen. Auf Grund der Berechnung kann man diese Umsetzung
in .praktisch beliebigen Grenzen mit Hilfe von geeigneten Stromdichten hervorrufen.
Das Altern steht in direktem Verhältnis zu der Menge von Essigsäure, die durch Oxydation
des Alkohols in der Flüssigkeit gebildet wird.
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Die Erfahrung hat gezeigt, daß eine Stromdichte von '-/z bis z Milliampere
auf den Quadratzentimeter der Anode die günstigsten Wirkungen hervorruft.
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Die Stromstärke steht in direktem Verhältnis zu den zu behandelnden
Flüssigkeitsmengen und zu dem Oxydationsgrad, der angewendet werden muß, um eine
Wasserstoffmenge freizumachen, die der für den gewünschten Grad des Alterns erforderlichen
Menge von Essigsäure entspricht.
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Man muß für jede Anwendung einen ununterbrochenen Stromdurchgang für
8 bis zo Tage sicherstellen.
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Die Anode muß aus nicht oxydierbarem Metall bestehen, so daß keine
Metallsalze in die Flüssigkeit übergehen können und der ganze durch. den Strom entstehende
Sauerstoff für die gewünschten Reaktionen nutzbar gemacht werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine derartige Anode ist in Fig. z dargestellt.
Diese Anode besteht aus einem Goldblatt a, das an den Seiten durch Gradeinteilung
die Größe der Oberfläche in Quadratzentimeter anzeigt. Dieses Blatt ist an einem
Rahmen b angebracht, der oben eine beliebige Aufhängevorrichtung besitzt-und mit
einem die Drahtklemmend tragenden Körper c verbunden ist.
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Die Kathode muß depolarisierend sein; d. h. sie muß den entstehenden
Wasserstoff aus der Flüssigkeit beseitigen.
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Fig. 2 und 3 zeigen beispielsweise eine Ausführungsform der Kathode.
Sie besteht aus einem porösen Gefäß e, in dessen Mittelachse ein Kohlezylinder f
sitzt; der oben die Klemme g trägt und auf einer im unteren Teil des Gefäßes
e enthaltenen Masse h aufruht, die aus Mangansuperoxyd und Kohlepulver besteht.
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Der Kohlezylinder f ist von Mangansuperoxyd i umgeben, mit dem das
Gefäß e ausgefüllt ist und in das ein Entlüftungsröhrchen j eingesetzt wird, während
das Gefäß im übrigen oben geschlossen ist. Die so zusammengesetzte Kathode -wird
von einem geeigneten
Gesta k gehalten. bandelt es sich darum, Flüssigkeit
in einem Fasse zu behandeln, so erhält das poröse .Gefäß, wie Fig. 4 zeigt, die
Gestalt einer Röhre e1, die am oberen Ende offen ist und durch das .Spundloch des
Fasses hindurchgesteckt wird, um in die zu behandelnde Flüssigkeit einzutauchen.
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Diese Anordnung hat insbesondere den Zweck, aus. der Flüssigkeit den
durch die Elektrolyse frei werdenden Wasserstoff zu beseitigen, der :ohne die depolarisierende
Kathode sich ganz oder wenigstens zum großen Teil mit den Aldehyden wieder verbinden
und so das ganze Verfahren wertlos machen würde.
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Die Kathodenoberfläche rnuß kleiner sein als die Anodenoberfläche.
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Das eben beschriebene Verfahren zur Veredlung und zum Altern soll
einerseits auf junge alkoholische Flüssigkeiten oder auf Spirituosen frischer Destillation,
die aber schon Zeit gehabt haben, während ihrer Lagerung in neuen Fässern die löslichen
@auptextraktivstoffe des- Eichenholzes in genügender Menge aufzunehmen, angewandt
werden, andererseits aber auch auf solche Spirituosen, die ebenfalls frisch destilliert
sind, aber die löslichen Grundstoffe, die für ihre Veredlung unentbehrlich sind,
aus ihren ;Fässern noch nicht haben aufnehmen können.
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Im ersteren Falle wird die Flüssigkeit in einem Bottich l (Fig. 5)
behandelt, welcher mit der Anode a und der Kathode e versehen ist,
die beide in die Flüssigkeit eintauchen. Der Bottich l ist in geeigneter Weise durch
Klötze m isoliert, die unter den den Bottich tragenden Traversen angeordnet sind.
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Dieses Verfahren der elektrolytischen Oxydation des Alkohols und der
Extraktivstoffe des Holzes gestattet, in wenigen Tagen die gleichen Resultate zu
erreichen, die man durch die natürliche Alterung erst in mehreren Jahren erreichen
kann.
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Der Strom wird so geregelt, daß er ein halbes oder ein ganzes Milliampere
auf den Quadratzentimeter der Anode in der Dichte nicht überschreiten kann. Dies
wird. dadurch erreicht, daß man die in die Flüssigkeit eingehängten Elektroden einander
mehr oder weniger nähert. Die Stromstärke richtet sich nach dem gewünschten Oxydationsgrade,
der Dauer des Verfahrens und in Verbindung damit nach der Menge der zu behandelnden
Flüssigkeit.
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Im zweiten Falle ordnet man an der Oberfläche der in dem Bottich l
(Fig. 6) enthaltenen Flüssigkeit eine Masse, n von sehr trockenen aus dem Kernholz
der Eichen hergestellten Spänen an.
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Man führt in die Masse ?z die Anode a derart ein, daß die ganze Nutzoberfläche
in die Flüssigkeit eintaucht. Man regelt den Widerstand durch die Entfernung zwischen
den Elektroden und läßt den passend geregelten Strom während des notwendigen Zeitraumes
hindurchtreten.
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Der Strom ruft die Extraktion der löslichen Stoffe des Holzes durch
Kataphorese hervor, während er gleichzeitig diese Stoffe und Alkohol oxydiert; die
Oxydation findet im Verlaufe der Extraktion wie bei der natürlichen Alterung statt.
Wenn die Menge des erzeugten Sauerstoffes größer wird, so steht sie jedenfalls im
Verhältnis zur Geschwindigkeit der Extraktion. Ist man der Meinung, daß die löslichen
Stoffe in genügendem Maße aufgelöst sind, so entfernt man die Holzspäne und man
setzt die Elektrolyse wie im vorhergehenden Falle fort, bis die für notwendig erachtete
Elektrizitätsmenge die Flüssigkeit durchsetzt hat.
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Um den Alkohol, mit dem das Holz imprägniert wird, wiederzugewinnen,
wäscht man dieses zweianal hintereinander mit destilliertem Wasser aus, das dann
wegen seines geringen Alkoholgehaltes zu Reduktionen verwendet werden kann.
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Um die Extraktion und Auflösung der wertvollen Stoffe zu fördern und
die Alterung zu beschleunigen, kann man die Elektrolyse der Spirituosen usw. während
ihrer Lagerung in neuen Fässern ausführen.
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In diesem in Fig. 7 dargestellten Falle führt man durch das Spundloch
des Fasses die depolarisierende Kathode e, wie sie in Fig. 4 (e1) dargestellt ist,
ein; ihre Länge wird so gewählt, daß sie genügend tief in die Flüssigkeit eintaucht.
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Man verteilt auf einen Teil der Außenwand des Fasses breite Anoden
a1 aus Metallgewebe, die durch Krampen o befestigt werden. Um den Widerstand des
in dem Stromkreis gelegenen Holzes zu vermindern, fügt man zwischen Holz und Metallgewebe
Wolle oder Baumvolle ein, die man feucht hält.
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Um jeden Stromverlust durch Erdschluß zu vermeiden, werden die Träger
p des Fasses auf Isolatoren aufgelegt, die in bekannter Art Näpfe mit isolierenden
Flüssigkeiten, wie Vaselinöl o. dgl., enthalten. Der Gang des Verfahrens ist der
gleiche, wie oben bei den anderen Ausführungsarten beschrieben wurde.
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Durch das neue Verfahren wird unabhängig von der jeweils verwendeten
Vorrichtung eine beträchtliche Veredlung der alkoholischen Flüssigkeiten in einem
sehr kurzen Zeitraum erreicht; insbesondere bei Spirituosen erreicht man in etwa
ro Tagen eine Veredlung, die einer bei natürlicher Alterung erst nach mehreren Jahren
erreichten Verbesserung gleich ist.
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Die Flüssigkeiten, die dem beschriebenen
verfahren
unterzogen sind, fahren fort, sich mit der Zeit beträchtlich zu veredeln. Die Kosten
der Anwendung der Elektrolyse sind sehr gering.
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Die Veredlung durch Oxydation ist ein Verfahren, das sich der natürlichen
Alterung am meisten nähert. Es kommen keine anderen Elemente zur Einwirkung auf
die Flüssigkeit, und die auftretenden Reaktionen sind völlig gleichartig.