Was passiert bei der Gärung und Destillation von Alkohol?

Bei der 'Gärung' (herkömmliche Bezeichnung) von Alkohol entsteht Essig und bei der Destillation von Alkohol rückt der Zoll an.

Hast du im Unterricht nicht aufgepasst?

Teil 1: Gärung

Hefe kann sich je nach Bedarf sowohl aerob (unter Sauerstoffanwesenheit) als auch anaerob (unter Sauerstoffabschluss) ernähren. Bei sauerstofffreien Bedingungen baut Hefe Glucose in der Glykolyse zu Pyruvat ab. Diese Reaktion benötigt verschiedene Zwischenschritte, aber die alle zu erklären, wird jetzt zu aufwändig. Wichtig ist einer, nämlich ein Oxidationsschritt. Das Enzym, welches diese Reaktion katalysiert, ist die Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase. Sie benötigt NAD+ als Cofaktor. Eine Oxidation ist chemisch ausgedrückt nichts anderes als eine Abgabe von Elektronen und die stammen bei der Glykolyse aus der Glucose und werden auf das NAD+ übertragen, wobei aus NAD+ die reduzierte (eine Reduktion ist eine Aufnahme von Elektronen) Form NADH+H+ entsteht. Unter anaeroben Bedingungen können aus einem Glucosemolekül theoretisch zwei ATPs generiert werden.
Problematisch ist aber, dass irgendwann sämtliches NAD+ verbraucht ist und die Glykolyse zum Stillstand kommt. Bei aeroben Bedinungen ist das nicht weiter schlimm, da im weiteren Stoffwechselverlauf NADH+H+ wieder zu NAD+ oxidiert wird, wobei die Elektronen dabei am Ende auf Sauerstoff gepackt werden. Wenn der aber nicht vorhanden ist, muss sich der Organismus etwas anderes einfallen lassen, um wieder NAD+ zu erhalten. Und genau dazu sind Gärungsreaktionen da. Bei der alkoholischen Gärung, welche durch das Enzym Alkohol-Dehydrogenase katalysiert wird, wird das Pyruvat aus der Glycolyse in Trinkalkohol (Ethanol) und Kohlendioxid umgebaut und bei dieser Reaktion wird aus NADH+H+ wieder NAD+. Das ist im Prinzip schon das ganze Geheimnis der alkoholischen Gärung. Vom Menschen wird die alkoholische Gärung genutzt, um damit alkoholische Getränke wie Wein und Bier herzustellen oder, wobei man sich die Bildung von Kohlendioxid zunutze macht, um Hefeteig aufgehen zu lassen - dadurch wird Brotteig so schön luftig, der entstehende Alkohol verfliegt beim Backen dann größtenteils.

Teil 2: Destillation

Alkohol ist giftig und wird von Lebewesen in größeren Mengen nicht vertragen. Auch die Hefezellen gehen ab einer bestimmten Konzentration des Alkohols zugrunde. Das ist bei etwa 15 % der Fall. Weil die Hefezellen ab dieser Konzentration sterben, wird die alkoholische Gärung automatisch gestoppt. Will man aber alkoholische Getränke mit einem deutlich höheren Alkoholgehalt, zum Beispiel Liköre oder Schnäpse, produzieren, muss der Alkoholgehalt sozusagen durch Aufkonzentrierung erhöht werden. Dieses Verfahren wird Destillation genannt. Dabei macht man sich zunutze, dass Wasser und Alkohol einen unterschiedlich hohen Siedepunkt haben. Wasser siedet bei 100 °C, Ethanol bei 78 °C. Man erhitzt eine Flüssigkeit also auf etwa 78 °C. Dabei wird der Ethanol gasförmig und steigt auf, wird durch die Destillationsapparatur geleitet und kühlt sich dabei wieder ab. Der Ethanol wird wieder flüssig und kann anschließend aufgegangen werden. Da der Siedepunkt des Wassers nicht erreicht wird, verbleibt dieses in weiten Teilen in der Ausgangslösung. Das Destillat hat dann einen höheren Alkoholgehalt als zuvor. Ein bisschen was wird immer mit geschleppt. Durch wiederholte Destillation können so Alkoholgehalte von bis zu 80 % für richtig starken Fusel erreicht werden.