Siedediagramm Ethanol-Wasser
Die Siedepunkte von Wasser (100°C) und Alkohol (78,3°C) liegen relativ nahe beieinander. Dennoch sollte es keine Schwierigkeiten bereiten, sie durch Destillation ("Brennen") zu trennen.
Dies geht jedoch nur bis zu einer Konzentration von 96,5 Vol% Ethanol.
Wasser und Ethanol bilden ein azeotropes Gemisch mit 96,5
Vol% Ethanol und
3,5 Vol% Wasser. Dieses Gemisch kann durch Destillation nicht weiter voneinander getrennt werden. Es hat mit 78,15
°C einen
gemeinsamen Siedepunkt, der niedriger liegt als die Siedepunkte der Einzelkomponenten.
100%igen Ethanol kann man durch Destillation nicht gewinnen. In der Praxis wird das Wasser mit einer 3. Komponente (z. B. Benzol oder Cyclohexan) destillativ entfernt.
Wie aber funktioniert eine einfache Destillation, z.B. beim
Schnaps-Brennen?
Als Laie stellt man sich vor, dass aus einer Maische mit 20 % Alkohol-Gehalt bei
78° C der
Alkohol verdampft. Und zwar solange, bis nur noch Wasser zurückbleibt. Das wäre schön, die Praxis ist aber komplizierter.
Aus dem obigen Siedediagramm (den unteren Teil nennt man Siedekurve, den oberen Taukurve) sieht man jedoch, dass das Gemisch aus 20% Alkohol und 80 % Wasser bei 92° C anfängt zu sieden. Das Destillat hat 62% Alkohol. (Rot: Senkrechte Linie bei 20% nach oben; vom Schnittpunkt der Siedekurve waagrechte Linie nach rechts bis zum Schnittpunkt der Taukurve. Die senkrechte Linie nach unten ergibt einen Alkoholgehalt des Dampfes und damit des Destillats von 62 %.
Mit solchen einstufigen Destillationen (aus einfachen Destillierblasen) hat man jahrhundertelang Schnaps gebrannt. Auch
der Whiskey wird in Schottland oder Irland heute noch so destilliert.
(Bei Wein mit ca. 10 % Alkohol erhält man so einen Weinbrand von ca. 38 %)
Wenn man jedoch den -nach der ersten Stufe erhaltenen- 62 %igen Alkohol nochmals destilliert, siedet er bei 81° C und kondensiert als 86 %iger Alkohol (Grün: gerade Linie nach rechts bis zur Taukurve, dann senkrecht nach unten).
So kann man die Anzahl der notwendigen Destillationsstufen je nach Ausgangs- und gewünschter Endkonzentration aus dem Siedediagramm ablesen.
In der Praxis hat man jedoch das Problem, dass der Sumpf bei der Destillation an Alkohol verarmt. Und zwar in dem Maße, wie man alkoholreiches Gemisch aus dem Sumpf herausdestilliert. Man bewegt sich also auf der Siedekurve und entsprechend auf der Taukurve nach links. Zu immer niedrigeren Konzentrationen.