En un post anterior he resumido todo el proceso de elaboración de un whisky, pero aquí te explico que es la destilación del whisky. Como ya sabemos el agua, los granos de cereal y la levadura son la materia prima para elaborar whisky mediante la destilación. A partir de estos tres ingredientes se obtiene un tipo de cerveza amarga, de baja graduación alcohólica, con un sabor y aroma muy peculiar. Esta cerveza, conocida como wort o mosto de cereal fermentado, es destilada para obtener etanol con un % de ABV mayor al 66%, llamado spirit. El spirit es el líquido que posteriormente es introducido en las barricas de roble para su añejamiento y así obtener un whisky.
¿Qué es la destilación?
Es el proceso por el cual se separaran uno o más componentes de una mezcla, usualmente de tipo hom*ogénea, mediante ebullición selectiva o diferentes puntos de ebullición y la condensación de los compuestos volátiles obtenidos de dicha ebullición.
Las mezclas susceptibles a destilación pueden contener: dos líquidos, un sólido en un líquido o incluso gases licuados.
¿Qué es el punto de ebullición?
El punto de ebullición de una sustancia es la temperatura a la cuál la presión del vapor de la sustancia es igual a la presión alrededor de ella, permitiendo la formación de burbujas sin ser aplastadas. En otras palabras, es la temperatura a la cual una sustancia cambia de estado líquido/solido a gaseoso, es decir, que se evapora.
¿Cuál es el fundamento de la destilación?
La destilación es un proceso físico, no químico. Consiste en el uso consecutivo y controlado de dos procesos físicos: la evaporación) y la condensación, usándolas de manera selectiva para separar los ingredientes de una mezcla.
La destilación aprovecha el punto de ebullición de las sustancias. Primero se hierve la mezcla hasta alcanzar el punto de ebullición de una de las sustancias que pasará a un estado de vapor. Este se enfriará y será conducido hasta un recipiente. Al enfriarse el vapor se condensará y recuperará su estado anterior líquido. Mientras, la otra sustancia de la mezcla permanece sin afectarse. Esto, en teoría, permite obtener sustancias puras, separadas y libres de la mezcla inicial.
A partir de la destilación se puede obtener una separación esencialmente completa (componentes casi puros sin rastros de otros componentes) o una separación parcial que aumenta la concentración de algunos componentes, pero continua habiendo rastros de otros.
Veamos un ejemplo: desalinización del agua. El agua de mar es calentada hasta su punto de ebullición. Luego, los vapores son enfriados y recogidos de manera que el resultado es agua prácticamente pura. Los componentes minerales que pudiera haber contenido tienen un punto de ebullición superior al del agua, por ende no se volatilizan y quedan como residuos sólidos en el recipiente donde se calentó el agua.
Aplicaciones de la destilación
La destilación hoy en día se utiliza en la química industrial en diferentes a aplicaciones:
- En la producción de bebidas de alto contenido alcohólico, a partir de productos fermentados.
- Separar otros productos de la fermentación de valor comercial.
- Es un método eficaz y tradicional de desalinización.
- Se utiliza para la obtención de esencias naturales que se utilizan en la industria farmacéutica, perfumería y aceites naturales.
- En la industria de los hidrocarburos. La estabilización del petróleo es una forma de destilación parcial que reduce la presión de vapor del petróleo crudo, haciéndolo seguro para el almacenamiento y el transporte, reduciendo las emisiones a la atmósfera de hidrocarburos volátiles. La destilación en las operaciones intermedias en las refinerías de petróleo es una etapa importante para transformar petróleo crudo en combustibles y materias primas químicas.
- La destilación criogénica conduce a la separación del aire en sus componentes, especialmente oxígeno, nitrógeno y argón, para uso industrial.
- En la química industrial para destilar grandes cantidades de líquidos crudos de síntesis química y separarlos, de otros productos, impurezas o materiales de partida sin reaccionar.
Historia de la destilación
En 1975 se encontraron en excavaciones arqueológicas en Pakistán piezas de terracota que serían parte de un equipo de destilación datado del año 3000 AC.
En la Mesopotamia se han encontrado tabletas de arcillas babilónicas con inscripciones en Acadio, que datarían del año 1200 AC, y hablan de la elaboración de perfumes describiendo una forma primitiva de destilación.
La alquimia, antecesora de la química moderna, tiene su origen en Grecia durante el siglo II AC basándose en aportes de los babilonios y egipcios.
Se cree que la invención del alambique fue entre el 200 y 300 DC en Alejandría y se la atribuye a María La Judía. Se utilizaba para obtener agua destilada y destilar diferentes líquidos.
En los primeros siglos de la era cristiana, en la India y en Pakistán, se utilizaba la destilación para producir un licor de muy baja graduación alcohólica.
Se estima que en China la destilación comenzó en el siglo II y la destilación de bebidas alcohólicas en el siglo XII.
Hay registros de que los árabes destilaban a partir del siglo VIII y que en siglo IX crearon el alambique de cobre, antecesor de los actuales Pot Still. Sin embargo, sería la obra de Gerber (posible seudónimo de un grupo de alquimistas árabes), publicada hacia el año 850, y que fue traducida al latín con el título «De Summa Perfectionis», la que llevaría a Europa el pensamiento y los métodos de la destilación.
En el año 1100, la escuela de Salerno (Italia), diferenciaba dos tipo de alcohol obtenidos por destilación, el «aqua ardens» de 60 grados alcohólicos y el «aqua vitae» de 90 grados.
En el siglo XIII, se hablaba del «espíritu del vino«, origen del término «espirituosas» con el que se generaliza la denominación de las bebidas alcohólicas. En el siglo XV el médico italiano Michele Savonarolaun escribe «De arte confectionis aquae vitae«.
Alrededor de 1500, el alquimista alemán Hieronymus Braunschweig publicó «El libro del arte de la destilación» considerado el primer libro dedicado exclusivamente al tema de la destilación.
Las primeras formas de destilación involucraban procesos por lotes que usaban una vaporización y una condensación. La pureza se mejoró mediante una mayor destilación del condensado. Los mayores volúmenes fueron procesados simplemente repitiendo la destilación. Según los informes, los químicos realizaban entre 500 y 600 destilaciones para obtener un compuesto puro.
En 1651, John French publicó The Art of Distillation el primer libro importante en inglés sobre la destilación, pero gran parte es una copia de la obra de Braunschweig. Incluye diagramas con personas que muestran una escala industrial de destilación en lugar de la escala de laboratorio.
A lo largo del siglo XVIII, la ciencia y la práctica de la destilación estuvieron en constante desarrollo. En 1798, el fabricante de alambiques Pontifex, creó un alambique en el que la cabeza y el cuello estaban separados por una disposición de condensación, creando así una forma de destilación fraccionada con rectificación parcial. Un progreso real hacia la destilación continua.
A comienzos del siglo XIX se desarrollaron los conceptos básicos de las técnicas modernas, incluidos el precalentamiento y el reflujo.
En 1808, el primer alambique continuo práctico fue inventado por Jean-Baptiste Cellier-Blumenthal, y patentado en 1813. Pronto siguieron varias patentes que trabajaron sobre el mismo principio con diversos grados de éxito, entre ellos el alambique Savalle, nombre del comerciante Armand Savalle, quien mejoró el proceso Cellier-Blumenthal. Muchos de estos alambiques todavía existen en las destilerías de ron y brandy.
En 1822 Anthony Perrier desarrolló lo que sería el predecesor de los alambiques continuos modernos y en 1826, Robert Stein mejoró ese diseño para hacer su columna de destilación.
Más tarde, en 1830, Aeneas Coffey obtuvo una patente para mejorar el diseño de Robert Stein. De ese modo el alambique Coffey se convierte en el arquetipo de las unidades petroquímicas modernas.
En los años siguientes y hasta nuestros días se han ido incorporando mejoras en los componentes de los alambiques Coffey que, junto a la ingeniería química, han permitido mejorar los procesos de destilación.
Métodos de destilación en la producción del whisky
Una instalación utilizada para la destilación, especialmente de bebidas destiladas, es conocida como destilería y el equipo de destilación en una destilería es un alambique. En la producción de whisky se utilizan dos métodos de destilación: Continua y Discontinua.
Destilación continua
Utiliza las famosas columnas o torres de destilación continuas, más conocidas como Coffey, creadas en 1830. Se realiza en modernas columnas, lo que permite en una sola destilación pasar un wort o wine de 10% de ABV a una concentración de 70% de alcohol.
Se llama continuo porque no hay interrupción del proceso. El líquido va entrando en la columna por un conducto y al mismo tiempo se van sacando los residuos agotados en alcohol.
Alambique de Coffey
Su principio consiste en dos columnas altas, interconectadas de cobre y acero inoxidable, el analizador y el rectificador, que se encuentran uno al lado del otro. El vapor alimentado a presión ingresa al analizador por la base y asciende a través de una serie de compartimentos, separados por platos o placas de tamiz perforadas. El wort o lavado en caliente se introduce en la parte superior del analizador y desciende a través de los compartimentos.
El vapor ascendente quita el alcohol del lavado y lo lleva a la base del rectificador. Ahí asciende nuevamente a través de otra serie de compartimentos entrando en contacto con la tubería de suministro de lavado en frío. Este pasa a través del rectificador en una serie de bucles y bobinas y actúa como una superficie sobre la que se condensa el vapor de alcohol. La fuerza del condensado aumenta a medida que sube por el rectificador, hasta que se acumula en la parte superior de la placa de alcohol sin perforar en el compartimento superior, la cámara de alcohol. Cualquier vapor no condensado se re destila a través del cargador de lavado, al igual que el fluido conocido como fintas calientes. Para ello se conducen desde la parte inferior del rectificador y se bombean de nuevo a la sección superior del analizador.
Los alcoholes malos (metílico) son más volátiles y por ello suben hasta arriba. En cambio, los otros vapores (más pesados) tienden a condensarse y volver a abajo, empezando de nuevo el ciclo. Los vapores metílicos son evacuados por arriba en forma de vapor y el etanol se condensa y sale líquido por otro tubo.
En la actualidad, el lavado se alimenta precalentado al analizador y una tubería de agua fría actúa como superficie de condensación en el rectificador. Puesto que no necesita ser vaciado y recargado, al contrario de la destilación discontinua, resulta más económico (menor gasto energético) y más rápido. Sin embargo, contendrá muchas impurezas de otros compuestos volátiles con puntos de ebullición similares a la temperatura de destilación.
La utilización del sistema de columnas es ideal para la fabricación de alcoholes con mucha tirada y grandes cantidades. Este sistema permitió la producción masiva de alcohol, ya que el sistema prácticamente no para.
El alcohol etanol obtenido es menos sutil, con menos aromas y sabores, en comparación con el obtenido por destilación discontinua, pero tiene una pureza muy alta pudiendo alcanzar el 96% ABV.
Destilación Discontinua
Este método es más costoso y requiere de más tiempo que el continuo. Esto es debido a que una gran fracción (más o menos la mitad) del destilado condensado debe volver a la parte superior de la torre y eventualmente hervirse otra vez, por lo que requiere un suministro mayor de calor. Para obtener un destilado más puro, de mayor calidad y graduación alcohólica se debe destilar en alambiques tipo Pot Still por lo menos 2 veces
Como el agua hierve a los 100°C y el alcohol a los 78,5°C, el vapor obtenido en la destilación a unos 80ºC va a ser muy rico en alcohol y pobre en agua, pero no va a ser un alcohol puro. Se debe destilar por lo menos dos veces para lograr que un líquido que originalmente tenía 10% de alcohol alcance un 70% de alcohol.
Los alambiques Pot Still que se utilizan en la actualidad son versiones mejoradas de los alambiques de cobre que usaban los árabes en el siglo IX.
Se utiliza cobre de calidad electrolítica porque:
- Forma compuestos insolubles con ácidos grasos y productos azufrados residuales de manera que no pasan al destilado.
- Es buen conductor de calor.
- Es resistente a la corrosión de los ácidos del mosto o wort
- Cataliza las reacciones de esterificación, los ésteres que aparecen son muy interesantes organolépticamente.
Las partes de un alambique:
Caldera: Tiene forma recta o de cebolla. El fondo es espeso para evitar puntos calientes y ligeramente abombado para facilitar el vaciado final. La capacidad de la caldera de la primera destilación es mayor a la de las siguientes. El combustible utilizado es vapor o gas que circula a una presión bastante elevada. El resultado de cada destilación sucesiva se lo denomina wines o vinos y el primero obtenido es un low wine o vino bajo.
Capitel: Su capacidad es un 10% de la capacidad de la caldera. Es un elemento de rectificación (colabora en la purificación del destilado). Gracias a su forma abombada, sobre sus paredes de cobre, más frías, se condensan vapores poco volátiles que se han vaporizado. Los más antiguos son los llamados cabezas de moro en los que la rectificación es débil. También se fabrican en forma de oliva (rectificación débil) y en forma de cebolla (más reflujo).
Cuello de cisne: El diámetro de la cañería depende de la capacidad de la caldera y disminuye progresivamente hasta la mitad desde el inicio al final de su recorrido. La parte superior de la caldera, el calderín, y el cuello constituyen el conjunto de rectificación. Durante la destilación, algunos vapores se condensan en tales elementos para volver a caer en el seno de la caldera. La rectificación debe impedir el paso de ciertos constituyentes poco volátiles nefastos para el aroma. El volumen, la forma del capitel y la curva del cuello de cisne, puede modificar las características de rectificación.
Calienta-vinos: Es un intercambiador de calor. Se trata de un elemento que ahorra energía. Aprovechando la alta temperatura de los vapores del destilado, se conduce el vino y se calienta para su destilación, pasando de 10 o 12ºC a unos 50ºC. Es necesario disponer de un by-pass, para que cuando no haya vino en su interior los vapores que circulen por el cuello no atraviesen el calienta-vinos. Esto provocaría sabores desagradables.
Conjunto de refrigeración: Está constituido por el serpentín y un depósito de agua fría. Estos dos elementos condensan los vapores y enfrían el destilado. Para ello, el agua fría penetra por la parte inferior. De esta forma es en la parte superior donde el agua está más caliente y así el destilado se va enfriando progresivamente. El agua entra a unos 5 o 6 ºC y rebosa por la parte superior a uno 80ºC. Se trata de un circuito cerrado. Las dimensiones del serpentín deben ser tales que la superficie de la tubería en contacto con el agua acarree una disminución notable de la temperatura.
Existen diferentes métodos de condensación y enfriamiento del spirit obtenido. Poseen un rol importante en el carácter final del spirit antes de ser añejado, pero los diferentes modos de refrigeración y su impacto en el spirit los trataré en otro post.
Espero que haya quedado claro en qué consiste la destilación y por qué existen diferentes formas de llevarla a cabo. Pronto continuaremos hablando de los pasos necesarios en la elaboración del whisky.
Bibliografia
- https://concepto.de/destilacion/
- https://www.verema.com/blog/licores-destilados/980505-metodos-destilacion
- https://es.wikipedia.org/wiki/Destilación
- http://www.alambiques.com/historia_de_la_destilacion.htm
- http://www.alambiques.com/destilaciones.htm
- https://scotchwhisky.com/magazine/whisky-heroes/20740/aeneas-coffey/
- http://winewitandwisdomswe.com/wine-spirits-maps/cssspirits-maps/diagram-of-a-pot-still/
- https://i2.wp.com/www.licorea.es/wp-content/uploads/2021/03/coffey-still.png?ssl=1
- http://blog.thewhiskyexchange.com/core/wp-content/uploads/2013/08/Continuous-still.gif
- https://www.tplaboratorioquimico.com/wp-content/uploads/2015/02/destilacion_paso2.jpg
