Entwicklung der Alkohol- und Temperaturmessung

Ein weiteres Ploblem stellte die Meßbarkeit der Dichte des Alkohols dar, was nur in Vergleichen geschah. Das Messen der Alkoholkonzentration, das letztlich auf dem Prinzip des von Archimedes beruhenden Aräometers, der Senkwaage oder Senkspindel beruht, war an und für sich schon in der Antike bekannt. Das Lehrgedicht von den Gewichten und Maßen des <Rhemnius Fannius Palaemon>, eines Römers, hat Mitte des 1. Jahrhunderts das "Barylllion" beschrieben, ein silberner, dünnwandiger und am unteren Ende verschlossener Hohlzylinder. Ein am unteren Ende angebrachtes Gewicht sorgte, daß das Rohr senkrecht in der Flüssigkeit schwamm. Die Eintauchtiefe konnte an einer der Länge nach eingeritzen Querstriche abgelesen werden, allerdings da es keine Bezugswerte gab, konnten nur vergleichende Messungen angestellt werden.

Auch die Araber kannten das Aräometer aus den Schriften antiker Autoren. PAPPUS, dem Rumäer (Byzantiner), diente als Bezugsflüssigkeit das Wasser des Euphrats - seine Messergebnisse sind bereits erstaunlich genau und läßt erkennen, daß ihm auch der Temperatureinfluß auf die Dichte von Flüssigkeiten bekannt war. Auf diese oder ähnliche Art wurden Salz- und Zuckerlösungen gemessen,- die Senkspindeln waren empirisch geeicht. ( 1 Grad war jeweils 1 % Salz bzw. Zucker)

Die im Jahre 1768 von dem Pariser Apotheker und Professor der Pharmazie ANTOINE BAUME eingeführte Flüssigkeitswaage ( pese-liqueurs) fand nach seiner offiziellen gesetzlichen Bestätigung im Jahre 1771 allgemeine Anwendung. Obwohl Baume das Wasser nicht als Bezugsflüssigkeit nahm und die Eintauchtiefen unwillkürlich gewählt wurden, ist noch bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts vor allem in der Mineralöl- und Schwefelsäureindustrie nach "Baume-Graden" gemessen worden.

Auch die Messung der Temperatur war lange Zeit nicht möglich, obwohl GALILEO GALILEI sich mit dem sogenannten Thermoskopes beschäftigte, ohne jedoch daraus einen Nutzen ziehen zu können. Mehrere namhafte Wissenschaftler und Physiker beschäftigten sich mit Instrumenten zum Messen von "Kälte und Hitze".

Die ersten wiklich brauchbaren, gleichfalls mit Alkohol oder Quecksilber gefüllten Thermometer konstruierte der Danziger Physiker GABRIEL DANIEL FAHRENHEIT; der auch erstmals auf die Abhängigkeit des Siedepunktes von Flüssigkeiten vom Luftdruck hinwies. Oberer Fixpunkt auf seiner Skala war 100 grd, was der menschlichen Bluttemperatur entsprach.

Schmelzpunkt des Eises und Siedepunkt des Wassers waren die Bezugstemperaturen des von RENE-ANTOINE FERCHAULT de REAUMUR eingeführten Termometers, bei dem die Differenz auf 80 Teile eingestuft war. Der schwedische Astronom uns Physiker ANDERS CELSIUS (1701-1744) entschied sich bei gleichen Fixpunkten für eine Einteilung in 100 Teile, setzte jedoch den Eispunkt mit 100 und den Siedepunkt des Wassers mit 0 grd fest. Erst sein Landsmann CARL VON LINNE (1707-1778) führte die noch heute übliche Skaleneinteilung mit dem Siedepunkt 100 grd. ein.

Nach Einführung der Wasserkühlung bei der Destillation und der erforderlichen Anpassung der Apparaturen an diese neuartige Arbeitsweise sind bis tief in das 18. Jahrhundert kaum weitere grundsätzliche Verbesserungen der Destillationstechnik zu verzeichnen.

Das Destillationsgewerbe wurde in Europa immer stärker industriemäßig entwickelt und diente fast allein zur Gewinnung von Alkohol für Genußzwecke. Es fehlten noch viele theoretische und praktische Voraussetzungen zur rationellen Herstellung, auch wenn seit Beginn des 17. Jahrhunderts erste Ansätze hierüber zu erkennen sind. Die Kenntnis, daß zum schäumen neigende Flüssigkeiten in breiten und robusten Gefäßen mit geräumigen Vorlagen, sowie "dünne subtile Geister" in Geräten mit langem und schmalen Hals zu destillieren seien, beweist die zunehmende Entwicklung.

Von GLAUBER stammen die ersten Versuche, Wasserdampf als Wärmeträger zu verwenden. Ab 1800 verbreitete sich die direkte wie auch indirekte Beheizung mittels Wassderdampf, was zu enormen Energeieinsparungen führte.

An der Verbesserung der Destillationsapparaturen waren infolge wesentliche Wissenschaftler beteiligt. Ein Anstoß von weittragender Veränderung ging aber von den schottischen Whiskybrennern aus. Sie konstruierten beinahe kugelförmige Destillierblasen und die Dämpfe wurden kontinuierlich mit Wasser gekühlt und hatten den Einbau eines Rührers in die Blase vorgeschlagen, um die Verdampfung zu beschleunigen, den Schaum zu beseitigen und den Boden der Blase frei von Ablagerungen aus der Schlempe zu halten.

Die wichtigste Neuerung wurde 1801 von EDOUART ADAM eingeführt. Er war zwar kein Wissenschaftler, jedoch ein genialer Praktiker. Er griff einen von GLAUBER gemachten Vorschlag auf, die Destillatdämpfe partiell zu kondensieren und durch das noch warme Kondensat zu leiten.

In der von ihm erdachten und am 29.05.1801 patentierten Destillationsapparatur leitete Adam die Dämpfe durch eine Reihe mehrhalsiger Gefäße. In ihnen fand bei unterschiedlichen Temperaturen eine partielle Kondensation statt. Anlagen dieser Bauart waren noch in den zwanziger Jahren des 19. Jahrhunderts Vorbild ähnlicher Destillationseinrichtungen.

Der große Durchbruch gelang aber dem Franzosen JEAN BAPTISTE CELLIER BLUMENTHAL (1768-1840). Er betrieb in Belgien, das damals zum Kaiserreich gehörte, eine der ersten Rübenzuckerfabriken, deren Einrichtung durch Napoleon intensiv gefördert wurde. Der Kaiser hat eine Million Francs ausgesetzt, ein Verfahren zu entwickeln, raffinierten und gleichmäßig kristallisierten Zucker im großen zu produzieren. Cellier Blumental hat den bis dahin horizontal angeordneten Stoffaustauscher nunmehr senkrecht auf die Destillationsblase aufgesetzt und schuf damit den Prototyp der modernen Destillationskolonne. Zuerst mit Lochbleche unterteilt, bald jedoch mit Glockenböden, wie sie auch heute noch im Prinzip üblich sind, ausgestattet, war sie viel leistungsfähiger und von vornherein für einen kontinuierlichen Betrieb eingerichtet. Die Blase wurde indirekt mit Dampf beheizt und damit war die Entwicklung der heute noch gültigen Konstruktion der Destillationsgeräte im Prinzip abgeschlossen.

Unverändert aber geblieben sind die Grundprinzipien, nach denen auch diese Anlagen arbeiten und die bereits von Männern wie Aistoteles und vielen anderen Pionieren jener Frühzeit erahnt und dunkel formuliert wurden: Verdampfung und Kondensation.