Prywatna Wyższa Szkoła Ochrony Środowiska
w Radomiu

TECHNICZNE PODTAWY PROCESÓW PRODUKCYJNYCH I TECHNOLOGICZNYCH

PROCES PRODUKCJI WHISKY

Prowadzący :

Dr. L. Sarnowicz

Wykonał:

PROKOP Robert

SUM I GR .E

Radom 2010

Kiedyś metoda produkcji była bardzo prosta - zanurzano na 2 lub 3 dni worek jęczmienia w wodzie, na przykład w potoku. Potem rozsypywano go w jakimś suchym miejscu, żeby puścił pędy i pozostawiano ziarna na 10 dni. Zatrzymywano proces kiełkowania susząc jęczmień na palenisku torfowym (wtedy torf był głównym źródłem opałowym). Następnie wrzucano wszystko do naczynia z gotującą się wodą i drożdżami gorzelniczymi, aby zapoczątkować proces fermentacji. Mieszaninę przepuszczano dwukrotnie przez prosty aparat odpędowy (alembik), a z drugiej strony wypływała whisky. Pierwsze alembiki były niewielkich rozmiarów, a do chłodzenia i skraplania oparów, wykorzystywano powietrze z otoczenia. Dopiero w XV wieku dostrzeżono zalety studzenia chłodnicy w zbiornikach z zimną wodą, a dopiero w połowie XVI wieku zaczęto używać do tego celu wężownicy umieszczonej we wnętrzu tego zbiornika. W tym czasie powstał również wydłużony hełm w kształcie gruszki, ułatwiający powrót kondensatu, do dolnej części alembiku, co umożliwiało skuteczniejsze oddzielenie alkoholu od wody i zmniejszało ilość szkodliwych zanieczyszczeń.

Obecnie proces produkcji whisky jest dużo bardziej skomplikowany i składa się z 5 głównych faz.:

Destylacja

Wydzielenie spirytusu z odfermentowanego zacieru odbywa się za pomocą destylacji (odparowaniu cieczy, a następnie skropleniu wytworzonej pary), która następuje w urządzeniu przypominającym kształtem cebulę z łabędzią szyją a zwanym alembikiem lub kubem, który pracuje w systemie cyklicznym i po każdym nastawie destylacyjnym wymagane jest jego czyszczenie. Oprócz kotłów przypominających cebulę są jeszcze inne posiadające kuliste wybrzuszenie zwane „boil-boll” - kuliste komory między korpusem a głowicą kotła , które zbierają tylko lżejsze opary, jeszcze inne zaś przypominają latarnię.
Kształt alembiku ma bardzo istotny wpływ na smak whisky. Z alembiku z krótką szyją otrzymamy whisky bogatą w olejki eteryczne o bardziej intensywnym smaku, a z alembiku o długiej szyi wypłynie whisky o lżejszym aromacie i mniejszej ilości olejków, bowiem alembiki te zbierają tylko lżejsze bardziej lotne pary - cięższe pary opadają jak flegma i podlegają ponownej destylacji np. Glenmorangie.
Innym kluczowym aspektem kształtu kotła destylacyjnego jest wielkość powierzchni miedzi stykającej się z zacierem i surówką gorzelniczą. Miedz łatwo się rozpuszcza i ma znaczący wpływ na jakość spirytusu, ponieważ usuwa z niego aromaty siarkowe i roślinne. Jest to szczególnie ważne podczas pierwszej destylacji. Ogólnie można przyjąć, że im mniejszy kocioł, tym większa powierzchnia miedzi przypada na jednostkę destylowanej pary.

W Szkocji występuje 2 stopniowy system destylacji. W pierwszej destylacji odfermentowuje się zacier, a w drugiej surówkę gorzelniczą. W niektórych przypadkach instaluje się również trzeci kocioł, choć istnieją też destylarnie, które mają tylko jeden kocioł, w których destylowany jest najpierw zacier a później surówka. Największe kotły destylacyjne mają pojemność 30 tysięcy litrów i znajdują się w Glenfarclas, najmniejsze są w Edradour 4 tys litrów.
Celem pierwszej destylacji jest wydzielenie alkoholu z odfermentowanego zacieru. Pierwsza destylacja odbywa się  w alembiku nazywanym „wash still” (płuczką) i dzięki temu powstaje roztwór alkoholowo-wodny tzw. „low wines” zawierający  28 - 30 % alk ale i sporo zanieczyszczeń. Operacja ta jest możliwa ponieważ punkt parowania alkoholu jest niższy niż wody (roztwór w kotle doprowadzany jest do wrzenia). Po niedługim czasie zaczyna się pienić wewnątrz kotła, który wyposażony jest w dwa „okienka” umożliwiające operatorowi obserwację zachowania zacieru. Operator pilnuje, żeby nie pojawiła się zbyt duża ilość piany, która przez szyję kotła mogłaby trafić do destylatu. Dlatego też operator kotła zmniejsza ogrzewanie, kiedy tylko zacier zaczyna się pienić. Pienienie zacieru było kiedyś poważnym problemem zwłaszcza przed pojawieniem się okienek w ścianie kotła. Poziom zacieru ustalało się za pomocą dźwięku, jaki wydobywała drewniana kula uderzająca o ścianę kotła. Tempo produkcji surówki gorzelniczej zależy od rozmiaru i kształtu kotła, mocy zacieru i wydajności chłodnicy. Kocioł destylacyjny o pojemności 30 tysięcy litrów napełniony 20 tys litrów zacieru będzie oddawał alkohol w tempie 1000-1500 litrów na godzinę. Pod koniec odpędu około 33% będzie już surówką gorzelniczą. Opary alkoholu wznoszą się w kierunku górnej części aparatu odpędowego i przechodzą teraz przez długą szyję aż do wężownicy kondensacyjnej (spirit still) gdzie się skraplają.

Drugim stadium destylacji jest oczyszczanie surówki gorzelniczej (oprócz alkoholu etylowego i wody surówka zawiera duże ilości mniej czystych alkoholi i olejków - są to głównie estry, aldechydy, furfurol oraz inne związki wodoru, tlenu i węgla.
W drugiej destylacji używany jest  alembik dużo mniejszy spirit still (często ma kształt spiralnej rury zwanej ślimakiem). W ślimaku, chłodzącym bieżącą wodą, opary skraplają się i alkohol znowu w postaci ciekłej, zbierany jest w drugim zbiorniku. Podczas destylacji w pierwszym kotle usuwane są resztki drożdży i innych składników, które nie uległy fermentacji. Druga destylacja jest dużo trudniejsza i wymaga pracy stillmana (mistrza destylacji). Oddziela on przedgony (początkowa destylowana partia jest trująca, przedgony zaczynają płynąć gdy temperatura dochodzi do 90°C) i niedogony (zwane również fuzlami lub pogonami, zawierają alkohol znacznie gorszej jakości) od frakcji głównej. Tylko część główna nadaje się do dojrzewania. Odbierany spirytus nigdy nie ma większej mocy niż 72-75%.
Jedyną destylarnią, która stosuje system potrójnej destylacji w Szkocji jest Auchentoshan, Spirngbank destyluje dwuipółkrotnie.

Dojrzewanie

Z kotła do destylacji surówki gorzelniczej wyprodukowany spirytus trafia do „zbiornika spirytusu”. Ma on zazwyczaj moc 70%. Z gorzelni spirytus trafia do rozlewni, gdzie rozcieńcza się go odmineralizowaną wodą , tak by uzyskać płyn o zawartości 63,5% alkoholu. Następnie rozlewa się go do beczek. Dawno temu odkryto, że proces dojrzewania przebiega dużo wolniej, jeżeli do beczek wlewa się spirytus nie rozcieńczony wodą o mocy ze zbiornika. Z drugiej strony jeśli zawartość alkoholu była mniejsza niż 63,5% alkoholu to po latach dojrzewania moc spirytusu spadała zbyt mocno.

W Szkocji jest wymagane przez prawo (Immature Spirits Act z 1915 roku) 3 letnie leżakowanie w drewnianej beczce, aby można było destylat uznać za whisky. Świeżo wyprodukowany spirytus rozlewa się do używanych beczek, w których wcześniej leżakowały bourbon lub sherry, rzadziej porto lub inne wina. Pierwszy użytkownik beczki hartuje drewno i odmienia jego chemiczną strukturę w sposób korzystny dla whisky - wypalanie wnętrza beczki przed jej pierwszym użyciem uwalnia pewne ilości wanilii, które trafiają najpierw do bourbona a później do whisky. Drewno absorbuje również osady winne, które później są wykorzystane przez dojrzewającą whisky i stają się częścią jej smaku. Wraz z upływem czasu beczka traci swoje właściwości np. beczka używana trzy krotnie po 10 lat nie będzie miała już wielkiego wpływu na smak whisky.

Wiek, który jest napisany na butelce whisky np. 12lat na Black Label oznacza, że najmłodszy destylat dojrzewał przez co najmniej 12 lat. Jeśli na butelce nie ma podanego wieku to możemy być pewni, że jest to 3 letnia whisky (np. Johnnie Walker Red Label lub Ballantine's Finest)
Co jest ciekawostką to to, że beczka, w której dojrzewa whisky „oddycha” i rocznie wyparowuje z niej 2 do 5% zawartości. Jest to tak zwana anielska dywidenda (angel's share). Whisky dojrzewa w dębie: hiszpańskim lub amerykańskim, bowiem tylko dąb zapewnia trunkowi możliwość oddychania a jednocześnie nie wypływa z beczki zawartość (próby leżakowania whisky w innym drewnie nie były  pomyślne). Na całym świecie istnieje około 12 gatunków dębu używanych powszechnie do leżakowania wina i napojów alkoholowych. Whisky dojrzewa niemal wyłącznie w drewnie z białego dębu amerykańskiego, czasami w beczkach z dębu europejskiego. W przypadku tego ostatniego beczki używane pochodzą głównie z Hiszpanii i Francji. Wszystkie drzewa nadające się do produkcji beczek muszą mieć co najmniej 80 lat. Ze względu na swoją strukturę chemiczną drewno dębowe nadaje się idealnie do leżakowania dojrzewającej whisky. Zawiera ono celulozę (która ma wielki wpływ na proces dojrzewania), hemicelulozę (która przekształca się w karmel, wzbogacając smak whisky o słodką nutę i intensyfikując jej barwę), dzrzewnik (który wpływa na złożoność smaku i wnosi specyficzną nutę wanilii), taninę (która odpowiada za ściągalność aromatów), a także ekstrakty z drewna (bourbon, sherry itp.). Doświadczenia pokazały, że najlepszy smak nadają whisky, beczki w których uprzednio leżakowało sherry.

Mamy kilka rodzajów beczek: Gorda zwana również bodega butt o pojemności 600 litrów, Pipe  500 literowa, Hogshead  250 najczęściej używana przez szkockich producentów, puncheon 545 używana wcześniej do sherry wytrawnego oloroso, fino lub amontillado również 4 lata , butt  500 litrów (tak samo jak z puncheon), dump puncheon 460, barrel nazywana również american barrel 200, kilderkin 82, quarter lub inaczej firkin 45 - 80, anker 40 i najmniejsza  octave 22,5 litra.
Beczki po bourbonie (co najmniej 4 lata dojrzewał w nich bourbon): to beczki o pojemności 60 galonów amerykańskich czyli około 200 litrów, transportuje się je w całości. Beczki po bourbonie stanowią 93% importowanych beczek, ponieważ beczki po sherry mogą być używane wielokrotnie, ich ilość na rynku jest dużo większa niż pozostałe 7%. Beczka po sherry kosztuje 250 funtów, podczas gdy beczka po bourbonie tylko 25 (ceny z 2002 roku).W latach 80 XX wieku wykazano, że tempo dojrzewania szkockiej whisky jest mniejsze, jeśli dąb, z którego zrobiono beczkę rósł szybko, a także gdy drewno było suszone w suszarni (przez okres tylko 23 dni) a nie na powietrzu (przez okres 18 miesięcy). Spostrzeżenia te nie odnoszą się do bourbona - nie utrudniają jego dojrzewania. Najwygodniejszym rozwiązaniem zarówno dla producentów bourbona jak i whisky jest używanie beczek, które mają chociaż 25% drewna wolno rosnącego i suszonego na świeżym powietrzu.
Pierwotnym źródłem dębu amerykańskiego był okręg Ozark Mountain w Missouri, słabo zamieszkały region o słabej glebie, na której rosły zbyt małe drzewa, by ich drewno nadawało się do czegoś więcej niż do produkcji beczek. Obecnie producenci bourbona poszukują drewna na bardziej dostępnych terenach dalej na wschód, gdzie gleba jest lepsza, a drzewa rosną szybciej i dają większe zbiory.
Whisky w przeciwieństwie do wina nie dojrzewa w butelkach (tak więc kupione przez nas Dimple 15 letnie nawet po spędzeniu w naszym barku 5 lat nadal pozostaje 15 letnie), chociaż się zmienia. Lżejsze alkohole i estry z upływem czasu wydobywają się przez korek, a sama whisky lekko się utlenia i w rezultacie może sprawiać nieco lżejsze wrażenie.

Whisky leżakuje w beczkach w wielkich składach. Wyróżniamy tutaj tradycyjne składy wolnocłowe - zwane składami dunnage - niskie, zbudowane z kamienia i mające klepiska, gdzie trzy beczki stoją jedna na drugiej. Współczesne składy są dużo większe, temperatura jest w nich kontrolowana a beczki stoją w nich jedna na drugiej w 12 warstwach. Największym współczesnym składem jest skład Macallan w Craigellachie, który zajmuje powierzchnię 24 arów i mieści ponad 70 tyś beczek. W składach tradycyjnych, wilgotność i przewiewność jest większa, dlatego objętość destylatu w beczce pozostaje wysoka, ale jego moc spada o około 4-5 % w ciągu 10 lat. W składach współczesnych jest odwrotnie, moc pozostaje ta sama, ale zmniejsza się objętość. W składach tradycyjnych whisky szybciej osiąga dojrzałość niż w składach nowoczesnych. Niektóre nowo budowane składy starają się łączyć zalety obu typów. Nie możemy zapomnieć o położeniu składu, które ma istotny wpływ na charakter dojrzewającego trunku.

Przed samym butelkowaniem większość whisky poddawana jest zimnej filtracji. W trakcie tego procesu trunek schładza się do temperatury 2 do -10°C i przeciska się przez szereg papierowych filtrów. Proces ten wygładza i oczyszcza whisky. Zwyczajowo stosuje się od kilku do kilkudziesięciu warstw filtrujących. Niestety ten proces ma też swoje słabe strony, bowiem whisky traci odrobinę barwy i smaku. Technologia ta została opracowana w latach 70 (na zamówienie firmy Teacher's w Pentlands Scotch Whisky Research, zapleczu analitycznym branży, bowiem producentowi whisky zwrócono partię towaru z Chicago, z powodu jej mętności. Przyczyną był strajk dokerów i whisky musiała przeleżeć w porcie na mrozie przez kilka tygodni. Chociaż smak się nie zmienił, trunek wyglądał dziwnie. Po tym wydarzeniu cała branża zaczęła stosować ten proces filtracji.) z myślą o usuwaniu składników, które sprawiają, że whisky mętnieje schłodzona lub podana z lodem.

Fermentacja

Brzeczka, która została schłodzona do temperatury 22-24C (gdyby nie to chłodzenie to maltoza rozkładała by się i ginęły by drożdże) zostaje przepompowana do kadzi fermentacyjnych (washback, mają one pojemność od 1 tysiąca litrów Edradour do 69 tysięcy w Tammavulin), wykonanej z modrzewia, sosny oregońskiej (sosna ta jest bardzo dobrym budulcem do kadzi ponieważ rośnie wysoko, posiada zwartą budowę i niewiele sęków. Kadzie drewniane wykorzystuję się do 40 lat, a później należy je wymienić na nowe.) lub nierdzewnej stali gdzie dodane zostają do niej drożdże. Tradycjonaliści wierzą w wyższość drewnianych kadzi fermentacyjnych, utrzymując że zachodzi w nich bardzo korzystna reakcja między alkoholem a bakteriami żyjącymi w drewnie - całkowita sterylizacja kadzi drewnianych jest niemożliwa. Niektórzy gorzelnicy twierdzą, że dobrze wysezonowane kadzie drewniane podnoszą poziom estrów w spirytusie.

Proces fermentacji jest dość prosty: drożdże potrzebują tlenu do oddychania, a ponieważ nie mają dostępu do tlenu w powietrzu, wybierają go z cukrów, przekształcając brzeczkę w alkohol i dwutlenek węgla. W pierwszej fazie fermentacji, zwanej zafermentowaniem i trwającej kilka godzin, drożdże przystosowują się do nowego otoczenia. W drugiej fazie fermentacji komórki drożdży rozmnażają się gwałtownie, konsumując cukry zacieru i przekształcając je w mieszaninę alkoholu i dwutlenku węgla. W wyniku tej reakcji zacier pieni się i kipi, często tak gwałtownie, że kadź fermentacyjna zaczyna stękać i kołysać się, a temperatura wzrasta do 35°C. W końcowej fazie fermentacji, która trwa około 12 godzin, alkohol hamuje aktywność drożdży, zacier uspokaja się i następuje teraz gwałtowny rozwój bakterii, które umożliwiają zajście fermentacji wtórnej - bakteryjnej. Są to przede wszystkim bakterie kwasu mlekowego, pochodzące głównie ze słodu. Kiedy fermentacja jest zakończona zacier zawiera 5-8% alkoholu.

Słodowanie

Słód transportowany jest 5 tonowymi ciężarówkami do gorzelni, nawet do kilku razy w tygodniu. Następnie magazynowany jest w wysokich silosach - magazynach zbożowych. Po pewnym czasie słód zostaje przeselekcjonowany - usuwa się zwiędłe korzonki, inne zanieczyszczenia (ziemia, drobne kamyczki) i pasożyty.
Kiełkujące ziarno jęczmienia  (w tej postaci wydziela najwięcej cukru potrzebnego do fermentacji) jest nasączane wodą od 2 do 4 dni a następnie suszone w pomieszczeniach ogrzewanych żarzącym się torfem (stąd później tak charakterystyczny dla whisky posmak i zapach torfu, operacja ta trwa około 8 do 12 dni). Większość zakładów stosuje mechaniczne obracanie ziarna w celu osuszenia, ale są jeszcze destylarnie, które obracają jęczmień ręcznie. Obecnie coraz rzadziej suszy się ziarno w piecach lecz aromatyzuje się je dymem torfowym. Niektóre zakłady odrzucają torf i zamiast niego wykorzystują węgiel lub gaz (np. Scapa, Glengoyne). Najbardziej cenionym ale bardzo niewydajnym rodzajem jęczmienia jest Golden Promise. W tej chwili wszystkie destylownie przeszły na bardziej wydajny rodzaj a jedynym wyjątkiem jest Macallan. Od jakiegoś czasu  większość zakładów kupuje już gotowy słód a nieliczne np. Balvenie czy Laphroaig słodują we własnym zakresie.

Zacieranie

Ziarno, które już zostało zesłodowane jest teraz mielone (w 50 kilogramowych partiach słód trafia do młynka, który posiada dwa zestawy walców: jeden kruszy łuski, a drugi miele słód. W wyniku tego procesu powinno się otrzymać 10% mąki, 20% łuski i 70% śrutu, proporcje są tu sumiennie przestrzegane) a następnie w wielkich kadziach (tak zwanych kadziach zacierowych: najmniejsza jest w Edradour o pojemności 1 tony, największa 15 tonowa w Miltonduff) zostaje zalane wodą (63-68C). W ten oto sposób powstają enzymy słodu, które przetwarzają skrobię w cukry fermentujące. Optymalna temperatura, przy której enzymy rozkładają skrobię nazywana jest „temperaturą początkową”. Zachowanie tej temperatury jest niezmiernie ważne, ponieważ jeśli woda będzie zbyt gorąca, zabije enzymy, natomiast jeżeli okaże się zbyt zimna, trzeba będzie zmniejszyć ilość śrutu. Tona słodu powinna dać 5 tysięcy litrów brzeczki.
Pozostałości ziaren po ekstrakcji skrobi (tak zwane młóto) wykorzystuję się jako paszę dla bydła

---