Alcoholsterkte
Eenheid buiten het SI · grootheid: de volumefractie ethanol in een water-alcoholoplossing
In de Engelse schatkist van de zeventiende eeuw beproefde men de sterkte met buskruit: over een snuifje kruit goot men een lepel alcohol en stak die aan. Vlamde het kruit op nadat de vlam gedoofd was, dan gold de alcohol als bewezen — proved —; verdronk het achtergebleven water het kruit en siste het slechts, dan bleef de waar onder de norm en werd tegen een ander tarief belast. De proef oogt grof, maar zij berustte op werkelijke natuurkunde: ethanol brandt zolang er niet te veel water in de oplossing zit, en die drempel ligt bij ongeveer zevenenvijftig volumeprocent.
Uit die kruitdrempel zijn de hedendaagse schalen gegroeid, die in de loop van bijna een eeuw uiteengingen. Brittannië legde «honderd graden proof» precies op die sterkte waarbij het kruit nog vatte, zodat de eenheid van zijn schaal zeven vierden van het volumeprocent bedroeg; Amerika daarentegen, dat zich niet met breuken wilde inlaten, verklaarde proof eenvoudig tot het dubbele procent, en honderd betekende daar een halve fles zuivere alcohol. Gay-Lussac ging het eenvoudigst van allen te werk en noemde het volumeprocent zelf een graad, en daarom overleefde zijn schaal de beide andere en ligt zij ten grondslag aan de huidige regels.
01 · Definitie
De sterkte in volumeprocent is de verhouding van het volume zuivere ethanol tot het volume van de hele oplossing, waarbij beide volumes afzonderlijk bij twintig graden Celsius worden genomen. Het voorbehoud over afzonderlijk is wezenlijk: alcohol en water trekken bij het mengen samen, en een liter alcohol met een liter water levert ongeveer 1,93 liter mengsel op in plaats van twee, zodat de fracties vóór het mengen worden gerekend en niet erna.
Als toestel voldoet voor zo'n grootheid elk, mits het dichtheden kan onderscheiden: alcohol is bijna een vijfde lichter dan water, zodat een drijver in wodka merkbaar dieper zakt dan in wijn. Vandaar zowel de bouw van de alcoholmeter, die rechtstreeks in procenten is verdeeld, als de onmisbare temperatuurcorrectie, want een warme oplossing lijkt het toestel sterker dan zij is.
De drie historische schalen verschillen slechts één factor van elkaar en rekenen daarom exact en zonder enige tabellen om. Gay-Lussac stelde zijn graad gelijk aan het volumeprocent, de Amerikaanse proof is tweemaal het procent, en de Britse nam de kruitdrempel voor zijn honderd — die sterkte waarbij de oplossing kruit nog ontsteekt — en verkreeg zo een eenheid van zeven vierden van een procent. Brittannië schafte zijn schaal in 1980 af, maar het opschrift «70° proof» op flessen van oude botteling vraagt nog altijd om omrekening.
De massafractie leeft ernaast en wordt voortdurend met de volumefractie verward, hoewel de twee aanzienlijk verschillen: in veertigprocents wodka is er naar massa slechts ongeveer drieëndertig procent alcohol, omdat die lichter is dan water. De accijns overigens wordt naar geen van beide berekend, maar naar de liters zuivere alcohol in de partij, zodat de sterkte voor de boekhouding enkel als factor telt.
Voer de sterkte met de schuif en kijk naar de lepel: zolang er alcohol genoeg is, brandt de vlam tot op het droge kruit en dat vlamt op; zodra het water de drempel overschrijdt, verdrinkt de rest het kruit en in plaats van een steekvlam komt er een sissen. De drie schalen rechts lezen een en dezelfde vloeistof, en zij gaan precies zoveel uiteen als hun factoren verschillen.
De doorgetrokken lijn toont hoe de dichtheid van een water-alcoholmengsel daalt naarmate de sterkte stijgt, en de gestippelde hoe zij zou dalen als de vloeistoffen zich eenvoudig optelden. De lijnen gaan uiteen omdat moleculen van alcohol en water dichter pakken dan elk voor zich, en die inzinking is het diepst rond veertig procent. Juist daarom moet de alcoholmeter volgens tabellen worden verdeeld en niet met een liniaal.
02 · Omrekening
Voer in wat op het etiket staat
Tussen de drie schalen van sterkte zijn de omrekeningen exact, aangezien zij alle slechts één factor verschillen. Een benadering verschijnt pas daar waar de dichtheid in het spel komt: massafractie en het gewicht van een partij worden berekend naar getabelleerde waarden voor water-alcoholmengsels.
De Britse schaal is in twee gedaanten getoond: in gewone graden proof en in de oude notatie volgens Sikes, waar men de afwijking van honderd naar boven of naar beneden telde. De tweede gedaante is in de fijne instellingen van het blad te verbergen.
De temperatuur is voor de sterkte niet minder van belang dan voor de viscositeit, al ziet het er anders uit: de fractie alcohol zelf verandert door verwarming niet, maar de dichtheid daalt, en de alcoholmeter begint zijn aanwijzing met ongeveer een derde procent per graad te overdrijven. De ijktabellen zijn daarom voor twintig graden Celsius opgesteld, en in de Amerikaanse praktijk voor zestig graden Fahrenheit.
| Waarde | Toelichting | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Ordes van grootte
van alcoholvrij tot gerectificeerde alcohol04 · Meetinstrumenten
Waarmee de sterkte wordt gemeten
Een lepel alcohol goot men over een snuifje kruit en stak die aan, en naar of het kruit na het uitbranden opvlamde dan wel in het waterrestant siste, beoordeelde men de sterkte. De proef onderscheidde slechts twee toestanden, maar vergde daarvoor geen toestel en geen tabellen, en hield zich daarom in de schatkist bijna anderhalve eeuw.
Een messing drijver met een stel aanhanggewichten, in 1816 door het Britse parlement wettelijk erkend: het gewicht koos men zo dat het toestel tot in het verdeelde gebied zonk, en de sterkte las men als afwijking van honderd naar boven of naar beneden. Juist dit toestel maakte van het kruitse ja-of-nee een getal dat in een vrachtbrief kon worden ingeschreven.
Een glazen drijver, rechtstreeks in volumeprocenten verdeeld volgens de tabellen van water-alcoholmengsels — precies het toestel dat men tot op heden gebruikt, zowel in het laboratorium als in de keuken van de stoker. Zijn aanwijzing deugt enkel voor een zuiver mengsel van alcohol en water, en daarom brengen suiker in een likeur of extract in whisky haar volkomen van de wijs.
De enige wijze om de sterkte te weten van een drank waarin behalve alcohol en water nog iets zit: het monster wordt op een kolom gescheiden en het oppervlak onder de ethanolpiek berekend. Zo beproeft men likeuren, aanzetsels en al het zoete, waar een drijver niets uithaalt, en vangt men tegelijk het methanol, dat in eerlijke waar niet mag zitten.
05 · Schrijfregels
Proof zonder land betekent niets
De volumefractie schrijft men als getal, spatie en procentteken, en de toevoeging «vol» zet men erachter, want zonder haar leest de fractie op twee manieren. Bij proof moet het land beslist worden vermeld: een en hetzelfde getal betekent aan weerszijden van de Atlantische Oceaan een andere sterkte, en dat verschil is geen kleinigheid — honderd Britse graden geven zevenenvijftig procent, honderd Amerikaanse precies vijftig.
De eerste notatie zijn de spreektalige «veertig graden», die in een document niets te zoeken hebben, want een graad noemden de sterkte enkel Gay-Lussac en Tralles, en hun teken is een eigen. De tweede zegt niet of de fractie naar volume dan wel naar massa geldt, en voor veertig procent bedraagt het verschil volle zeven punten. De derde noemt geen land en laat zich daarom niet eenduidig omrekenen. De vierde is eenvoudigweg onjuist: naar massa bevat dezelfde wodka ongeveer drieëndertig procent alcohol.
06 · Naburige eenheden
Ernaast staan alle schalen waarmee men de concentratie via de dichtheid van een oplossing leest: suiker in het most meet men in graden Brix, extract in het brouwen in graden Plato, en zuren en logen in het bedrijf in graden Baumé. Zij zijn gelijk gebouwd: een drijver ziet de dichtheid, en op het glas staan de getallen van het vak waarvoor het toestel gemaakt is.
in het volume van de oplossing
massaprocent
dichtheid van het beginwort
Van de fiches van Simetrium staan ernaast graad Brix en graad Plato, de areometerschalen °Bé / °Tw / °API, waar dezelfde dichtheid op de olieman zijn wijze wordt gelezen, en dichtheid in kg/m³, zonder welke volumefractie en massafractie niet te verbinden zijn.
07 · Historisch deel
Het bewijs met buskruit
De Engelse accijnsdienst hief het recht op alcohol tegen twee tarieven, en de waar moest meteen in de haven worden onderscheiden, zonder enig toestel. De proef die men bedacht was eenvoudig: alcohol goot men over kruit en stak die aan, en naar of het kruit opvlamde of siste rekende men de waar tot de bewezen of tot de zwakke. Het woord proof betekent sindsdien sterkte, al is het letterlijk «een bewijs».
Het parlement bekrachtigde het toestel van Bartholomew Sikes en gaf tegelijk aan de bepaling zelf kracht van wet: proof spirit is een oplossing waarvan de dichtheid twaalf dertienden van de dichtheid van water bedraagt. Het getal kwam uit op ongeveer zevenenvijftig volumeprocent, dat wil zeggen dezelfde kruitdrempel, alleen met een drijver gemeten in plaats van met een lucifer.
De Amerikaanse schatkist erfde het woord proof, maar wilde zich niet met Britse breuken inlaten en verklaarde dat honderd proof precies half alcohol naar volume is. Het verband met het kruit brak daarmee af, maar de schaal liet zich uit het hoofd rekenen, en tot op heden betekent «100 proof» op een fles bourbon vijftig procent en niet zevenenvijftig.
Toen de handel binnen de Gemeenschappelijke Markt om één schaal voor allen vroeg, koos men de eenvoudigste: het volumeprocent volgens Gay-Lussac. Brittannië schafte zijn schaal op de eerste januari 1980 af, en sindsdien worden flessen van Lissabon tot Helsinki gelijk gemerkt, terwijl de oude «70° proof» enkel nog op etiketten voorkomt die langer dan veertig jaar in een kelder hebben gelegen.
Een proef die slechts ja of nee kon antwoorden
De kruitproef oogt als een curiositeit, maar in wezen is zij het eerlijkste toestel van alle hier beschreven: zij deed nooit alsof zij een grootheid mat. Zij beantwoordde één enkele vraag — ligt de sterkte boven de drempel of eronder — en beantwoordde die reproduceerbaar, wat van menige verdeelde schaal niet te zeggen valt. De hele latere geschiedenis van de eenheid is de geschiedenis van hoe dat ja-of-nee een getal werd.
Het vuur door een areometer te vervangen was niet enkel een verfijning, maar een wisseling in de aard van de grootheid zelf: in plaats van een drempel verscheen een schaal, en in plaats van twee toestanden een continuüm. Vanaf dat ogenblik liet de sterkte zich in een vrachtbrief inschrijven, naar graden belasten en voor de rechter om tienden betwisten — niets daarvan stond het kruit toe. De prijs ervoor waren de tabellen: een drijver ziet dichtheid, geen alcohol, en enkel een tabel maakt van het ene het andere.
Catalogus · meeteenheden
Een fiche voor elke grootheid
Zeven SI-basiseenheden, tweeëntwintig afgeleide met een eigen naam en grootheden buiten het stelsel waarzonder techniek noch kalender zouden werken.