Über dieses Experiment
Untersuche mit einem virtuellen Gärbehälter und Gassammler, wie Zucker, Hefemenge und Temperatur die Produkte beeinflussen. Leite neues Gas ab, ohne die bereits gesammelte Menge zu verwerfen.
Lernziele
- Setzen Sie den Zuckerverbrauch mit der Masse von Ethanol und Kohlendioxid in Beziehung.
- Unterscheiden Sie zwischen erzeugtem Gas sowie aufgefangenem und abgelassenem Gas.
- Vergleichen Sie die Auswirkungen auf die Rate mit der Gesamtmenge, die aus einem Zuckervorrat entstehen kann.
Anleitung
- 1Führen Sie acht Stunden lang einen Versuch mit 80 g/L Zucker durch und erfassen Sie die entstehenden Produkte.
- 2Leiten Sie neu entstehendes Gas jetzt um, setzen Sie den Versuch anschließend fort und vergleichen Sie das aufgefangene mit dem abgelassenen Kohlendioxid.
- 3Erhöhen Sie die Hefekonzentration und vergleichen Sie Versuche mit gleicher Dauer.
- 4Ändern Sie die Zuckerkonzentration und vergleichen Sie das verbleibende Substrat und den Alkoholanteil.
Das Modell
Annahmen
- Das Gefäß ist anaerob, gut durchmischt und hat ein konstantes Flüssigkeitsvolumen bei fester aktiver Hefebiomasse. Wachstum, Atmung, Absterben und Hemmung werden nicht berücksichtigt.
- Der Substratverbrauch folgt einer veranschaulichenden Sättigungsrate mit einer Halbsättigungskonzentration von 5 g/L und einer gaußförmigen Temperaturabhängigkeit mit einem Maximum bei 30 °C.
- Jedes Mol verbrauchter Glukose bildet zwei Mol Ethanol und zwei Mol Kohlendioxid. Die verwendeten molaren Massen ergeben für die Massenbilanz exakt die gleiche Summe.
- Das gesamte aufgefangene Kohlendioxid wird als trockenes ideales Gas bei 298,15 K und 1 bar behandelt. Lösung und Verzögerungen durch den Gasraum werden nicht berücksichtigt.
- Der angezeigte Ballonradius verwendet eine logarithmische Skalierung des Gasvolumens. Änderungen am geplanten Sammelstopp berechnen den Sammelverlauf neu; die sofortige Umleitungsaktion lässt die bereits gesammelten Produkte bestehen.
Im Unterricht ausprobieren
- Q1Warum nimmt die Ethanolmenge nach der Gasumleitung weiter zu?
- Q2Wie unterscheidet sich eine höhere Hefekonzentration von der Zugabe von mehr Zucker?
Häufig gestellte Fragen
Zeigt der Ballon den tatsächlichen Druck im Gefäß an?
Nein. Das Gas wird bei einer festen Referenztemperatur und einem festen Referenzdruck angegeben; der Ballon ist ein Volumensymbol mit komprimierter visueller Skalierung.
Bedeutet eine höhere Temperatur immer eine schnellere Reaktion?
Nein. Diese veranschaulichende Rate erreicht bei 30 °C ihren Höchstwert. Das Modell bildet weder alle Hefestämme ab noch sagt es eine reale Fermentation voraus.