Frage von NicAG, 22

Wie verhält sich die folgenden Größen bei einer Hefegärung?

Wir haben in NwT Fruchtwein aus Heidelbeeren hergestellt in einer Plastikflasche auf der ein Gärrörchen saß. In die Seiten der Flasche haben wir einen Temperatur, CO2(mg/l) und O2(mg/l)-Messgerät gesteckt und alles sorgfältig mit Knete zugeschlossen. Bei CO2 haben wir annähernd eine Wurzelfunktion erhalten. Bei O2 vollkommen verwirrende Werte. Eine leicht steigende Gerade (ergibt kein Sinn) Und die Temperatur sieht aus wie ein Teil einer Parabel. Weiß jemand wie die Diagramme zu den Graphen wirklich aussehen sollen?

Expertenantwort
von TomRichter, Community-Experte für Chemie, 19

> In die Seiten der Flasche haben wir einen [...] Messgerät gesteckt

Eins der Lernziele dürfte auch sein, ordentliche Versuchsprotokolle zu schreiben. Dazu gehört, dass man nicht einen, sondern ein Messgerät irgendwohin steckt, und, wichtiger noch: Wenn man in der Flasche eine flüssige und eine gasförmige Phase hat, muss man angeben, in welcher man gemessen hat.

Wegen der Einheit mg/l vermute ich mal, dass Ihr in der Flüssigkeit gemessen habt.

O2: Ist anfangs mit ca. 10 mg/l gelöst, wird von der Hefe aber weitgehend (gegen 0 gehend) verstoffwechselt, bevor sie sich aus Sauerstoffmangel der Gärung zuwendet. Eine leicht steigende Gerade lässt ein defektes Messgerät vermuten.

CO2: Wird im Lauf der Gärung immer mehr, bis die Flüssigkeit gesättigt ist und das CO2 beginnt, in Form von Blasen auszutreten. Sollte eine anfangs linear steigende, dann immer schwächer steigende und einem Grenzwert zustrebende Kurve sein.

Temperatur: Wie CO2: Die Hefe erzeugt Wärme, aber wenn die Flasche warm wird, gibt sie Wärme an die Umgebung ab, deshalb der Grenzwert.

Kommentar von Christianwarweg ,

Ich denke, dass CO₂ zunächst NICHT linear steigt, da sich die Hefepilze zumindest am Anfang exponentiell vermehren. Damit sollte auch das CO₂ exponentiell ansteigen um dann einem Grenzwert zuzustreben. Es ergäbe sich damit eine sigmoide Kurve.

Ich schließe mich an, dass der Messwert für O₂ auf  ein defektes bzw. nicht oder falsch kalibriertes Messgerät hinweist. Wäre die Flasche undicht, sollte der O₂-Gehalt nicht linear ansteigen, sondern eher wild schwanken.

Kommentar von TomRichter ,

Kommt darauf an, wieviel Hefe zugegeben wird. Ich ging da von einer ordentlichen Portion aus - aber ich habe ja auch fälschlicherweise angenommen, das ganze Experiment sei im Lauf eines Schultages abgelaufen.

Antwort
von cg1967, 22

Wie lange habt ihr gemessen? Wie gut war das Experiment thermisch isoliert?

Normalerweise sollte Sauerstoff anfangs mit steigender Rate abfallen, während Kohlendioxid in gleichem Maße ansteigt (Atmung, Wachstum der Hefen). Irgendwann setzt die Gärung ein, dann sinkt Sauerstoff immer noch ab, Kohlendioxid steigt stärker bis viel stärker an.

Deine Temperaturparabel läßt mich vermuten, daß ihr die Raumtemperatur mit Nachtabsenkung gemessen habt.

Kommentar von TomRichter ,

> daß ihr die Raumtemperatur mit Nachtabsenkung gemessen habt

:-)

Kommentar von cg1967 ,

Scheints ja nicht zu sein. :( 4 Meßwerte in 4 Wochen, pff.

Kommentar von NicAG ,

28 Tage.

Kommentar von NicAG ,

Allerdings haben wir in der Zeit nur 4 Messwerte, da wir nur 4 mal NwT hatten und ablesen konnten.

Kommentar von cg1967 ,

Dann ist die Auswertung dieses recht dynamischen Experiments nicht möglich. Du brauchst Meßwerte von mindestens jedem Wochentag, besser zwei Meßwerte pro Tag, insbesondere zu Versuchsbeginn (Phase der Atmung und der stürmischen Gärung). Bittet euren Lehrer darum, das Experiment wiederholen zu dürfen und zwar bei einem Schüler zu Hause. So wurde dies vor 30 Jahren gemacht, ich war derjenige, der den Versuch (ohne Sauerstoff- und Kohlendioxidkonzentrationsbestimmung oder Temperaturmessung, nur Beobachtung) durchführte.

Bei unzureichender thermischer Isolation muß, um halbwegs vernünftige Aussagen zur Reaktionswärme zu erhalten, neben der Innentemperatur auch die Außen- (Zimmer-) Temperatur bestimmt werden. Nur deren Differenz ist aussagefähig, wenn überhaupt.

Vergleich doch mal die Tagestemperaturen an den Tagen, an denen ihr gemessen habt, mit den von euch gemessenen Temperaturen und werte dies aus.

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