Alkoholische Gärung und Essigsäuregärung – Veresterung
NaturwissenschaftenChemische ReaktionenAlter 14–15Virtuelles Labor
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Ein Gärgefäß enthält eine Glucoselösung: Schalten Sie die Hefe zu, und CO₂-Bläschen steigen auf, während der Ethanolgehalt Tag für Tag zunimmt. Die Simulation berechnet das nach C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ gebildete Ethanol und gibt den Alkoholgehalt als Ethanolvolumen geteilt durch Lösungsvolumen mal 100 an. Wechseln Sie zur Essigsäuregärung, um Ethanol zu Essigsäure zu oxidieren und die Essigkonzentration zu verfolgen, oder zur Veresterung, bei der Säure und Alkohol mit konzentrierter H₂SO₄ erhitzt werden und ein duftender Ester entsteht. Ziehen Sie die Temperatur, um zu sehen, dass die Hefe um 30 °C am besten arbeitet und über 40 °C abstirbt.
Lektion: Ethanol, Essigsäure und Veresterung
Was sie zeigt
Hefe vergärt Glucose unter Sauerstoffausschluss: C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂, sodass 180 g Glucose höchstens 92 g Ethanol liefern. Das Modell rechnet die Ethanolmasse über die Dichte, 0,789 g/mL, in ein Volumen um und gibt den Alkoholgehalt als Ethanolvolumen pro 100 Volumenteile Lösung an. Die Hefe arbeitet am besten bei etwa 30 °C und stellt über 40 °C oder bei etwa 14 % vol die Arbeit ein. Zwei weitere Stufen folgen: Essigsäurebakterien oxidieren Ethanol zu Essigsäure, und die mit konzentrierter H₂SO₄ katalysierte Veresterung von Essigsäure mit Ethanol erreicht ihr Gleichgewicht bei etwa 67 % Ausbeute.
So funktioniert es
Beginnen Sie mit der Stufe Alkoholische Gärung und beobachten Sie im Diagramm, wie der Restzucker sinkt und der Alkoholgehalt steigt, während CO₂-Bläschen entweichen. Stellen Sie den Regler Temperatur auf etwa 15 °C, 30 °C und 45 °C und klicken Sie jedes Mal auf Neuer Ansatz, um die Hefeaktivität zu vergleichen. Verschieben Sie den Regler Zucker, um zu prüfen, ob mehr Glucose immer mehr Ethanol ergibt. Mit Nächste Stufe folgen Essigsäuregärung und Veresterung; die Massen stehen in der Gleichungszeile.
Einstellbare Parameter
- Stufe Alkoholische Gärung: Glucose → Ethanol + CO₂, Essigsäuregärung: Ethanol + O₂ → Essigsäure, Veresterung: Säure + Alkohol ⇌ Ester + Wasser
- Anfangskonzentration der Glucose 50–300 g/L
- Gärtemperatur 10–45 °C
- Volumen der Lösung 0,5–5 L
- Simulationsgeschwindigkeit 0,2–2 Tage/s
Fragen zum Erkunden
- Warum entsteht fast kein Ethanol, wenn das Gemisch bei 45 °C gehalten wird?
- Welche Masse Ethanol entsteht, wenn 180 g Glucose vollständig vergoren werden?
- Warum bleibt die Ausbeute der Veresterung selbst nach langem Erhitzen bei etwa 67 % stehen?
