Bioteknologi
Bioteknologi rapport
Bestemmelse af ethanolindholdet i øl vha. destillering og
densitetsbestemmelse
STX 1.g
1.c Bioteknologi Tirsdag d. 6. april 2010
2
Formål: At bestemme ethanol indholdet i den hjemmebryggede øl, ved udførelse af destillering og
densitetsbestemmelse.
Teori: Ethanol er en væske, de er opløselig i vand, pga. den lille -OH gruppe, der gør ethanol polær.
-OH gruppen bevirker, at O atomet kommer til at virke negativt ladet og H atomet positivt
ladet, da atomernes elektroner er forskudt over mod oxygenatomet. Ethanolens anden ende
er afledt af ethen CH3CH3. Her erstattes det ene H af OH, der tilhører hydroxidgruppen. Den
elektriske tiltrækning der er mellem et H og O, kaldes en hydrogenbindning.
Hydrogenbindinger forekommer ofte i vand og er meget svage, men hvis der er mange
bindinger tilstede, vil det give et højt kogepunkt pga. de store molekylære kræfter der
kræves, for at adskille molekyler. Dette er grunden til, at ethanol har et højt kogepunkt.
Til fremstilling af øl nedbrydes maltens stivelse til sukkerstoffer. Når sukkeret kommer i
forbindelse med gær, vil gærsvampene være i stand til at nedbryde sukkeret og omdanne
det til ethanol og kulsyre. Denne gæringsproces ser således ud:
C
6
H
12
O
6
→ 2CH
3
CH
2
OH + 2CO
2
Glukose Ethanol Carbondioxid
Da ilt ikke indgår i processen, bliver 95 % af
glukosen omdannet til ethanol og carbondioxid.
De resterende 5 % er små organiske mængder, af
glycerol og fuselolier, der udskilles fra blandingen.
Ethanol virker giftigt på gærsvampene, når vol %
kommer op på ca. 12 %, hvorefter gærsvampene vil
dø. For at få en væske med en større vol %, skal
væsken destilleres. Destillation er en proces der
bruges til, at adskille to stoffer/væsker med
forskellige kogepunkter fra hinanden. Det foregår
ved, at stoffet med det laveste kogepunkt vil
fordampe først, og derved blive adskilt fra det andet
stof. I dette tilfælde vil ethanol, med et kogepunkt
på 78 grader, fordampes først, da vand koger ved
100 grader.
Efter destillationen er der blevet dannet rent ethanol. Dette kan omdannes til carbondioxid
og vand, da ethanol er en brandbar væske. Rektionen for dette ser således ud:
CH
3
CH
2
OH + 3O
2
→ 2CO
2
+ 3H
2
O
Ethanol ilt carnondioxid vand
1.c Bioteknologi Tirsdag d. 6. april 2010
3
Materiel: Termometer, svalerør, kolbe, kogestel, bægerglas, stativ, pimpesten, bunsenbrænder, vægt
og en trefod.
Metode:
Man starter med at lave opstillingen til destillationsapparatet,
som vist på tegningen. Der hældes ca. 150 ml øl op i et
bægerglas, hvorefter øllen hældes frem og tilbage mellem to
bægerglas, indtil brussen er forsvundet. Derved skal øllen
vejes, samt en 100 ml målekolbe. Øllen hældes over i den
tomme målekolbe, som dernæst skal opvarmes for at blive
destilleret.
Der tændes for kølervandet, hvorved man holder øje med
temperaturen – den skal ikke overstige 98grader. Da ethanol
har et lavere kogepunkt end vand, vil ethanolen fordampes
først. Når temperaturen er oppe omkring 98 grader, skal
kolben fjernes fra opstillingen. Målekolben fyldes op med
demineraliseret vand hvorefter det skal stå lidt for sig selv.
Derefter rystes blandingen grundigt, hvorved kolben bliver
vejet. Bagefter kan man finde øllens %, ved at aflæse alkohol
procenten på standardskurven.
Hypotese: Da den hjemmebryggede øl havde en mørk kulør og en lidt bitter eftersmag, forventer jeg, at
øllen må have en alkohol procent på minimum 6 %, hvilket svarer til en mørk pilsners
alkoholprocent.
Resultat: Skema over forskellige densiteter:
Ethanolindhold
Densitet - Databog
0,0 %
0,99823 g/ml
5,0 %
0,99103 g/ml
10,0 %
0,98478 g/ml
14,8 %
0,97910 g/ml
19,7 %
0,97387 g/ml
Til udregning af øl densiteten, gør man følgende:
150,55 – 51,62 · 100 = 0,9893 g/ml.
Volumen af øl
m af tom 100ml
målekolbe
m af kolbe med
fortyndet vand
Øl densitet
Øllens vol % på
standardkurve
100 g
51,62 g
150,55 g
0,9893
6,7 %
1.c Bioteknologi Tirsdag d. 6. april 2010
4
Graf: Man kan ud fra grafen, se den grafiske fremstilling af resultaterne. Grafen viser densiteterne
af forskellige ethanol procenter. Grafen ser meget fornuftig ud, da grafens linje er lineær, og
da resultaterne ligger pænt på linjen.
Fejlkilder: Undervejs i forsøget kan der være opstået nogle små fejlkilder. Det er vigtigt man sørger for,
at opstillingen er blevet opsat rigtigt, da der kan ske små fejl under forsøget. Hvis ikke
svalerøret er placeret i den rigtige vinkel, vil noget af dampen fortætte sig øverst i kolben og
derved glide tilbage. Dette skete for mit forsøg, hvilket resulterede til, at der ikke blev
dannet en så stor mængde ethanol. En anden vigtig faktor er, at temperaturen overholdes,
så den ikke overstiger 98 grader. Det kan hænde, at temperaturen siger pga. for meget
varme, hvilket forudsiger, at blandingen bobler over, og herved vil noget at gæren komme
ned i den destillerede ethanol. Baggrundsviden for dette er, at man skal lade læren
godkende sin opstillingen inden udførelse af forsøget, så man sikrer sig, at man får nogle
glimrende resultater.
Diskussion: Den hjemmebryggede øl har en volumenprocent på 6,7 %. I forhold til en almindelig, dansk
øl, med en alkoholprocent på 4,6 %, er den hjemmebryggede øl noget mørkere. Til
fremstilling af øl, bruges der forskellige malt kvaliteter, hvilket har en grundlæggende
betydning for øllens farve og smag. Malttyper er afhængige af, hvor længe og ved hvilken
temperatur malten er. Malt det er tørret, giver lyse øltyper, med en blød og sødelig
maltkarakter imens andre malttyper, der tørres og ristes ved en høj temperatur, giver en
meget mørk malttype, der har en brændt smag. Man siger, at jo mørkere en farve malten
har, desto mørkere vil øllen være
Glukose er en af de vigtigste hovedingredienser til fremstilling af øl, hvilket har en stor
betydning for alkoholprocenten. Hvis der ikke er mere glukose tilbage, kan gærcellerne ikke
producere mere alkohol, idet der ikke er mere glukose at forgære. Sammenhængen mellem
dette er, at jo større en glukose mængde der er, desto større en alkoholprocent, vil øllen
have.
y = -808,32x + 806,42
R² = 0,9968
0
5
10
15
20
25
0,97 0,975 0,98 0,985 0,99 0,995 1
Ethanol %
Densitet g/ml
Densiteter
Densitet
Lineær (Densitet)
1.c Bioteknologi Tirsdag d. 6. april 2010
5
Konklusion: Jeg kan ud fra forsøget konkludere, at der bliver dannet ren ethanol ved destillation. Min
hypotese stemte overens med måleresultatet, da den hjemmebryggede øl fik en
densitetsbestemmelse på 6,7 %. Forsøget resulterede i, at jeg fik en klar, gennemsigtig
væske, der lugtede kraftigt af ethanol. Dette passer til teori afsnittet, hvilket giver et
glimrende resultat.
Perspektivering: Hvis et stof har lave kogepunkter, kan man bruge en metode, der kaldes
gaschromatografi, til bestemmelse af alkoholindholdet i øl. Da øl er en
stofblanding bestående af forskellige stoffer, herunder vand, ethanol, sukker
mm, skal gaschromtatografien adskille ethanolen og måle hvor stor en del af
blandingen den udgør.
Som vist på overstående tegning, er kolonnen anbragt i en ovn, der varmes op til en ønsket
temperatur. Igennem denne kolonne strømmer en bærevæske/gas ind, som man vil
undersøge. På denne måde fordamper væsken under opvarmningen og vil blande sig med
den undersøgende blandingsvæske/gas. Stofferne der er i blandingen, vil blive ført med
bærevæsken/gassen gennem kolonnen, alt efter hvor hurtigt de bevæger sig.
Når molekylerne fra blandingen, bevæger sig gennem kolonnen, vil de en gang imellem
binde sig til molekylerne i det faste stof, da molekyler klistre sig sammen ved fast form. Hvert
enkelt molekyle har en forskellig evne til at binde sig til det faste stof, og vil derfor blive
sinket forskellige steder på vej gennem kolonnen. Det molekyle, der har den mindste evne til
at binde sig, vil være det molekyle, der først passere detektoren, imens det bedste bindende
molekyle, vil komme sidst ud. I dette tilfælde, vil ethanol binde sig godt til de molekyler, der
indeholder en O-H gruppe. Foruden har stoffets kogepunkt en stor betydning for hvor hurtigt
molekylerne bevæger sig. Når molekylerne er kommet igennem kolonnen, vil detektoren
registrere hvor meget af de enkelte stoffer, der er. Dette bliver omsat til et elektrisk signal,
der registreres på en computerskærm. Registreringen har samme opbyggelse som en graf i
et koordinatsystem med tid ud af den vandrette akse og styrken af det elektriske signal af
den lodrette. Således bliver hvert stof i blandingen fremstillet med en top på grafen, og
arealet under toppen, viser mængden af det pågældende stof.