Hoeveel appels heb je nodig om een Smart 5 km to laten rijden?

Moniek Beerens,Marije van Weelden


Een schematisch overzicht:

Hoeveel kilo appels heb je nodig om een Smart 5 km te laten rijden?

Met de kennis dat:

Inhoudsopgave
  1. Schematisch overzicht
  2. Onderzoeksvragen
  3. Inleiding
  4. Theorie
  5. Opstellingen, werkwijze en waarnemingen
  6. Resultaten
  7. Berekeningen
  8. Berekening die het antwoord op de onderzoeksvraag levert
  9. Conclusies
  10. Foutenanalyse
  11. Samenvatting
  12. Literatuurverwijzing
  13. Bijlage 1: Benodigdheden
Onderzoeksvragen

Hoofdvraag: Hoeveel kilogram appels is nodig om een Smart 5 kilometer to laten rijden?

De hieruit afgeleide deelvragen zijn:

  1. Hoeveel sap is te verkrijgen uit 1 kilo appels?
  2. Hoe verloopt een gistingsproces?
  3. Bij welke golflengte kan het best gemeten worden wanneer het de bedoeling is om in een oplossing de concentratie van het chroom(III)-ion to bepalen?
  4. Gekozen is voor een ontwerpopdracht: Het doel is een op de computer aangesloten spectrofotometer to maken waarmee in een oplossing de concentratie waarin het chroomion voorkomt bepaald kan worden. Hieruit kan vervolgens het alcoholpercentage berekend worden.
  5. Welke appelsapsoort levert na gisting het hoogste alcoholpercentage op?
Inleiding
In de jaren zeventig is de `Club van Rome' bij elkaar gekomen. Dit bestaat uit een groep hoogwaardigheidsbekleders van een heleboel Westerse landen. Tijdens dit congres werden voor het eerst vraagtekens gezet bij de welvaart van de wereld. Tot die tijd was nog nooit vastgesteld dat de enorme economische ontwikkeling ook negatieve bijeffecten had op het milieu. De `Club van Rome' deed dit wel. In het rapport `Grenzen aan de groei' werden allerlei milieuproblemen aangekaart. Men kwam tot de conclusie dat er snel iets moest gebeuren, omdat het anders niet goed zou gaan met de wereld. Een van de oplossingen die werd aangedragen is het zoeken naar duurzame energiebronnen. Hierbij werd uiteraard gedacht aan de geijkte water- wind- en zonne-energie, maar er is meer. Denk bijvoorbeeld aan aardwarmte, wat vooral toegepast wordt in gebieden die vulkanisch sterk actief zijn. Alcohol is echter ook een duurzaam alternatief In BraziliŽ wordt dit al toegepast. In een bepaald gebied zijn hele grote suikerrietplantages. De suiker die in dit riet zit wordt vrijgemaakt en vervolgens omgezet in alcohol. Op deze manier kan volgens hetzelfde proces eeuwig energie verkregen worden. Maar dit is niet het gegeven waar ons onderzoek op gebaseerd is. Tijdens een les biologie hebben we een gistingsproces laten starten. Dit hoorde bij de uitleg van anaŽrobe dissimilatie. Omdat dit onderwerp ons erg inspireerde en we al lange tijd over een Groot Overkoepelend Onderzoek aan het nadenken waren, besloten we hiervan uit to gaan bij onze plannen voor het onderzoek.

Figuur 1: alcohol, de brandstof van de toekomst?

Theorie

Appels persen

Voor het opstarten van het gistingsproces in het appelsap hebben we gebruik gemaakt van gegevens die in `het grote wijnmaakboek' staan. In dit boek staan allerlei recepten en tips voor de beginnende wijnmaakhobbyist. Dit boek heeft ons een stuk verder op weg geholpen. Erin staat bijvoorbeeld hoe je sap uit vruchten kunt verkrijgen en hoe je dit sap zo kan behandelen dat je er cider van kunt maken. Een moeilijkheid is wel, dat alles aangegeven was voor veel grotere hoeveelheden. Om het geschikt to maken voor ons onderzoek moesten de hoeveelheden dus sterk aangepast worden. Bovendien zijn de wijnrecepten nooit alleen voor appelciders. Men laat vaak andere vruchtensappen of smaakmakers meegisten. Het interpreteren van de gegevens uit het boek vereist dus enige creativiteit. In de recepten waarbij uitgegaan wordt van verse, hele appels, wordt geen gist meer toegevoegd. Dit omdat er zich altijd op iedere appel gistcellen bevinden. Door de appels volledig in zijn geheel to verpulveren, komt dit gist in de appelpulp. Wanneer de pulp uitgeperst wordt gaat het gist met het sap mee. Wanneer het sap dan in een vat wordt gedaan zodat het kan gisten, start het gistingsproces uit zichzelf op, zonder dat er nog extra gist aan toegevoegd moet worden. Deze manier van werken gaat echter alleen, als de appels heel vers zijn. Dat wil zeggen, als ze verwerkt zijn binnen twee weken na de pluk. Als niet met verse appels gewerkt wordt, is ook een andere behandeling mogelijk. Die andere manier is het toevoegen van sulfiet aan de appelpulp. Wanneer dat gedaan wordt en de pulp met het toegevoegde sulfiet ťťn nacht blijft staan, zijn alle aanwezige gistcellen, andere schimmels en de bacteriŽn gedood. Bovendien zijn de wanden van de cellen in de vrucht kapot. Dit laatste is vooral voordelig als de vruchten langere tijd geleden geoogst zijn. Het kenmerk van vruchten die langere tijd staan is dat het sap beter opgeslagen wordt in de cellen. Wanneer de vruchten dan verpulverd worden, komt het sap er niet zomaar meer uit. Door het toevoegen van sulfiet gaan de celwanden kapot en komt het sap alsnog vrij.


Figuur 2: Opstelling van een erlenmeyer met waterslot

Een nadeel is wel dat sulfiet een stof is die schadelijk is voor de gezondheid. Wanneer er dus wijn gemaakt wordt op grote schaal, is het toevoegen van sulfiet geen bevredigende oplossing. Maar omdat de cider die in ons onderzoek geproduceerd wordt niet gebruikt wordt voor consumptie, is het geen probleem en maken we alleen van de voordelen van het gebruik van sulfiet. De voordelen waarop gedoeld wordt, zijn dat omdat de groei van andere schimmels en bacteriŽn gestopt wordt, zodat die de werking van de gist niet tegengaan. Het kan niet zijn dat de werking van de gist tegengegaan wordt door het sulfiet. Dit komt doordat maar een heel kleine hoeveelheid sulfiet toegevoegd wordt. Bovendien is het gebruikte gist zo gekweekt dat het tegen sulfiet kan. Omdat we niet weten hoe lang geleden de appels geplukt zijn, is het ook goed to weten dat na de persing toch nagenoeg al het sap uit de appelpulp is verdwenen.
Figuur 3: Erlenmeyer                                                            Figuur 4: Waterslot
Glucosebepaling

Voordat het uitgeperste sap in de erlenmeyers gedaan wordt om het gistingsproces op to laten starten, wordt eerst een kwalitatieve glucosemeting gedaan. Dit gebeurt ook aan het einde van het gistingsproces. Het nut hiervan is, dat gekeken kan worden of er glucose in de oplossing zat en of dat aan het einde van de gisting wel allemaal verdwenen is. Met andere woorden, of de gisting helemaal afgelopen is. De staafjes waarmee het glucosegehalte bepaald wordt, heten `Clinisticks' en ze zijn van het bedrijf `Bayer' (figuur 5).


Figuur 5 Glucosestaafjes

Gisten

Het gistingsproces is een vorm van stofwisseling, maar vindt niet plaats in ons lichaam. Het vindt wel plaats bij schimmels (denk aan gist, `saccharomyces', wat gebruikt wordt in o.a. brood) maar ook bij kiemende zaden, vooral aan het begin van de kieming. Alcohol ontstaat als gevolg van anaŽrobe dissimilatie. De alcoholische gisting begint evenals als de aŽrobe dissimilatie met de splitsing van het glucosemolecuul in twee C3 moleculen. Hierbij worden twee moleculen ATP gevormd. Omdat het molecuul geen zuurstof meer op kan nemen (anaŽrobe gisting; zonder lucht) wordt het C3 molecuul opgesplitst in koolstofdioxide en een C2 molecuul. Dit C2 molecuul is alcohol. Scheikundig gezien is de totaalreactie als volgt:

C6H1206(s) -> 2 C02 (g) + 2 C2H5OH(l)

Deze reactie vindt alleen plaats als er geen zuurstof aanwezig is. Toch ontstaan er bij de reactie wel gassen. Het voorwerp waarin de gisting plaatsvindt kan dus niet zomaar luchtdicht afgesloten worden. Om dat probleem uit de weg to helpen, wordt gebruik gemaakt van een waterslot. (Figuur 4). Bij een overdruk kunnen hier wel gassen uit, maar er kunnen geen gassen in. Wanneer de reactie afgelopen is, staat het waterpeil aan allebei de kanten in het waterslot even hoog. Dit komt doordat de druk binnen en buiten de erlenmeyer dan even groot is.

Het is geen probleem dat er zich nog wat zuurstof boven het gistende sap bevindt. Doordat zuurstof lichter is dan koolstofdioxide wordt het namelijk snel uit de erlenmeyer verdreven.

Wanneer het gistingsproces in commerciŽle hoeveelheden plaatsvindt, wordt het vat niet meteen met een waterslot afgesloten. Dit komt doordat er een eerste felle gisting plaatsvindt. Wanneer het vat dan al afgesloten zou zijn, zouden er rare dingen kunnen gebeuren. Als het vat gewoon open gelaten wordt, kan het namelijk al zo zijn dat het sap tot een meter hoog uit het vat omhoog springt!

Alcoholbepaling

Het alcoholpercentage wordt altijd weergegeven in massa- of volumeprocenten. Het massapercentage wordt weergegeven met de volgende formule:

Massa van een deel o 100% = massapercentage Totale massa

Voor het volumepercentage geldt nagenoeg hetzelfde. Daarbij moet alleen massa door volume vervangen worden.
Om het alcoholpercentage to meten zijn veel verschillende mogelijkheden. Hier, bij de theorie zullen twee verschillende mogelijkheden die we uitgevoerd hebben, besproken worden. Bij het onderzoek is de alcoholbepaling eerst met een hydrometer gedaan, zodat we enig idee hadden waar het volumepercentage alcohol in de buurt ligt.

  1. Met behulp van een hydrometer

    Een hydrometer is een apparaat dat gebaseerd is op de dichtheid van een vloeistof Het instrument is zo geijkt, dat het een alcoholpercentage van 0% aangeeft als het in zuiver water gehangen wordt. Omdat alcohol lichter is dun water, zakt het instrument verder in de vloeistof weg, naarmate het alcoholpercentage toeneemt. Dit instrument heeft wel een vrij grote nauwkeurigheid. Er moet bijvoorbeeld mee gemeten worden bij precies 20įC. Is de temperatuur hoger of lager, klopt het niet meer met de ijking en zijn de resultaten dus niet nauwkeurig. Bovendien wordt bij het ijken uitgegaan van een vloeistof die alleen alcohol en water bevat. Omdat de ciders ook nog vezels, kleur- en smaakstoffen en dergelijke bevatten, zorgt ook dit voor een onnauwkeurigheid in de metingen.

    Figuur 6: Extinctie van licht

  2. Met behulp van een Spectrofotometer

    Een spectrofotometer berust op een heel ander principe. Het is dus ook voor veel meer bepalingen te gebruiken. Bij dit apparaat wordt gekeken naar de lichtintensiteit van licht van ťťn bepaalde golflengte. Een spectrofotometer is een apparaat waarmee je een kwantitatieve analyse uit kunt voeren om de concentratie van een oplossing te bepalen. Dit gebeurt door het meten van de mate van uitdoving van licht als het door een gekleurde oplossing gestuurd wordt. Des te sterker de uitdoving, des to hoger de concentratie van de to bepalen oplossing. Licht van een bepaalde golflengte wordt uitgedoofd als het een stof tegenkomt met een kleur die precies tegengesteld is aan die kleur. Je kan dit bekijken met behulp van de complementaire kleurencirkel (figuur 7).

    Figuur 7 Complementaire kleurencirkel

    Een voorbeeld hiervan is de kleur rood. Wanneer licht met de golflengte die de kleur rood veroorzaakt op een groene stof valt, wordt het licht volledig uitgedoofd. Hoe meer groene stof zich dan ook in een oplossing bevindt, des to sterker de rode lichtbundel dan ook uitgedoofd wordt. Om to bekijken hoe sterk de uitdoving is, wordt naast de meting van de te onderzoeken stof de meetwaarde gezet van een oplossing waarin alle toegevoegde stoffen precies hetzelfde zijn als in de oplossing van de te onderzoeken stof. Alleen in de referentie zit de te onderzoeken stof niet. Deze referentie wordt trouwens blanco genoemd.

Nu is alcohol een kleurloze vloeistof. Wanneer een cuvet met zuivere alcohol in een spectrofotometer gezet wordt, zal de meter geen verschil met de blanco meten. Om dit te voorkomen kan met behulp van een redoxreactie de alcohol in een vloeistof kwalitatief omgezet kan worden in een groenblauw gekleurd ion (Cr3). Deze reactie is de redoxreactie van alcohol met een aangezuurde dichromaatoplossing:
3 C2H50H(aq) + Cr2O72-(aq) + 8H+tn)   ---> 3 C2H4O(aq) + 2 Cr3+(aq) + 7 H2O(l) 
        kleurloos + oranje      + kleurloos --> kleurloos   + groenblauw + kleurloos
De stoffen die ontstaan zijn groenblauw van kleur. De kleur van het licht in de spectrofotometer zal oranjerood moeten zijn, omdat dit licht volgens de kleurencirkel de complementaire kleur is van groenblauw. Of deze veronderstelling juist is zal onderzocht worden.

De meetgegevens worden weergegeven met behulp van een grafiek waarvan het patroon het meeste weg heeft van een sinus. Om de extinctie to berekenen moet echter bij iedere meting een waarde genomen worden. Zodoende is ervoor gekozen steeds de hoogste uiterste waarde van de grafiek of to lezen. Met behulp van de waarde die hoort bij de oplossingen 1 t/m 10 en de blanco wordt de extinctie berekend.

Dit gebeurt met behulp van de formule:
E = log o Io / I Io = Lichtsterkte van de blanco in Lux I = Lichtsterkte van de te bepalen stof in Lux E = Extinctie (uitdoving)

Met de spectrofotometer zijn twee soorten metingen uitgevoerd. Eerst is een absorptiespectrum opgenomen, later is een ijkreeks (zie figuur 8) gemaakt. Eerst moet natuurlijk uitgelegd worden wat een absorptiespectrum en een ijkreeks zijn.

Absorptiespectrum:

Er wordt ťťn oplossing gemaakt die de te onderzoeken stof bevat en uiteraard een blanco. Vervolgens worden de oplossingen bij heel veel verschillende golflengtes bekeken. Bij iedere golflengte is de extinctie anders. Als vervolgens een lijn door de gegevens getrokken wordt, is to zien op welk punt de extinctie het sterkst is. De uiteindelijke metingen worden gedaan met licht van de golflengte waarbij de meeste extinctie optreedt.

IJkreeks:

Er worden allemaal oplossingen gemaakt met een oplopende concentratie van de te onderzoeken stof. De toename in de concentratie opgeloste stof is bij iedere volgende oplossing even groot. Als een ijkreeks bekeken wordt met behulp van een spectrofotometer, gebeurt dat bij de golflengte die de hoogste extinctie oplevert. Hiervoor is het maken van een absorptiespectrum dus van belang. Wanneer de juiste gegevens verkregen zijn met behulp van de spectrofotometer, is er een lineair stijgende grafiek to zien wanneer de gegevens in een diagram gezet worden.

Figuur 8 IJkreeks


Om to bepalen welke concentratie van de te onderzoeken stof heeft, wordt deze vloeistof op precies dezelfde manier behandeld als de oplossingen van de ijkreeks. En vervolgens bij dezelfde golflengte in de Spectrofotometer gezet. Er komt dan als het goed is een extinctiewaarde uit die binnen de ijkreeks ligt. Als dan bepaald wordt op welke plaats tussen de cuvetten de meting ligt, kan de concentratie bepaald worden.

Opstellingen, werkwijze en waarnemingen.

Deelonderzoek 1

Om te beginnen wordt van de appels sap gemaakt. Twee appelsoorten worden gebruikt: Gala en Elstar. Van beide wegen we een bepaalde, uiteraard even grote, hoeveelheid af. De appels worden apart, met schil en al verpulverd in de blender. Hierbij gaat een bekende hoeveelheid opgelost natriumsulfiet. Natriumsulfiet is een witte, vaste en kristalvormige stof. Wanneer de stof opgelost wordt, ontstaat een heldere, kleurloze oplossing. De pulp blijft een nacht afgedekt staan. De volgende dag wordt de substantie uitgeperst. Dit gebeurt met behulp van een BŁchnertrechter.

Nadat de pulp uitgeperst is wordt gekeken hoeveel sap uit de massa gewonnen is.

Deelonderzoek 2

We gebruiken vier soorten appelsap: Edah sap, Goudappeltje, Flevosap en Wolters sap Van elke appelsapsoort wordt het glucosegehalte kwalitatief bepaald met een glucosestaafje. Vervolgens wordt in een maatcilinder een bepaalde hoeveelheid appelsap afgemeten. Dit sap wordt in een erlenmeyer van 250 milliliter gegoten. Na iedere meting wordt de maatcilinder goed omgespoeld en drooggemaakt, zodat de appelsapsoorten niet met elkaar gemengd worden. Vervolgens komt in iedere erlenmeyer 1 gram gist. De vier watersloten, worden gevuld met water en komen op de erlenmeyers to staan. Met een watervaste, rode viltstift wordt aan gegeven op de erlenmeyers welk sap er in zit en op welke dag het gistingsproces gestart is. Deze opstellingen (figuur 2) komen in een donker kasje to staan. Tijdens de periode dat de opstellingen staan to gisten wordt of en toe gezwenkt om het gistingsproces to bevorderen. Het gist wordt zo beter door de cider verdeeld. Na vier weken worden de watersloten van de erlenmeyers gehaald. Op dat moment worden de watersloten vervangen door een kurk en gaan de metingen gedaan worden.

Edah appelsap en Goudappeltje zijn heldere vloeistoffen die een donkergele kleur hebben. Wolters appelsap en Flevosap zijn daarentegen troebele vloeistoffen. Flevosap is lichtgeel en het appelsap van Wolters heeft een kleur die ergens tussen oranje, geel en bruin in zit.

Na toevoeging van het gist begint na een aantal uur verandering op to treden, alle sappen worden troebel. Belletjes stijgen op uit de vloeistof. In het waterslot ontstaat een overdruk hierdoor ontsnapt er regelmatig gas uit de erlenmeyer. Het ontsnappende gas ruikt naar cider en een aantal andere ondefinieerbare stoffen. Na een aantal dagen wordt de vloeistof helderder.

Wanneer de erlenmeyer gezwenkt wordt, neemt de productie van gassen toe.

Deelonderzoek 3

Voor dit deelonderzoek zijn twee verschillende oplossingen nodig. In deze tekst zal besproken worden hoe de gebruikte oplossingen gemaakt zijn. Het zijn een ethanol-oplossing en een dichromaat-oplossing.Vervolgens staat beschreven hoe de dichromaat-oplossing klaargemaakt is om de bepaling te doen.

De ethanoloplossing wordt gemaakt door 3,00 ml to pipetteren in een maatkolf van 1000,00 ml. Dit wordt aangevuld met gedestilleerd water tot de streep. Dit wordt goed gehomogeniseerd.

De dichromaatoplossing wordt gemaakt door 1,5 gram kaliumdichromaat nauwkeurig of te wegen in een weegschuitje op de milligrambalans. Dit wordt eerst droog in een maatkolf van 100,00 ml gedaan en daarna nagespoeld met 2M zwavelzuur. Er wordt gezwenkt tot alles opgelost is. Tenslotte wordt alles tot de streep aangevuld en wordt het nog eens gehomogeniseerd (zie figuur 9).

Figuur 9: Stoffen en glaswerk dat gebruikt is voor het maken van de oplossing.


Een vol pipet wordt voorgespoeld met de ethanoloplossing die in een voorgespoeld bekerglas zit. Hiermee wordt 5 ml ethanoloplossing in de reageerbuis overgebracht. Daarbij komt 10 ml dichromaatoplossing. Dit wordt gedaan met behulp van een andere, ook voorgespoelde volpipet. Tot slot komt er 5 ml gedestilleerd water bij, overgebracht met een voorgespoelde volpipet van 10 ml. De verkregen oplossingen worden ongeveer 8 minuten in een heetwaterbad gezet. Na de acht minuten koelen we de oplossingen of tot 20 įC. De oplossingen zijn nu klaar om in de lichtweg geplaatst to worden. Ze worden met een voorgespoelde druppelpipet overgebracht in de cuvet.

De andere cuvet wordt gevuld met gedestilleerd water.

Tijdens het meten wordt de golflengte gevarieerd van 350 nanometer tot 660 nanometer. De cuvet met alleen water wordt gebruikt als blanco. Deze komt in de spectrofotometer op de plaats `REF to staan. De spectrofotometer wordt per meting steeds weer op `ZERO' gezet voor een nieuwe meting wordt uitgevoerd met nieuwe golflengte.

Alcohol is een heldere kleurloze vloeistof, even als zwavelzuur. Kaliumdichromaat is een vaste, oranje, kristalvormige stof. Als kaliumdichromaatopgelost wordt in zwavelzuur, ontstaat een heldere oranje vloeistof. Wanneer de aangezuurde dichromaatoplossing in een reageerbuis met de alcoholoplossing gemengd is, blijft de kleur oranje. De kleur is dan wel minder fel. Na het koken van de oplossing is tot zo'n 1,5 cm boven de bodem van de reageerbuis een kleuring to zien. Pas nadat de oplossingen gehomogeniseerd zijn is de ijkreeks to herkennen. De ijkreeks loopt op van helder en nagenoeg kleurloos tot heel donker, groenblauwig.

Deelonderzoek 4

Aan de hand van de bepaling van de ijklijn in deelonderzoek 4 is duidelijk geworden dat er monochromatisch licht nodig is met een golflengte van rond de 585 nm. Natriumlicht heeft een golflengte die daar in de buurt ligt. De golflengte van natriumlicht is namelijk ongeveer 590 nanometer.

Figuur 10: Opstelling zelfgemaakte spectrofotometer.
  1. Natriumlamp
  2. Lichtsensor
  3. Statief + klemmen
  4. PVC-buis
  5. Meetpaneel
  6. Bolletje van piepschuim
  7. Computer
Met het (scalpeer)mesje wordt het bolletje van piepschuim tot de helft ingesneden. Er wordt een deel weggehaald zodat de cuvet precies klem blijft zitten. Het platte vlak in het midden van het balletje wordt geŽgaliseerd met klei. Door het midden van het piepschuimen bolletje wordt met een priem een gat geboord waar de lichtsensor precies doorheen past. Deze wordt steviger vastgezet met blue-tag. Op dit moment is de cuvet nog langer dan de diameter van de PVC-buis. Daarom moet deze korter gemaakt worden. De cuvet wordt gesneden door een ijzerdraad to spannen tussen twee geÔsoleerde spoelen die aangesloten zijn op een voedingskastje. De voedingskast wordt op 70 % gezet. Door de lage weerstand, stroomt er een hoge stroomsterkte door de draad. Dit heeft tot gevolg dat de gloeidraad warm wordt, zodat de cuvet `doorgesmolten' kan worden. Er gaat ongeveer 1,5 centimeter van de cuvet of om deze passend to maken. De cuvet wordt in het bolletje van piepschuim geklemd. Vervolgens wordt dit geheel in het uiteinde van de PVC-buis geklemd, waarna deze buis vastgezet wordt met een statiefklem en een dubbelklem. De PVC-buis is zo neergezet, dat de opening die in de kartonnen koker die om de natriumlamp zit, nagenoeg volledig afgeschermd wordt.

De buis zorgt ervoor dat het natriumlicht gebundeld wordt. Bovendien voorkomt het dat strooilicht de meting beÔnvloedt. Voor gebruik moet de natriumlamp minimaal 5 minuten aan staan. Dit is om de lamp op temperatuur to laten komen, zodat gedurende de hele meting hetzelfde monochromatische licht uitgezonden wordt. Na de 5 minuten is de lamp voldoende opgewarmd en dus klaar voor gebruik.

De lichtsensor is aangesloten op kanaal 1 van het meetpaneel. Voor de snoertjes geldt rood in rood, geel in geel, en zwart in zwart. IP-Coach wordt opgestart. Binnen dat programma wordt gekozen voor het onderdeel `Multiscoop'. Met behulp van de raampjes `Sensoren' en `Diagrammen', onder het kopje meting, wordt het volgende ingesteld:
Sensor kanaal 1 Diagram A
X-as Y-as
Grootheid Tijd Grootheid Lichtsterkte
Eenheid Seconde Eenheid Lux
Maximale waarde 10 seconde Maximale waarde 20.000
Minimale waarde 0 seconde Minimale waarde 0
Interval 5 milliseconde
Een meting kan gestart worden door to kiezen voor `Meting'en daarna voor `Start Meting'. Met behulp van de spatiebalk wordt de meting echt gestart De meting wordt opgeslagen door naar `Beheer' te gaan, daar te kiezen voor `Resultaten' en tenslotte voor `Opslaan'.

Deelonderzoek 5

Het maken van de ijkreeks

De ijkreeks moet 10 verschillende concentraties bevatten. Hiervoor zijn twee verschillende oplossingen nodig. Deze worden eerst gemaakt:

Nu wordt de ijkreeks gemaakt. Achtereenvolgens gaat in iedere reageerbuis 1,0; 2,0; 3,0 t/m 10,0 ml ethanoloplossing. Dit gebeurt met behulp van een voorgespoelde maatpipet. Vervolgens wordt in elke reageerbuis inclusief blanco met behulp van een vol pipet 10,0 ml aangezuurd dichromaat gepipetteerd.
Tenslotte worden de cuvetten aangevuld met gedestilleerd water tot 20 ml. De verkregen oplossingen worden ongeveer acht minuten in een heetwaterbad gezet. Na de acht minuten worden de oplossingen afgekoeld tot 20į C. De oplossingen zijn nu klaar om in de lichtweg geplaatst te worden.

Het maken van de oplossingen van de ciders.

We gaan ervan uit dat het uiteindelijke alcoholpercentage tussen de 2 en de 4,5 volumeprocent ligt. Hier wordt vanuit gegaan naar aanleiding van de resultaten van het gebruik van de hydrometer. Om de oplossingen een zodanig alcoholpercentage to geven dat de resultaten binnen de ijkreeks vallen, moeten de oplossingen verdund worden. Dit verdunnen gebeurt twintig respectievelijk veertig keer. Het volumepercentage alcohol van de verkregen oplossingen ligt dan rond 0,1 procent.

Appelcidersoort Verdunning Hoe gebeurt dat?
Edah appelsap 20 x 5,0 ml sap aanvullen tot 100,00 ml.
Goudappeltje 20 x 5,0 ml sap aanvullen tot 100,00 ml.
Flevosap 40 x 25 ml sap aanvullen tot 1000,00 ml.
Wolters 40 x 25 ml sap aanvullen tot 1000,00 ml.
Een bekerglas en een volpipet van 5 ml worden voorgespoeld. Met behulp van de volpipet wordt 5 milliliter Goudappeltje-cider overgebracht in een maatkolf van 100,00 ml. De oplossing in de maatkolf wordt aangevuld tot de streep en vervolgens gehomogeniseerd. Hetzelfde wordt met de Edah-cider gedaan.
De andere twee ciders ondergaan een behandeling die nagenoeg gelijk is aan de behandeling die met de Edah- en Goudappeltje-cider is uitgevoerd. Het enige verschil is dat een volpipet van 25 milliliter gebruikt wordt en aangevuld wordt tot 1000,00 ml.

Van elke cideroplossing wordt met een voorgespoelde volpipet 10 ml overgebracht in een reageerbuis. Hierbij komt 10 ml van de dichromaatoplossing. Deze oplossingen worden net als de metingen van ijkreeks acht minuten in het warmwaterbad gezet.
Na de acht minuten worden de oplossingen afgekoeld tot 20 įC. De oplossingen zijn nu klaar om er de bepalingen mee te doen.

  1. alcoholbepaling m.b.v. bestaande spectrofotometer.

    De oplossingen worden met een voorgespoelde druppelpipet overgebracht in de cuvet. Een andere cuvet wordt gevuld met gedestilleerd water.
    Nadat de spectrofotometer een tijdje aangestaan heeft om op to warmen. Worden de metingen gedaan. Dit meten gebeurt bij 585 nm.
    De cuvet met alleen water wordt gebruikt als blanco. Deze komt links in de spectrofotometer te staan. Rechts komt steeds de cuvet met de te onderzoeken vloeistof.
    Om de meting te doen wordt de spectrofotometer achtereenvolgens op: `REF, `ZERO' , `REF en tenslotte op `TEST' gezet.
    De extinctiewaarde is nu of te lezen op het scherm.
  2. alcoholbepaling m.b.v. zelfgemaakte spectrofotometer.

    Met behulp van een druppelpipet, wordt de cuvet tot net onder de rand gevuld met vloeistof Vervolgens wordt de cuvet in de lichtweg gezet en wordt de meting gedaan. Dit gebeurt door to kiezen voor 'Meting' en daarna voor `Start Meting'. Met behulp van de spatiebalk wordt de meting echt gestart.
    De meting wordt opgeslagen door naar 'Beheer' to gaan, daar to kiezen voor 'Resultaten' en tenslotte voor 'Opslaan'. Elke meting wordt zo opgeslagen. Bovendien worden alle diagrammen uitgeprint. (Deze zijn niet bijgesloten, omdat een pakket van 33 grafieken niet echt veelzeggend is. De gegevens zijn uiteraard wel verwerkt in het verslag).

    Doordat de meting weergegeven wordt door een sinusgrafiek moet de maximale waarde van de grafiek nauwkeurig bepaald worden. Dit kan ook met behulp van de computer. Gekozen wordt voor Verwerking, Analyse en Uitlezen. De hoogste lichtsterkte wordt bij iedere grafiek afgelezen. De lichtsterkten van de oplossingen 1 t/m 10 worden vergeleken met de waarde van de blanco.
    Met behulp van de volgende formule kan de extinctie bepaald worden:
     E = log (Io / I)  Io = Lichtsterkte van de blanco in Lux  
                I = Lichtsterkte van de to bepalen stof in Lux  
                E = Extinctie (uitdoving)
    De ciders zijn allemaal heldere en geeloranjebruine vloeistoffen. Voor de metingen moeten ze echter verdund worden. Na verdunning zijn de oplossingen helder en kleurloos geworden. Op het moment dat aan de verdunde ciders de aangezuurde dichromaatoplossing toegevoegd wordt, treedt nog geen kleuring op. Dat gebeurt pas wanneer de vloeistoffen 8 minuten in een heetwaterbad gestaan hebben. Ongeveer 1,5 cm boven de bodem van de reageerbuis is de kleuring dan enigszins to zien. Pas na het homogeniseren van de oplossing is de kleuring echter pas goed to zien. De alcohol in de cideroplossingen heeft ook hier voor een groenblauwe kleuring gezorgd.

    Resultaten

    Deelonderzoek 1

    De hoeveelheid sap die verkregen kan worden uit een bepaalde hoeveelheid appels, kan berekend worden uit de hoeveelheid sap die we uit de appels geperst hebben. Uit 300 gram appels kan met behulp van de techniek die wij tot onze beschikking hadden, ongeveer 180 milliliter sap verkregen worden. Dit komt overeen met 60 %.
    Volgens de inlichtingen die we van kwekerij Wolters gekregen hebben, is de verhouding Kilo's fruit : Kilo's/ liters sap 10 : 15. Dit komt erop neer dat 66,7% van de appel uit (winbaar) sap bestaat.

    Deelonderzoek 2
    Gegevens vůůr gisting
    Appelsapsoort Kwalitatieve glucosebepaling m.b.v."Glucose staafjes"
    Edah Positief
    Goudappeltje Positief
    Flevosap Positief
    Wolters Positief

    Gegevens over gistingsproces
    Appelsapsoort Datum start gistings proces Datum eind gistings proces Datum alcoholbepaling
    Edah 1-11-99 30-11-`99 30-11; 15-12; 16-12; 20-12
    Goudappeltje 1-11-99 30-11-'99 30-11; 15-12; 16-12; 20-12
    Flevosap 3-11-99 02-12-`99 02-12; 15-12; 16-12; 20-12
    Wolters 1-11-99 30-11-`99 30-11; 15-12; 16-12; 20-12
    Flevosap is twee dagen later nog een keer overnieuw gestart met nieuw sap, omdat er sap in het waterslot is gekomen. Dit kwam door een hele felle gisting.

    Gegevens van de ciders (nŠ het gistingsproces).
    Appelsap soort Kwalitatieve glucosebepaling m.b.v."Glucosestaafjes" Volumepercentage alcohol(%) m.b.v. hydrometer Massapercentage alcohol (%) m.b.v. hydrometer
    Edah Negatief 2 2,5
    Goudappeltje Negatief 2,5 3
    Flevosap Negatief 4,5 5
    Wolters appelsap Negatief 4,5 5