CO2 da Lieviti - Teoria e Soluzioni

Scritto da BoFe il . Postato in Chimica dell'acquario

Produzione di CO2

Innanzitutto facciamo qualche calcolo sulla quantità di zucchero.

Abbiamo visto che l'etanolo, sopra il 16% in volume, risulta letale per i lieviti.
In base alla stechiometria, calcoliamo la quantità di zucchero che genera tale concentrazione.

  • 1 mole di glucosio (C6H12O6) pesa 180 g
  • 1 mole di etanolo (C2H5OH) pesa 46 g

Dalla reazione stechiometrica per la fermentazione, per ogni mole di glucosio si formano 2 moli di etanolo cioè 92 g di etanolo ogni 180 g di glucosio.

Una concentrazione del 16%, in volume, corrisponde a 160 ml di etanolo in 1000 ml di preparato, cioè ca. 126 g (densità 789 kg/m3).
Se 92 g di etanolo vengono prodotti da 180 di glucosio, per produrre 126 g di etanolo sono necessari 246 g di glucosio.

Questo è il valore teorico; nella pratica viene raccomandata una quantità massima di 200 g di glucosio, per ogni litro di acqua.

Passiamo ora all'anidride carbonica.

Abbiamo visto che una mole di glucosio, C6H12O6, pesa 180 g.
Da questa, si formano 2 moli di anidride carbonica (2 x 44 = 88 gr).
Quindi, 1 kg di zucchero dovrebbe formare quasi 500 gr di anidride carbonica.

Questo ci dice il mero calcolo teorico, che però non tiene conto dei fattori che riducono l’attività del lievito.
Basti pensare all’effetto letale dell’etanolo, di cui abbiamo già parlato.

Per evitare di scorrere i capitoli, ripropongo la rappresentazione già vista in precedenza:

fermentazione alcolica

Inoltre, c'è un altro fattore che incide notevolmente sulla richiesta di CO2 del'acquario, che va tenuto in considerazione: l'efficacia della diffusione in vasca (argomento del prossimo articolo).
Possiamo avere una produzione costante e duratura della CO2, ma se il sistema di diffusione non è performante, ne avremo sempre una concentrazione scarsa nell'acqua, quindi tutto sarebbe inutile.

A questo dobbiamo aggiungere la capienza dell'acquario, il movimento superficiale dell'acqua, la collocazione del diffusore, ecc. ecc.
È quindi difficile rispondere a domande sulla durata del sistema; del resto, lo sarebbe anche per una bombola commerciale.

Una bottiglia della capacità di 2 litri, di cui 1,5 occupati dal preparato, può durare da 3 a 6 settimane.
Ho letto alcuni interessati topic, circa la durata e la quantità di CO2 prodotta, nonché di stime basate sul diametro della bolla... Incuriosito, mi sono informato sull'esistenza di criteri oggettivi di misurazione.

Ci sono dei metodi basati su reazioni chimiche, ma uno è piuttosto semplice e alla portata di tutti, o almeno di quelli più curiosi che vogliono provarlo.
È costituito dal sistema "a gorgogliamento" (mia traduzione, impropria dell'espressione tedesca "pneumatische Wanne").

Sistema a gorgoliamento

Si riempie una bacinella di acqua ed un contenitore cilindrico graduato, poi lo si capovolge nella vaschetta come in figura.
Successivamente, si porta un tubo flessibile dalla bottiglia della CO2 al recipiente graduato.
Poi si misura il tempo necessario, affinchè il livello scenda di una certa quantità; infine, con due semplici calcoli, si determina quanto gas è stato prodotto, per unità di tempo e per unità di soluzione.

Cerco di spiegarmi meglio.
Affinchè la nostra misura di CO2 sia confrontabile, con la produzione da altri preparati o da bottiglie di volume diverso, dobbiamo riferirci ad una quantità di riferimento.

Questo è molto importante, perché una damigiana da 5 litri produce sicuramente più CO2, per unità di tempo, rispetto ad una bottiglia da un litro e mezzo; in pratica, abbiamo riferito la misura ad un determinato volume (una sorta di "normalizzazione" della misura).

  • Esempio

    Per fare diminuire il livello di 100 ml, abbiamo impiegato 15 minuti.
    Questo vuol dire che la produzione oraria di CO2 è di 100 x (60/15) = 400 ml.

    Si divide questo valore per il volume del contenitore di partenza, nel quale abbiamo collocato il nostro preparato.
    Se il contenitore ha una capacità di 4 litri, avremo 400/5 = 80 ml/(h l), cioè una produzione di 80 ml di CO2 all'ora, per ogni litro di soluzione.
    Se invece avesse una capacità di 1.5 litri, avremmo 400/1.5 = 267 ml/(h l).

Questo procedimento è utile per confrontare, in maniera obiettiva, diverse "ricette" per la produzione di CO2.

Finita la parte teorica (quella più noiosa) vediamo come è fatto un impianto di CO2 fai-da-te.