Ich bin 420 Milliarden! … und Ihr?

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In 2 bis 3 Stunden bin ich doppelt soviele – und Ihr? Mit dem Arduino die Hefe belauschen.DSC_0229Ein einfacher Mikrocontroller genügt, um mit Hilfe spezialisierter Sensoren zum Beispiel den entstehenden Alkoholdampf einer gärenden Hefe nachzuweisen.

Mit wenigen Zeilen Code gelangt ein Messwert, der dem Alkoholgehalt proportional ist, zunächst in den Mikrocontroller, der ihn dann zu Steuer- und Regelungszwecken verarbeitet oder einfach auf einer Flüssigkristallanzeige oder einem PC ausgibt.

Zur Funktion des Sensors: http://playground.arduino.cc/Main/MQGasSensors

Dort gibt es auche Liste weiterer Sensoren die zum Beispiel Schwefelwasserstoff, Kohlenmonoxid oder viele andere gasförmige Stoffe erkennen. Ein Blick in das Datenblatt zeigt, dass die Messwerte jeweils deutlich von der Umgebungstemperatur abhängen. Eine Messung zieht also gleich eine weitere Messung hinter sich. Hefe vermehrt sich am liebsten bei 28°C. Die höchste Stoffwechselaktivität zeigt sie aber bei 32°C.

Wenige Zeilen Code genügen, um den Sensor auszulesen:

Das Programm ist nicht perfekt, aber es gibt Zahlen, die der Alkoholkonzentration proportional sind auf ein Terminal aus. Da die Analog-Eingänge des Arduino UNO eine Auflösung von 10 Bit haben, werden Zahlen von 0 bis 1023 ausgegeben. Eingänge anderer Arduinos besitzen zum Teil eine deutlich höhere Auflösung, aber was nutzt die höchste Auflösung / Genauigkeit, wenn die Messwerte stark von der Temperatur abhängen oder wenn andere Substanzen zum Teil ebenfalls Messwerte erzeugen (Spezifität).  Was würde geschehen, wenn die Wartezeit nicht 500 ms sondern nur 50 ms betrüge?

Mit Hilfe dieses Sensors, dem Einsatz einiger Temperatursensoren etc. ließe sich gut ein System aufbauen, dass eine kontinuierliche Produktion von Schnapps aus Melasse, Kartoffeln ….. ermöglicht. Natürlich würde man zusätzlich Feststoffe von Flüssigkeit trennen und kontinuierlich destillieren ….. Einmal bauen, programmieren und immer Schnapps. Der Phantasie sind kaum Grenzen gesetzt. Das Messen allein genügt jedoch nicht, denn es müsste ja bei Bedarf eine Heizung ein- und ausgeschaltet werden. Es könnte / müsste noch Vieles mehr. Sensorik ist schön. Erst Aktoren (Motoren, Heizung, Lüftung ….) bringen „Leben“ in die Technik.

Die Bäckerhefe verträgt im Vergleich zu anderen Hefen und Lebewesen einen hohen Zuckeranteil im Medium. Was ist dran an der Aussage „in 2 bis 3 Stunden bin ich doppelt soviele“ von oben? Im Hefevorteig lassen sich einzelne Zellen kaum beobachten. Unter einem Deckglas wäre das zwar möglich, aber ein Hefepräparat wäre sicher innerhalb kürzester Frist eingetrocknet. Mit dem Eintrocknen ändern sich die Konzentrationen der im Medium gelösten Stoffe. Viel Medium = „dickes“ Präparat. Ein Inversmikroskop beobachtet Präparate stets „von unten“. Da Hefezellen spezifisch dichter als ihr Medium sind, sinken sie zu Boden. Am Grund einer Rundbodenmikrotiterplatte werden die Zellen dem Inversmikroskop stets mund- äh nein – objektivgerecht serviert. Klappt es mit der Montage einer USB-Kamera auf dem Inversmikroskop, mit dem Medium und der Geduld, kann das Knospen einer Hefezelle gefilmt werden.

Die Ergebnisse werden hier im Blog präsentiert.

 

 

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