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AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Lebensmittelchemische Experimente für Schülerübungen Oder: Warum schmecken Gummibärchen rot?

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Präsentation zum Thema: "AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Lebensmittelchemische Experimente für Schülerübungen Oder: Warum schmecken Gummibärchen rot?"—  Präsentation transkript:

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2 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Lebensmittelchemische Experimente für Schülerübungen Oder: Warum schmecken Gummibärchen rot?

3 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Sie erfahren heute etwas darüber... 1.Warum ich es für sinnvoll halte, Kenntnisse über Lebensmittel im CU zu vermitteln, 2.welcher Art die Kenntnisse sein sollen, die ich meine und 3.wie ich mir die Vermittlung über Rezepte vorstelle.

4 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Begründung für Lehrer Benjamin Kiesewetter argumentierte 1996 in Berlin, dass er im Chemieunterricht:...gesundheitsgefährdendem Stress und Angstattacken ausgesetzt sei, da er gegen seinen Willen Lehrstoff pauken müsse, von dessen Nutzlosigkeit er überzeugt sei; er fürchte, dass seine Wissbegierde und Lernfähigkeit getötet oder zerstört würde...

5 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Begründung Weißer Zucker ist ungesund = Chemie. Lieferwagen fliegt bei Glatteis aus der Kurve = Unfall. Dabei platzt ein 100-Liter- Tank Reinigungsmittel = Chemieunfall. kein Physikunfall! Hast Du nicht etwas, damit der Obstsalat nicht braun wird? Brauner Zucker ist gesund = Biologie. Ich mag keine Chemie in der Nahrung. Diese Widersprüche lassen sich nicht mit noch mehr Fachwissen Chemie aus der Welt schaffen!

6 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Das Entfaltungsmodell ES Fachliche Perspektiven und Strukturen WI R Kommunikation über Erfahrungen und Begriffe Subjektive Erfahrungen und Vorstellungen ICH Zitrone schmeckt sauer pH-Wert messen Säure-Base-Konzepte Dann von der Fach- systematik aus (traditio- nelle fachliche Sicht) Erst von Erfahrungen des Lernenden aus (neue lerntheoretische Sicht) Quelle: Schorch / Wagner in: Konkrete Fachdidaktik Chemie, Oldenbourg, München 2002

7 Beispiel: Erstkontakt mit Chemie......Beschreibung einer einführenden Unterrichtseinheit zum Lernbereich Aufgabenbereich eines Chemikers

8 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Aufgabe, Bsp. Realschule, Jgst. 9

9 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Reaktionen der Schüler

10 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Brausepulver als Gemisch farbige Körnchen: Farbstoff weisses Pulver: Hydrogen- carbonat Aroma auf Lactat Süssstoff große Kristalle: Zitronensäure Saccharose

11 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Hilfe durch die Zutatendeklaration Zucker Säuerungsmittel: Weinsäure Säure Natriumhydrogencarbonat NaHCO 3 Aroma Farbstoff Süßstoff

12 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Vom Untersuchen zum Herstellen

13 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Das selbst hergestellte Produkt: 1.Diskutieren Sie: sollen Farbstoffe rein oder nicht? 2.Führen Sie durch: mit und ohne Farbstoff in untersch. Gruppen (Schüler wissen nicht, dass es sich um anson- sten identische Rezepte handelt), mit Colasirup bzw. Aromen. 3.Diskutieren Sie: welche Sorte schmeckt besser?

14 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Lernfelder im Zusammenhang Mischen und Trennen chemische Reaktion Säuren und Basen Brause

15 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Sie sind ja schließlich zum arbeiten hier!

16 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Die 100-Euro-Frage. Welche Wurst (alle drei: Göttinger) ist frisch? A B C D: gar keine? Sie sehen richtig, Antwort ist aber falsch. Sie denken falsch, Antwort ist aber richtig. Sie sehen falsch, Antwort ist auch falsch. Kann schon sein.

17 Die Logik Gebrühtes Fleisch ist grau. Wiener sind nicht grau. Sie sind aber (ab)gebrüht. Folglich?

18 Ähnliches Beispiel: Brot Welches der Brote ist am gesündesten?

19 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Was haben wir gelernt? Etwas über die Rolle von Farbstoffen in Lebensmitteln Dass es zwei Farbstofftypen gibt: - solche, die im Verlauf der Herstellung entstehen (Maillard-Produkte bzw. Reduktions- produkte aus natürlichem Umfeld) und - als Farbstoffe zugesetzte (z.B. Backfarben) Grenzen unseres Erfahrungswissens = Ansatzpunkt für den fachlichen Unterricht

20 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Die besondere Erkenntnis Besteht der Verbraucher auf einer bestimmten Farbe, kriegt er sie. Etwas offen ist noch: Wann und wo entsteht die unverrückbare Vorstellung davon, wie ein Produkt auszusehen hat?

21 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Beispiel: Herstellung von Fruchtgummi

22 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Ein Rezept in der Chemie Zutaten für 500g Fruchtgummi Himbeere: Invertzucker Zucker Gelatine Wasser Äpfelsäure Himbeeraroma Lebensmittelfarbe 175g 140g 50g 135ml 10g 35Tr. 5Tr. Man nehme:

23 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Essen im Chemiesaal mit Vergnügen!

24 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Mehrwert: Technologie Problemstellung: 1.Das Produkt muss wirklich gummiartige Konsistenz haben und über eine längere Zeit behalten. (Lösung: Invertzucker) 2.Wie formt man eine flüssige, gummiartige, stark klebende Masse? (Lösung: Stärkebett)

25 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Fruchtgummi mit Pektin Invertzucker Apfelpektin Zucker Wasser Citronensäure (Lösung) tri-Natriumcitrat (Puffer) Himbeeraroma Lebensmittelfarbe Man nehme:

26 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Obstpektin Citruspektin 95% -(1,4)-Polygalacturonsäuremethylester (20-80% verestert) Faltblatt 5% Glc, Dal, Xyl... E 440a Pufferung nötig – Gelierpunkt wird über pH und Zuckergehalt gesteuert

27 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Projektschema Fruchtgummi SaccharoseWasser Invertzucker AromaAlkanolCarbonsäure 2x Destillation Reste der Edukte + Nebenprodukte Reaktionsgemisch naturidentisches Aroma Ester Katalysator Schlüsselv. 2x Lösemittel 2x "Körper" 7x Aromaverst. 4x 5 Ester 5x Säure Mischen Gießen Fruchtgummi GelatineSaccharoseSäureFarbstoff fachübergreifende Aktivitäten marktreifes Produkt

28 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Die 1000-Euro-Frage. Wonach schmecken die grünen Haribo-Gummibärchen? A: nach KiwiB: nach Apfel C: nach ErdbeereD: nach Waldmeister Sie kommen ja nicht einmal über die 100 Euro hinaus, wie wollen Sie da Millionär werden? Stimmt nich! Grünes Shampoo schmeckt nach Apfel! Stimmt auch nich! Is doch keine Brause! Rrrrrichtig! Sie sind aber gut!

29 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth synchron Die ganz gemeinen Chemiker: Visueller Eindruck: Glanz, Größe, Farbe, Form Geruch: Aroma Geschmack: sauer, süß, salzig, bitter, umami, Nr.6 Mundgefühl: adstringierend, brennend, kühl, warm, Muskel- und Gelenkbewegung, Konsistenz, Textur Geräusch (z.T. Knochenleitung) Vorerfahrung

30 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

31 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Was haben wir gelernt? Invertzucker ist ein Saccharoseprodukt (Stoffartumwandlung, also Chemie) Gesamtzuckergehalt sehr hoch, Fettgehalt 0 (Null) (Vorsicht: Werbung!) Trick, wie man eine klebrige Masse in Form bringt.

32 Beispiel: Bonbons mit / ohne Zucker Kochtemperatur reine Sac-Lösung Trockenmasseanteil 100,2 °C10 % 101,8 °C50 % 113,3 °C85 % 137,7 °C98 % Bonbons sind Gläser:

33 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Schlangenkochmaschine 2m Quelle: Bosch

34 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Kleinschlauchbeutelmaschine Quelle: Bosch

35 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Rezepte Zutaten für jeweils 100g Bonbons Physiol. Brennwert: ca. 50% Zucker Wasser Invertzucker Citronensäure Farbstoff Aroma 60g 23ml 17g 1g 2Tr. 10Tr. Zuckerbonbons 1g 2Tr. 10Tr. 100g Isomalt Isomaltbonbons

36 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Isomalt Isomalt GPSIsomalt GPM

37 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Bonbons aus Isomalt sind: Gesünder für die Zähne nicht kariogen Besser für die Figur geringer physiologischer Brennwert Besser für die Industrie hoher Preis Einfacher durch Schüler herzustellen kein Karamellisieren oder Kleben

38 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Lehrer und ihr Produkt

39 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Was haben wir gelernt? Isomalt ist ein Saccharoseprodukt (Stoffartumwandlung, also Chemie) Zuckerfrei heißt nicht wirklich zuckerfrei Zucker ist nicht pauschal ungesund

40 Beispiel: Herstellung von Eiskrem...ein etwas komplexeres Thema zum Lernbereich Kohlenhydrate bzw. (Fett)Ersatzstoffe

41 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Ausgangspunkt: Deklaration Emulgator Stabilisator Natürliches Aroma

42 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Ziele: 1.Umsetzen einer wohlschmeckenden Rezeptur in der Zusammensetzung, wie sie für Handelsprodukte verwendet wird. 2.Verstehen der Wirkung bedeutender Zusatz- und Ersatzstoffe. 3.Werten der Wirkung dieser Stoffe. 4.Übertragen der Erkenntnisse auf Alltagssituationen.

43 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Stabilisator: Johannisbrotkernmehl = CarubinCarubin -(1,4)-Polymannose-Polyether mit -(1,6)-Galactose-Ether-Verzweigungen Mannose : Galactose = 2 : 1 Anordnung der Gal-Reste in Paaren oder Tripletts.

44 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Ein Eiskrem-Rezept aus der Chemie Milch (3,5%) Sahne (30%) Zucker Vanillinzucker Johannisbrotkernmehl Magermilchpulver Tegomuls Kakaopulver Zutaten für 500g Schoko-Eiskrem Regina: 250ml 170ml 36g 2P. 0,7g 16g 2g 10g

45 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Chemische Fabrik Johannisbrotbaum Stabilisa- toren- produk- tion durch Ceratonia siliqua L., (Habitus) Wenig stabile Lage von Bettina wagneriana M.

46 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Vom Produzenten zum Produkt... Ceratonia siliqua L Blatt Frucht weibl. Blüte

47 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Die Zutaten im Bild

48 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Was stabilisieren Stabilisatoren? Konsistenz (Eiskrem tropft nicht / kaum) Feuchtigkeitsgehalt (kleine Kristalle) Emulsionen (Fetttröpfchen in Wasser) Luftblasen in Flüssigkeit (über Gelbildung) Mundgefühl (sahnig trotz wenig Fett)

49 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Stabilisatoren in Eiskrem Johannisbrotkernmehl (Baum)E410 Guarkernmehl (Baum)E412 Carrageen (Algen)E407 Alginat (Algen) E400- Pektin (Obsttrester)E440 Gelatine (Schweineschwarten) --- Na-Carboxymethylcellulose (mod. Cellulose) E460- Flunder-AFP (Fisch – Anti Freeze Protein)

50 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Die Euro-Frage Wie viel wiegt die Familienpackung mit 1 Liter Eiskrem? A: ca. 500gB: ca. 800g C: ca. 1000gD: ca. 1100g Sie denken noch richtiger, das Ergebnis ist aber trotzdem falsch! Nah dran, aber doch vorbei. Sie denken richtig, das Ergebnis aber falsch! Genau! Das Wochenende ist geritzt!

51 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Erweiterung Milch (3,5%) Sahne (30%) Zucker Vanillinzucker Johannisbrotkernmehl Magermilchpulver Tegomuls Kakaopulver Zutaten für 500g Schoko-Eiskrem Regina: 250ml 170ml 36g 2P. 0,7g 16g 2g 10g 380ml 50ml 36g 2P. 0,7g 16g 2g 10g 50g Inulin (Fibruline) Brennwert in kJ/100g = 48% t

52 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Am Rande: Fettersatzstoffe Auf Basis von Kohlenhydraten - in: Fibruline (Polyfructosan) - Backwaren, Joghurt Nutrifat C (Stärke) - Tiefkühldess., Mayonnaise AVICEL (Cellulose) - Salatdressing Andere Basis, in Deutschland nicht verwendet bzw. nicht zugelassen: Simplesse (Proteinbasis) Olestra (synthetisch: Polyester) Polysiloxane (Silikon)

53 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth (industr.) Eiskrem Eiskrem in Gruppenarbeit 1. - Emulgator 2. - Stabilisator 3. vollst. Vanille (ital.) Einfacheis 5. - Ei 6. + Farbstoff 7. vollst. Vanille 4. vollst. Schoko8. vollst. Schoko 9. vollst., Schoko, brennwertreduziert 10. vollst., Frucht, (frische Früchte) 10*3=30

54 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Eiskrem in der Lehrerfortbildung

55 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Was haben wir gelernt? Stabilisator (Johannisbrotkernmehl) ist ein Naturprodukt (also keine Chemie) Eiskrem ist zur Hälfte Luft (Aufschlag) Der Fettanteil von Eiskrem ist recht hoch Inulin ist ein Fettersatzstoff aus der Natur Aussagen gewinnt man durch Experimente, in denen man immer nur einen Faktor variiert. t

56 Beispiel: Aromen...ein Thema zum Lernbereich Ester bzw. Aromastoffe / Lebensmittelaromen

57 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Zutatendeklarationen 1 Nitritpökelsalz Modifizierte Stärke Johannisbrotkernmehl Guar Xanthan Aromen

58 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Zutatendeklarationen 2 Modifizierte Stärke gehärtetes pflanzliches Fett, Sahnepulver Mononatriumglutamat Süßmolkenpulver Aroma

59 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Die 58 wichtigsten Aroma-Komponenten von Ananas sativa L. t

60 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Rezept Andrea 4 Nr.NameGef.Menge 1Ethanol w=96%F6 ml 2Propylenglycol4 ml Rolle: Lösemittel

61 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Rezept Andrea 4 Nr.NameGef.Menge 3Allylhexanoat (Pos. 55!) T, F 1 ml 4Methyl-(3-methylthiopropanoat)F1 Tr. Rolle: Schlüsselverbindungen

62 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Rezept Andrea 4 Nr.NameGef.Menge 5Ethylbutanoat (Buttersäureethylester)25 Tr. 6EthylhexanoatXi11 Tr. 73-MethylbutylethanoatF, Xi18 Tr. 8EthylethanoatF 8 Tr. 9Ethyl-2-methylbutanoatF19 Tr. 10EthylpropanoatF18 Tr. 114-HydroxyhexansäurelactonXi, F 4 Tr. Rolle: Körper

63 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Rezept Andrea 4 Nr.NameGef.Menge 123-Hydroxy-2-methyl-4-pyronXngr. Spatelsp. 13VanillinXngr. Spatelsp. 142,5-Dimethyl-4-hydroxy-3(2H)-furanonkl. Spatelsp. 15Orangenöl, süß13 Tr. Rolle: Aromaverstärker Summe der Mengen:V(max.)=15 ml Gesamtpreis bei Mindestbezugsmengen:EUR 170.-

64 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Woher stammt natürliches Aroma Erdbeere? A: von einem PilzB: aus Erdbeeren C: aus natürlichen Stoffen gemischt D: aus Trockenfrüchten Sie denken richtig, das Ergebnis ist aber (wie erwartet) falsch! Nein, nein, tschüss, Million. Das denken viele, das macht das Ergebnis aber nicht richtiger! Die Euro-Frage: Genau! Sie fahren wahrscheinlich heute mit dem Taxi heim!

65 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Klassifizierung von Aromen 1.synthetisch: Stoffmischung gibt es in der Natur nicht; Red Bull, Bubble-Gum 2.naturidentisch: Stoffe sind synthetisch, Mischung ist erfolgt, aber nur solcher Stoffe, die in den biologisch gewachsenen Aromen ebenfalls enthalten sind. Erdbeere, Kirsch, Ananas. 3.natürlich: A: natürliches Aroma... wird von natürlichen (!) Organismen hergestellt; Erdbeeraroma durch Pilze B: natürliches Erdbeeraroma wird aus ursprünglichen Produzenten extrahiert; Erdbeeraroma aus Erdbeeren

66 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Zusammenfassung 1.Warum im CU Kenntnisse über Lebensmittel vermitteln: Wo denn sonst? Zusammenarbeit mit Hauswirtschaft Mehr Alltagsrelevanz als konz. H 2 SO 4

67 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Zusammenfassung 2. Art der Kenntnisse: z.B. Inhaltsstoffe Zusatzstoffe Technologie Unterschied zwischen Chemie (Stoffartumwandlung) und Physik (Zustandsänderung)

68 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Zusammenfassung 3. Vermittlung über Rezepte: Alltagsrelevanz: wo ist ein Schüler häufiger, in der Küche, auf der Baustelle (Zement, Kalk) oder im Aluminiumwerk? Bieten ein Mindestmaß an Offenheit : Variation von Zutaten, kreatives Gestalten Ergebnisse attraktiv, plakativ und professionell.

69 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Meine Schlussfolgerungen 1.Auch mit Lebensmitteln kann man Chemie unterrichten. 2.Kommunizieren kann man nicht nur über Formeln. 3.Es ist auch dann Chemie, wenn es Spaß macht und gut schmeckt.

70 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Die Euro-Frage! Wer zahlt das Preisgeld aus? A: Kultusministerium SH B: Herr Lindner C: IQSHD: der Vortragende Sie denken richtig, die schicken Sie aber nach Bayern! Wollen Sie da wirklich hin? Sie denken zwar richtig, hilft aber nix, denn es hat schon den Vortragenden bezahlt! Sie denken wieder richtig, der schickt Sie aber zu Herrn Lindner!

71 Volltreffer. Hier ist sie!


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