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AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Praktische Lebensmittelchemie für Schülerübungen.

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2 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Praktische Lebensmittelchemie für Schülerübungen

3 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Chemie ist zu nichts nutze: Benjamin Kiesewetter, ein Schüler aus Berlin, argumentierte 1996, 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...

4 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Widersprüche Weißer Zucker ist ungesund = Chemie. Auto fliegt bei Glatteis aus der Kurve = Unfall. Dabei platzt der Benzin- tank = Chemieunfall. kein Physikunfall! Hast Du nicht etwas, damit der Obstsalat nicht braun wird? Die Wurst ist doch kaputt, die sieht so braun aus. Brauner Zucker ist gesund = Biologie. Ich mag keine Chemie in der Nahrung. Diese Widersprüche lassen sich nicht mit noch mehr fachwissenschaftlicher Chemie aus der Welt schaffen!

5 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Verbände Mrd Mrd Unternehmen Beschäftigte Umsatz

6 1. Gründe für Lebensmittelchemie im Unterricht

7 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

8 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Didaktische Regeln Comenius, um 1650: wir lernen am besten... bekannt neu nahfern einfachkompliziert leichtschwierig konkretabstrakt vonzu

9 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Didaktiker sagen: 1.Experimente mit Lebensmitteln besitzen zwangsweise Alltagsorientierung. 2.Zusammen mit der Produktorientierung ergibt sich ein hohes Potential an Eigentätigkeit für Schüler. 3.Schüler erhalten ein realitätsnäheres Bild der Chemie vermittelt. 4.Themen eignen sich gut für die Vorbereitung einer umfassenden Fachstruktur (i.S. des Entfaltungs- modells).

10 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Lehrer sagen: 1.Lebensmittel sind billige und 2.ungefährliche Chemikalien. 3.Das prädestiniert sie für Schülerübungen auch mit großen Klassen. 4.Kann man im Chemiesaal hergestellte Produkte essen?

11 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Schüler sagen: 1.Endlich machen wir `mal etwas sinnvolles. 2.Fein, dass man das auch essen kann.

12 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Lebensmittelchemische Experimente alt: Analytikneu: Produktion immer. durchgehend bei Objekt und Methode immer möglich nur Lebensmittel als Chemikalien meist einfach, bekannte Fertigkeiten ja nur Objekt, nicht die Methode Alltags- orientierung eingeschränkt, oft schwierig Eigentätigkeit z.T. teuer und gefährlich Reagenzien schwierig, erfordert viel Betreuung Organisation jainteressant nicht immersinnvoll immer nein.essen?

13 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Schüler und Analytik 1. Fragestellung, Problem, Lehrplanbezug Legende: SchülerorientierungFachsystematische OrientierungSchwierigkeitsgrad 2. Analyse: Entfernen von Störstoffen Konzentrieren des Analyten Nachweisreaktion 3. Interpretation

14 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Schüler und Produktion 1. Aufgabe, Problem, Alltagsbezug Legende: SchülerorientierungFachsystematische OrientierungSchwierigkeitsgrad 2. Produktion: Auswahl von Zutaten Zubereitung Portionierung, Verpackung 3. Konsum

15 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Also wenn das Chemie ist – - solche Chemie hätte mir auch gefallen. Eltern sagen:

16 2. Beispiele für die theoretische Behandlung im Unterricht

17 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Das Centritherm-Verfahren C: Austritt des Alkohol – Wasserdampf-Gemisches A: Austritt von Bierkonzentrat B: Einlass von Bier D: Einlass von Heizdampf E: Auslass von Heizdampf- kondensat

18 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Ottakringer Null komma Josef

19 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Projekt Bier MalzschrotBrauwasser Vorderwürze +T TreberNachguss Treber Hopfen Protein, Öle Ausschlag- würze filtern WürzeHopfentreber Hefe Gärung Nachgärung Jungbier Bier Trub Bier Würze Entcarbonatisierung CO 2 Destillation Ethanol, H 2 O alkoholfreies Bier H2OH2OCO 2 Recarbonatisierung Würze Bier andere Fächer marktreifes Produkt

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

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

22 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Zutatendeklarationen 3 Molkenerzeugnis Pflanzenöl gehärtet Butterreinfett Getrocknetes Eiweiß Aroma

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

24 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Ananas-Aromakomposition Andrea 4 Nr.NameVKVK Bezugsquelle 1.Allylhexanoat, T, F1mLAldrich W DM 32.50/10mL 2.Methyl-(3-methylthiopropanoat), F1 Tr. ** Aldrich W DM 32.50/10mL 3.Ethylbutanoat25 Tr.selbst herstellbar 4.Ethylhexanoat, Xi11 Tr.selbst herstellbar 5.3-Methylbutylethanoat, F, Xi18 Tr.selbst herstellbar 6.Ethylethanoat, F8 Tr.selbst herstellbar 7.Ethyl-2-methylbutanoat, F19 Tr.selbst herstellbar 8.Ethylpropanoat, F18 T.selbst herstellbar 9.4-Hydroxyhexansäurelacton, Xi, F4 Tr.Aldrich W DM 32.50/10mL 10.3-Hydroxy-2-methyl-4-pyron, XnGr. Spatelsp.Fluka DM 38.40/25g 11.Vanillin, XnGr. Spatelsp.Merck DM 28.90/100g 12.2,5-Dimethyl-4-hydroxy-3(2H)-furanon (=Furaneol) Kl. Spatelsp.Aldrich W DM 32.50/10mL 13.Orangenöl, süß13 Tr.Apotheke, DM 5/5mL 14.Ethanol 96%, F6mLApotheken, DM 108,75/1000mL 15.Propylenglycol4mLApotheken, DM 14.00/250mL

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

26 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Woher stammt natürliches Aroma Erdbeere? A: aus SchimmelB: 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 100-Euro-Frage: Genau! Sie können heute mit dem Taxi heim!

27 3. Beispiele für die praktische Behandlung im Unterricht

28 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Brausepulver analysieren Farbige Körnchen: Farbstoff Weisse Pulver: Hydrogen- carbonat Aroma auf Maltodextrin Süßstoff Große Kristalle: Zitronensäure Saccharose

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

30 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?

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

32 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Die 1000-Euro-Frage. Welche Wurst (alle drei: Göttinger) ist frisch? A B C D: alle drei? Sie sehen richtig, Antwort ist aber falsch. Sie denken falsch, Antwort ist aber richtig. Sie sehen falsch, Antwort ist auch falsch. Kann schon sein.

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

34 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

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

36 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Bonbon-Technologie: Schlangenkochmaschine 4 Zulauf Zuckerlösung 28 Bonbonstrang auf gefettetem und temp. Stahlband 15,16 Dosiereinrich- tungen 11 Vakuum 14 Inlinemischer 9 Dampfaustritt

37 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Kochtemperatur reine Sac-Lösung Trockenmasseanteil 100,2 °C10 % 101,8 °C50 % 113,3 °C85 % 137,7 °C98 %

38 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Wir essen gern Eis...

39 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.

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

41 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Ein 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 380ml 50ml 36g 2P. 0,7g 16g 2g 10g 50g Inulin (Fibruline) Brennwert in kJ/100g = 48%

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

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

44 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Was stabilisieren Stabilisatoren? Konsistenz (Eiskrem tropft nicht) Feuchtigkeitsgehalt (kleine Kristalle) Emulsionen (Fetttröpfchen in Wasser) Luftblasen in Flüssigkeit (üb.Gelbildung) 1 Mundgefühl (sahnig trotz wenig Fett) 2

45 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Stabilisatoren in Eiskrem Johannisbrotkernmehl (Ceratonia)E410 Guarkernmehl (Cyamopsis)E412 Carrageen (Rotalgen, Rhodophyceae)E407 Alginat (Braunalgen, Phaeophyceae) E400- Pektin (Obsttrester)E440 Gelatine (Schweineschwarten) --- Na-Carboxymethylcellulose (modif. Cellulose) E460- Flunder-AFP (Fisch)

46 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! t

47 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Am Rande: Fettersatzstoffe Auf Basis von Kohlenhydraten: 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)

48 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth 1 UEinheit 2 Seiten Aufbereitung von Inhalten 22 Publikationen 26 Bücher 16 URL 8 Firmen ca Seiten C. Melcher R. Bruischütz M. Neugebauer ca. 350 Seiten 2 Übers. 3 Rezepte 10 Seiten

49 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Noch ein Rezept aus der Chemie Zutaten für 500g Fruchtgummi Himbeere: Invertzucker Zucker Gelatine Wasser Äpfelsäure Himbeeraroma Lebensmittelfarbe 175g 140g 50g 135ml 10g 35Tr. 5Tr.

50 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Fruchtgummiproduktion nach Altersstufen Schr.Aktivität9a13a17a 1.Zutaten abwiegen Invertzucker herstellen Gelatine schmelzen (70°C) Zuckerlösung eindampfen (115°C) Invertz., Gelatine, Zuckerl. mischen Aroma, Säure, Farbstoff dosieren Abdrücke im Stärkebett vorbereiten Gießen Herausnehmen und putzen Stärkebetten pflegen.--+

51 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Technologische Problemstellung 1.Das Produkt muss wirklich gummiartige Konsistenz haben und behalten. 2.Wie formt man eine flüssige, gummiartige, stark klebende Masse?

52 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

53 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Produkte

54 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Manuelle Kunstwerke

55 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Die 1000-Euro-Frage. Wonach schmecken die grünen Haribo-Gummibärchen? A: nach Kiwi C: nach Erdbeere B: nach Apfel D: nach Waldmeister Sie kommen ja nicht einmal über die 100 Euro hinaus, wie wollen Sie da Millionär werden? Nö! Stimmt seit 2007 nicht mehr! Umlernen! Stimmt auch nich! Is doch keine Brause! Stimmt mittlerweile! Apfel wurde 2007 eingeführt!

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

57 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Konsum

58 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Vorteile 1.Schmecken gut. 2.Alltagsrelevanz 1 3.Produktorientierung 2 4.Nachhaltigkeit 3 5.Selbsttätigkeit 4 6.Mehrwert: fachüber- greifende Inhalte.

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

60 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Gummibären-Forschungsthemen Universität Bonn, Psychologisches Institut: Einfluss der Tütenzugehörigkeit auf das Sozialverhalten Farbensehen bei Gummibärchen Evolutionspsychologie des Bärchens Gummibärenträume Implizites Gedächtnis bei Gummibärchen Zur Tiefenpsychologie des Gummibären Parapsychologische Phänomene bei Gummibären Bedeutung der Gummibären für den Homo sapiens erectus Gummibären, Behinderung und Integration Nähe und Distanz bei Gummibärchen

61 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Zusammenfassung Lebensmittelthemen lassen sich realisieren auf allen Altersstufen des Chemieunterrichtes, mit geringem materiellem Aufwand, als mehrtägige, fachübergreifende Projekte, als Einzelversuche, zu Lehrzwecken (Unterricht) oder zu Unterhaltungszwecken (Schulfeiern).

62 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Dank Christine Melcher (1995) Stabilisatoren, LA Realschule M/C Andrea Riedel (1996) Aromakomposition, LA Grundschule C Bertram Freundl (1997) Aromengewinnung, LA Realschule B/C Regina Bruischütz (1997) Eiskrem, LA Realschule M/C Maria Neugebauer (1999) Fettersatzstoffe, LA Realschule M/C Katja Neuner (2004) Gelatineersatz, LA Gymnasium B/C Monika Horn (immer) alles, CTA.

63 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Chemie ist, wenn es... kracht stinkt und gut schmeckt, Also: wenn es Spaß macht.

64 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Die Euro-Frage! Wer zahlt das Preisgeld aus? A: KultusministeriumB: Herr Ackermann C: PräsidentD: der Kursleiter Sie denken richtig, die schicken Sie aber zur BayernLB! Sie denken zwar richtig, hilft aber nix, denn der hat schon den S83 bezahlt und ist jetzt pleite! Sie denken wieder richtig, der Arme verdient aber selber nix mehr!

65 Volltreffer. Hier ist sie!


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