Anorganische Backhilfsmittel

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1 Universität Regensburg Institut für Anorganische Chemie Lehrstuhl Prof. Dr. A. Pfitzner Demonstrationsvorträge im Wintersemester 2010/ Betreuung: Dr. M. Andratschke Referenten: Manuela Hofbeck, Claudia Bräundl 1. Allgemeines 1.1 Backtriebmittel Anorganische Backhilfsmittel Backtriebmittel sind Zusatzstoffe, die zur Teigauflockerung gebraucht werden. Sie bilden Gase, wie Kohlenstoffdioxid (CO2), die im Teig kleine Bläschen bilden und so das Volumen des Teiges vergrößern. Somit wird der Teig aufgelockert und besser genießbar gemacht. Allgemeines Wirkprinzip: Backtriebmittel + Säure + Wärme + Wasser Gase (CO2, evtl. Ammoniak) + Nebenprodukte Einteilung: Backtriebmittel lassen sich in organische (z. B. Backhefen und Alkohol) und anorganische Backtriebmittel (z. B. Natron, Pottasche und Hirschhornsalz) einteilen. [1] 1.2 Lehrplanbezug Das Thema anorganische Backhilfsmittel befindet sich nicht explizit im Lehrplan der Realschule. Allerdings hat es einen direkten Bezug zur Lebenswelt, da diese Stoffe für Gebäck und Kuchen verwendet werden, die die Kinder verzehren. Die Materialien stammen nicht aus dem Labor, sondern aus dem Supermarkt. Dieser hohe Alltagsbezug schafft bei den Schülern Motivation und besseres Verständnis für die Problematik. Wenn die Möglichkeit besteht, kann dieses Thema auch mit einem Besuch einer Konditorei verknüpft werden. [2] 2. Untersuchung von drei anorganischen Triebmitteln 2.1 Pottasche Geschichtliches Der alltägliche Name des geruchsneutralen Backtriebmittels stammt von seiner früheren Herstellungsmethode: Holzasche wurde in großen Bottichen mit Siebböden mit Wasser ausgewaschen und anschließend in Pötten (Töpfen) eingedampft. [3] Bestandteile Das Backtriebmittel Pottasche besteht aus Kaliumcarbonat (K2CO3). 1

2 2.1.3 Verwendung: Triebmittel für Flachgebäck, da es den Teig nicht in die Höhe, sondern in die Breite treibt. [3] Versuch: Nachweis der Gasentwicklung [4, 5] - 2 Petrischalen - Pottasche (K2CO3) - Overheadprojektor - verdünnte Salzsäure (HCl) - 1 Spatel - destilliertes Wasser - 2 Pipetten Auf dem Overheadprojektor werden zwei Petrischalen gestellt. In jede von ihnen werden zwei Spatelspitzen voll Pottasche gegeben. Zu einer Petrischale gibt man destilliertes Wasser (Schale 1), zur anderen verdünnte Salzsäure (Schale 2). Schale 1 mit Pottasche und Wasser: Schale 2 mit Pottasche und Salzsäure: keine Reaktion Gasentwicklung (Schaumbildung) Pottasche setzt erst bei Säurezugabe Kohlenstoffdioxid (CO2) frei. Reaktionsgleichung: K2CO3 + 2 H + 2 K + + H2O + CO2 In der Pottasche sind keine Säureträger enthalten. Sie werden erst durch Honig als Backzutat dem Teig zugegeben, da Honig z. B. Gluconsäure und Essigsäure enthält. Durch diese Säuren wird Kohlenstoffdioxid freigesetzt. [6] 2.2 Hirschhornsalz Geschichtliches Es ist ein Irrglaube, dass Hirschhornsalz aus Hirschgeweihen stammt. Man gewann es aus tierischen Bestandteilen, wie Knochen, Horn, Leder oder Klauen. Heutzutage wird es hingegen chemisch hergestellt. [7] Bestandteile Das Hirschhornsalz besteht hauptsächlich aus Ammoniumhydrogencarbonat (NH4HCO3), desweiteren aus Ammoniumcarbonat ((NH4)2CO3) und Ammoniumcarbamat (NH4CO2NH2) Verwendung: Ammoniumhydrogencarbonat lockert flaches Gebäck, wie Spekulatius, Lebkuchen oder Mürbeteig, auf und treibt den Teig in die Breite statt in die Höhe. Verwendung findet es derzeit vor allem in der Weihnachtsbäckerei. [7] 2

3 2.2.4 Versuch: Nachweis von Ammoniak [4] - Reagenzglas - Hirschhornsalz - Bunsenbrenner - destilliertes Wasser - Indikatorpapier - Pinzette - Spatel - Reagenzglasklammer Nach Zugabe einer Spatelspitze voll Hirschhornsalz in ein Reagenzglas wird es über der Bunsenbrennerflamme erhitzt. Im Folgenden wird ein mit destilliertem Wasser angefeuchtetes ph-papier an die Öffnung des Reagenzglases gehalten. Es ist ein stechender Geruch wahrnehmbar. Gleichzeitig zeigt das Indikatorpapier eine Blaufärbung. Zudem kann an der oberen Hälfte des Reagenzglases kondensiertes Wasser beobachtet werden. Durch die Hitze zerfallen Ammoniumhydrogencarbonat, Ammoniumcarbonat und Ammoniumcarbamat in folgende Bestandteile: NH4HCO3 NH3 + CO2 + H2O (NH4)2CO3 2 NH3 + CO2 + H2O NH4CO2NH2 2 NH3 + CO2 Der stechende Geruch und die Blaufärbung des Indikatorpapiers werden durch das entstandene Ammoniak bzw. dessen Reaktion mit dem Wasser am Indikatorpapier, durch die Hydroxidionen gebildet werden (NH3 + H2O NH4 + + OH - [8]), verursacht. 2.3 Backpulver Geschichtliches 1856 ließ sich Eben Norton Horsford, ein Schüler von J. v. Liebig, ein Backpulver mit Hydrogenphosphat patentieren. Ab 1868 setzte sich auch Liebig mit der Herstellung von Backpulver als Ersatz für Hefe auseinander, da in Ostpreußen eine Hungersnot ausgebrochen war. Die verfeinerte Mischung enthielt phosphorsauren Kalk, doppeltkohlensaures Natron und Chloralkalien [9] entwickelte August Adolph Oetker sein Backpulver Backin, dessen Bestandteile bis heute unverändert blieben. [9] Bestandteile Backpulver ist im Vergleich zu den anderen Backtriebmitteln am häufigsten in der Küche vorzufinden. Neben dem Hauptbestandteil Natriumhydrogencarbonat (NaHCO3) sind auch saure Salze (z. B. Natrium- oder Calciumsalze der Phosphorsäure) und Stärke darin zu finden. [10] 3

4 2.3.3 Verwendung: Backpulver lässt den Teig in die Höhe gehen, sorgt aber auch für eine lockere Konsistenz. Verglichen zur Hefe ist es zeitsparender, denn die Chemikalien arbeiten sehr viel schneller als die Bakterien und Pilze im Hefeteig. [11] Versuch: Nachweis von Stärke [12] - Reagenzglas - Backpulver - Spatel - destilliertes Wasser - Pipetten - Iod-Lösung Eine Spatelspitze voll Backpulver wird in ein Reagenzglas gegeben und mit destilliertem Wasser gelöst. Darauffolgend gibt man einige Tropfen Iod-Lösung hinzu. Die Lösung färbt sich blau. Iod bildet mit Stärke in wässriger Lösung eine blaugefärbte Einschlussverbindung Versuch: Verlöschende Flamme [4, 13] - Kerze - Backpulver - Streichhölzer - Wasser - Wasserglas - Küchenmesser - Pipette Die Kerze wird mit dem Messer soweit gekürzt, dass sie beim Hineinstellen an das obere Ende des Glases reicht. Danach wird die Kerze angezündet und mit dem geschmolzenen Wachs am Glasboden befestigt. Anschließend wird sie wieder ausgepustet. Das Backpulver wird am Boden des Glases verteilt und die Kerze wieder angezündet. Zuletzt wird Wasser zugegeben. Die Flamme flackert zunächst und geht dann aus. Die Flamme benötigt zum Brennen Sauerstoff. Gewöhnlich reicht der Anteil in der Luft dafür aus. Das bei der Reaktion von Wasser und Backpulver entstehende Gas Kohlenstoffdioxid verdrängt den Sauerstoff im Glas, da Kohlenstoffdioxid schwerer als Luft ist. Das Gas erstickt die Flamme. Reaktionsgleichung: NaHCO3 + H + Na + + H2O + CO2 4

5 2.3.6 Versuch: Nachweis des Säureträgers (Phosphat) [5, 14] - Reagenzglas - Backpulver - Spatel - destilliertes Wasser - Bunsenbrenner - Ammoniummolybdat-Lösung ((NH4)2MoO4) - Reagenzglasklammer - konzentrierte Salpetersäure (HNO3) In das Reagenzglas wird eine Spatelspitze voll Backpulver gegeben und destilliertes Wasser wird zugefügt. Außerdem gibt man konzentrierte Salpetersäure und einen Überschuss an gesättigter Ammoniummolybdat-Lösung hinzu. Zuletzt hält man die Lösung über die Bunsenbrennerflamme. Die Lösung färbt sich gelb und es entsteht ein gelber Niederschlag. Durch den gelben Niederschlag wird klar, dass Phosphat im Backpulver enthalten ist. Reaktionsgleichung: HPO H NH MoO4 2- (NH4)3[P(Mo3O10)4] + 12 H2O Fazit: Auch wenn Pottasche, Hirschhornsalz und Backpulver zu den anorganischen Backtriebmitteln gehören, weisen sie unterschiedliche Eigenschaften auf. Somit finden sich auch verschiedene Verwendungen in der Küche. 3. Literatur [1] (Stand: ) [2] b43 (Stand: ) d84d027d (Stand: ) c20597f94 (Stand: ) [3] (Stand: ) [4] G. Schwedt: Noch mehr Experimente mit Supermarktprodukten, Wiley-VCH GmbH & CO KGaA, Weinheim, 2003, S. 84, 86, 162, 163 [5] G. Jander, E. Blasius: Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie, 10. Auflage, S. Hirzel-Verlag, Leipzig, 1973, S. 208, 211 [6] E. Zander, A. Koch, A. Maurizio: Der Honig: Herkunft, Gewinnung, Eigenschaften und Untersuchung des Honigs, Ulmer, 1975, S. 102 [7] (Stand: ) [8] (Stand: ) [9] G. Schwedt: Experimente mit Supermarktprodukten, Wiley-VCH, Weinheim, 2001, S. 28 [10] G. Eisenbrand, P. Schreier: RÖMPP Lexikon Lebensmittelchemie, G. Thieme-Verlag, Stuttgart, New York, 1995, S. 89, 90 [11] (Stand: ) [12] (Stand: ) [13] H. Keune, H. Boeck: Chemische Schulexperimente, Band 3, Anorganische Chemie, zweiter Teil, Verlag Harri Deutsch, Thun, Franktfurt am Main, 1978, S [14] H. Blitz, W. Klemm, W. Fischer: Experimentelle Einführung in die Anorganische Chemie, 72. Auflage, W. de Gruyter-Verlag, Berlin, New York, 1982, S. 76, 77 5