Prinzipien der Lebensmittelherstellung Lebensmittelverarbeitung im Haushalt

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1 1 Prinzipien der Lebensmittelherstellung und Lebensmittelverarbeitung im Haushalt Milan Kraitr, Jan Hrdlička Empfohlene Jahrgangsstufe Zeitrahmen Themeneinheit Klasse Min. Lernziele und Kompetenzentwicklung Die Schülerinnen und Schüler arbeiten nach vorgegebenen Anweisungen. Sie lernen manche Möglichkeiten der Lebensmittelverarbeitung im Haushalt kennen. Die Schülerinnen und Schüler formulieren Schlussfolgerungen über die Veränderungen, die bei der Lebensmittelverarbeitung entstehen. Fächerübergreifende Beziehungen Chemie Mischungen von Chemikalien, Emulsionen, Trennen von festen und flüssigen Phasen Filtration, Nachweis von Stärke durch die Jodprobe, Polymere Informatik Informationsrecherche

2 2 D Familie und Haushalt D 3 Theoretische Einführung Lebensmittel stellen das notwendige Basisbedürfnis des Menschen dar. Verschiedene Materialien natürlicher, pflanzlicher und tierischer Herkunft können als Lebensmittel genützt werden. Sie haben jeweils eine sehr unterschiedliche chemische Zusammensetzung und physikalische Eigenschaften. Heutzutage kaufen die Verbraucher ihre Lebensmittel meistens im Geschäft. Manche Lebensmittel (Früchte, manche Gemüsesorten) können roh, das heißt ohne Verarbeitung konsumiert werden. Die meisten Lebensmittel müssen aber vor dem Konsum verarbeitet werden. Viele Lebensmittel werden industriell hergestellt, sodass sie zum Verbraucher nach einer ganzen Reihe von komplizierten Verarbeitungsprozessen gelangen. So können ihre chemische Zusammensetzung, physikalischen Eigenschaften und Ernährungswerte (Verdaulichkeit usw.) verändert werden. In der Lebensmittelindustrie, aber auch im menschlichen Organismus selbst, werden verschiedene Hilfsmittel angewendet. Wir sprechen von Enzymen, die entweder durch Mikroorganismen oder durch den menschlichen Körper produziert werden. Ein Teil der industriell hergestellten Lebensmittel wird ohne weitere Verarbeitung bzw. nur mit minimaler Verarbeitung (Erwärmen usw.) konsumiert. Die Lebensmittelhaltbarkeit spielt eine große Rolle. Deswegen wird ein Teil der Lebensmittelprodukte konserviert. Im Haushalt werden außer Industrieprodukten und Halbfertigprodukten auch unverarbeitete Lebensmittel natürlicher Herkunft (Kartoffel, Gemüse, Fisch, Eier, usw.) oder nur minimal verarbeitete Lebensmittel ( frische Lebensmittel, z.b. Fleisch) verwendet. Heutzutage werden in jedem Haushalt auch mehr oder weniger konservierte Lebensmittel mit verlängerter Haltbarkeit konsumiert. Dazu gehören auch Tiefkühlprodukte, deren Ernährungswerte den Ernährungswerten frischer Lebensmittel ähnlich sind. In Geschäften bekommt man auch Fertigmahlzeiten, die so wie zu Hause vorbereitet werden. Mahlzeitvorbereitung im Haushalt folgt den gleichen Prinzipien wie die Industrieabläufe in der Lebensmittelindustrie. Durch relativ einfache und leicht zugängliche Anlagen und Abläufe (z.b. Erwärmen) wird eine Reihe von komplizierten chemischen und physikalischen Rohstoffveränderungen erzielt. Durch Kochen wird meistens eine bessere Verdaulichkeit und ein besserer Geschmack erzielt. Die von uns vorgeschlagenen Aufgaben sind für Schülerinnen und Schüler ab der siebten Klasse geeignet. Es werden weder fundierte Chemie- oder Physikkenntnisse noch spezielle Ausrüstung benötigt. Den Schülerinnen und Schülern werden einfache und handelsübliche Mittel und Lebensmittel reichen. Die Aufgaben können in üblichen Schulklassen durchgeführt werden. Für einen Teil der vorgeschlagenen Aufgaben brauchen die Schülerinnen und Schüler eine beliebige Hitzequelle (einen elektrischen Kocher bzw. einen Gaskocher).

3 D 3.1 Prinzipien der Lebensmittelherstellung und Lebensmittelverarbeitung im Haushalt 3 Methodischer Teil für Lehrerinnen und Lehrer Themenziele Das Ziel ist es anhand von einzelnen Aufgaben die Prozesse zu zeigen, die bei der Lebensmittelverarbeitung zur Geltung kommen sowie deren Einfluss auf das resultierende Aussehen und die Eigenschaften der Mahlzeit. Die Grundbestandteile der Nahrung Die Nahrungsmittel bestehen aus drei Gruppen von Basisbestandteilen: Kohlenhydraten (Sacchariden), Eiweiß (Proteinen) und Fetten (Lipiden). Die Kohlenhydrate stellen eine prompte Energiequelle dar, wobei in den Fetten die Energie teilweise gespeichert wird. Die Proteine dienen als Rohstoff zum Aufbau und zur Regeneration des Organismus. Alle drei Gruppen der Grundbestandteile sind für den menschlichen Körper unerlässlich und sollten in einem ausgeglichenen Verhältnis konsumiert werden. Weitere Bestandteile der Nahrungsmittel sind Vitamine und Mineralstoffe. Kohlenhydrate (Saccharide) stellen die meistverbreitete Nahrungskomponente dar. Sie sind fast ausschließlich pflanzlicher Herkunft. Weniger oft (z.b. in Früchten) finden wir in Nahrungsmitteln einfache Kohlenhydrate mit kleinen, auf andere Saccharide unteilbaren Molekülen. Öfter finden wir aber Kohlenhydrate, die aus mehreren Einheiten einfachen Zuckers bestehen. (Der übliche Zucker Saccharose ist ein aus zwei einfachen Sacchariden bestehendes Disaccharid. Kohlenhydrate mit einer größeren Zahl an Zuckereinheiten werden Polysaccharide genannt. Diese sind meistens nicht im Wasser löslich.) Das für die Ernährung wichtigste Polysaccharid ist die Stärke, die sich im Getreide und im Mehl befindet. Die Stärke ist ein Glucose-Polymer. Das in der Natur meistverbreitete Polysaccharid ist ein fadenförmiges Glucose-Polymer, dessen Molekulargewicht größer ist als das Molekulargewicht in der Stärke. Cellulose stellt einen Baustein aller Pflanzen dar, ist aber für den Menschen unverdaulich. Cellulose ist aber als sog. Ballaststoff in der Nahrung sehr wichtig, da sie die Verdauungsprozesse positiv beeinflusst. Proteine sind auch Stoffe mit einem großen Molekül. Es sind Polymere von sog. Aminosäuren. Sie sind von vielen verschiedenen Aminosäuren aufgebaut und stellen eine sehr vielseitige Gruppe von natürlichen Stoffen dar. Die Proteine sind hauptsächlich tierischer Herkunft. Sie stellen die Bausteine von Fleisch dar, sie sind aber auch in Milch, Eiern usw. enthalten. Nur eine Minderzahl von Proteinen ist im Wasser löslich. Fette sind von sog. Fettsäuren abgeleitet, die aus Ketten von Kohlenstoffatomen bestehen. In verschiedenem Maße finden wir sie in Nahrungsmitteln tierischer und pflanzlicher Herkunft. Außer im tierischen Fettgewebe, wo der Gehalt von Fetten fast 100 Prozent aufweist, und in den Samen mancher Pflanzen, die fast ausschließlich aus Fetten bestehen, finden wir sie neben Proteinen und Kohlenhydraten in der Trockenmasse vieler Nahrungsmittel (die Mehrheit der Nahrungsmittel besteht aus Wasser).

4 4 D Familie und Haushalt D 3 Hinweise und Lösungen Hinweise und Lösungen Für jede Nahrungsgruppe haben wir bestimmte Modellaufgaben zur Veranschaulichung von Prinzipien der Lebensmittelherstellung und ihrer Verarbeitung im Haushalt gewählt. Es geht um einfache und materiell nicht aufwendige Aufgaben. Manche nehmen nur ein paar Minuten in Anspruch, für andere benötigt man 1 bis 2 Unterrichtsstunden. Es gibt auch solche, die als Hausaufgabe erteilt werden können. Jedes Experiment veranschaulicht eine der wichtigen Eigenschaften oder eine der Verarbeitungsarten der gewählten Nahrungsmittel. Die Schülerinnen und Schüler können die Produkte einzelner Experimente sensorisch, d.h. durch Probieren, beurteilen. Kohlenhydrate Das Brotbacken wird in mehreren Phasen veranschaulicht. Der Teig wird mit dem sog. Anstellgut (eine Mischung vom Mehl, Zucker und Hefe) vorbereitet. Diesen Teig vermischen wir mit Mehl und Wasser und lassen ihn gehen. Es findet alkoholische Gärung statt, ein Prozess, bei dem Kohlenstoffdioxidblasen entstehen, sodass das Teigvolumen zunimmt. Falls wir dieses Experiment mit der Klasse durchführen, ist es besser, mit kleineren Zutatenmengen zu arbeiten und aus dem Teig in einem Topf oder einer Pfanne Plätzchen zu machen. (Wenn wir keine Teflonpfanne zur Verfügung haben, müssen wir ein wenig Fett verwenden.) Unabhängig davon, ob das Experiment in der Klasse oder als Hausaufgabe durchgeführt wird, wählen wir für unser Brot die Form eines dicken Plätzchens das größenmässig der Größe unserer Pfanne entsprechen wird. Die dünne Teigschicht wird schneller durchgebacken. Wenn sich eine Kruste bildet, ist es ein Zeichen dafür, dass der Teig durchgebacken ist. Dabei werden die Stärkemoleküle dextriniert, d.h. in sog. Dextrine aufgespaltet. So entsteht teilweise abgebaute (depolymerisierte) Stärke, d.h. ein Glucose-Polymer aus kleineren Molekülen. Auf diesem Modellbrot können wir auch braune Flecken beobachten, die ein Modell der Brotkruste des im Ofen gebackenen Brotes darstellen. (Im Ofen wird das Brot nicht umgedreht, sodass die gesamte obere Seite die Kruste bildet.) Es verlaufen zahlreiche andere Prozesse, z.b. sog. Proteindenaturierung und chemische Reaktionen zwischen Proteinen und Kohlenhydraten, die der Kruste ihre typische Farbe, ihren Geruch und Geschmack verleihen. Die Produkte dieses Experimentes, das ungefähr eine Unterrichtsstunde in Anspruch nimmt, können gegessen werden. Vorbereitung von trockener Mehlschwitze stellt ein Modell der Herstellung von Dextrin ( lösliche Stärke ) dar. Mehlschwitze ist ein sehr gutes Mittel, um Mahlzeiten zu binden und ihnen mehr Geschmack zu verleihen. Dextrinierung wird hier durch ein vorsichtiges Braten von Mehl oder Stärke erzielt. Für dieses Experiment reicht völlig ein Esslöffel Mehl, wobei das Mehl umgerührt werden muss (z.b. mit einem Kochlöffel). Die auf diese Weise entstandene Mehlschwitze hat im Vergleich zu den ursprünglichen Zutaten eine andere Farbe und einen veränderten Geruch und Geschmack. Ein ähnliches Experiment können wir mir Kartoffelstärke durchführen. In diesem Fall können wir das Ausmaß der Dextrinierung, d.h. das Ausmaß der Verkleinerung der Stärkemoleküle (abhängig von der Temperatur und der Zeit des Bratens) durch ein einfaches Experiment mit einer Jodlösung feststellen, wobei

5 5Hinweise und Lösungen D 3.1 Prinzipien der Lebensmittelherstellung und Lebensmittelverarbeitung im Haushalt sich diese unterschiedlich verfärbt. Die nicht abgebaute Stärke ist sattblau, die Dextrine sind violett verfärbt, aber diese Verfärbung ist im Unterschied zu der ursprünglichen Farbe nicht stabil. Zeitlich noch weniger aufwendig ist das Karamellisieren von Zucker (das ein Modell der Karamellherstellung für Süßigkeiten und die sog. Zuckerkülor, dem braunen Lebensmittelfarbstoff, darstellt). Beim Karamellisieren wird Kristallzucker vorsichtig auf 200 Grad C erwärmt. (Es genügt eine kleine Zuckermenge auf einem Esslöffel zu erwärmen.) Es verlaufen komplizierte, mit der Teilzerlegung vom Zucker zusammenhängende Prozesse. Das Produkt ist braun und riecht sehr gut. Nach Abkühlen können wir es probieren. Abb. 1 Vergleich der Stärkefarbe (links) und Verfärbung von Dextrinen (rechts). In den Prüfgläsern sind die Ergebnisse mit der Jodlösung sichtbar. Die alkoholische Gärung einer Zuckerlösung stellt ein vereinfachtes Model der Gewinnung von Alkoholgetränken dar. Gleichzeitig kann eine der möglichen Arten der Konservierung demonstriert werden. Der Zucker wird im lauwarmen Wasser gelöst und die Lösung wird in zwei Hälften geteilt. In die zweite Hälfte wird ein Stück Hefe gegeben, gut umgerührt und in einen verschlossenen (am besten mit einem Gärstopfen ausgestatteten) Behälter gegossen. Nach einer Weile bilden sich Kohlenstoffdioxidblasen, da neben Ethanol auch Kohlenstoffdioxid als Produkt der alkoholischen Gärung entsteht. In die zweite Hälfte der Zuckerlösung wird Benzoesäure (oder das leichter zugängliche Borax) zugefügt. Bei der Benzoesäure handelt es sich um ein klassisches Konservierungsmittel, das der Eliminierung der für den Lebensmittelverderb verantwortlichen Mikroorganismen dient. In diesem Fall geht es uns aber nicht um die Konservierung der Zuckerlösung, sondern die Inhibierung (d.h. Hemmung) der nützlichen Hefe. Nach Umrühren fügen wir wieder ein Stück Hefe zu. Da die Gärung durch den Konservierungsstoff gehemmt wird, findet sie nicht statt.

6 6 D Familie und Haushalt D 3 Hinweise und Lösungen Abb. 2 Hilfsmittel für Quark-herstellung und das fertige Produkt. Proteine Der Quark besteht hauptsächlich aus dem Milcheiweiß Casein. Falls der Quark aus Vollmilch hergestellt wird, enthält er auch Fette. Das Herstellungsprinzip besteht aus Ausfällung von lösbaren Milchproteinen durch Gärung. Die industriell verwendeten Milchsäurebakterien können z.b. durch Essig ersetzt werden. Der Quark gerinnt augenblicklich. Er muss von der Molke abgefiltert werden und danach kann man ihn essen. Das Gluten stellt einen wichtigen Bestandteil vieler Mehlsorten dar. Vor allem wird es aber im Zusammenhang mit Weizen, Roggen und Gerste erwähnt. Das Gluten ist ein Protein, das die Fähigkeit hat, den Teig zu kleben, sodass er nach dem Backen gut zusammenhält. Diese Eigenschaft ist vor allem im Vergleich mit den glutenfreien Mehlsorten merkbar. Die Glutenunverträglichkeit, auch Zöliakie genannt, wird heutzutage bei einem Prozent der europäischen Bevölkerung diagnostiziert. Die Proteindenaturierung stellt einen Prozess dar, bei dem sich die Struktur und die physikalischen Eigenschaften der Proteine verändern. Das einfachste Beispiel dafür ist das Kochen von Eiern. Beim Kochen kommt es zur Phasenveränderung vom Eidotter und Eiklar. Je nachdem, wie lange das Ei gekocht wird, wird es entweder weich- oder hartgekocht. Bei weichgekochten Eiern gerinnt nur das Eiklar, bei hartgekochten Eiern gerinnen das Eidotter und das Eiklar. Ein anderes Beispiel der Proteindenaturierung ist das Kochen vom Fleisch. Das Fleisch besteht hauptsächlich aus unlöslichem fadenförmigen Proteingewebe. Beim Kochen entsteht eine Brühe, die die löslichen Produkte des Teilabbaus der fettigen Proteine enthält. Ein Teil dieser Proteine bildet den Schaum, der auf der Oberfläche beim Kochen entsteht. Außerdem enthält diese Brühe den löslichen Teil des Fleisches und das unlösliche Fett. Beim Kochen verlaufen im Fleisch komplexe chemische Vorgänge, die für die Farben- und Strukturveränderungen des Fleisches verantwortlich sind. Das Fleisch wird weicher, verändert den Geschmack und wird für den Menschen verdaulich. Mit dem Fleisch können auch Stücke vom Suppengrün (Sellerie ist besonders geeignet) gekocht werden. Hier können weitere Strukturveränderungen beobachtet werden. Das Gemüse wird weicher und verleiht der Brühe ihren Geschmack. Das Kochen von Gemüse demonstriert außerdem die Herstellung von Konserven und Kompotten.

7 7Hinweise und Lösungen D 3.1 Prinzipien der Lebensmittelherstellung und Lebensmittelverarbeitung im Haushalt Fette Das Klären von Butter stellt ein einfaches und schnelles Experiment dar. Hier wird die Tatsache demonstriert, dass der Wassergehalt von Butter bei 18 Prozent liegt. (Butter ist hauptsächlich eine Emulsion von Wasser im Fett.) Ein Stück Butter wird auf einem Löffel vorsichtig erwärmt. Die geschmolzene Butter enthält Wasser (sie prasselt). Nach einer Weile wird das Wasser abgedampft. Der Inhalt des Löffels erhärtet, nachdem er von der Flamme weggenommen wird. Was zurückbleibt ist gelbes entwässertes Fett. Die gelbe Verfärbung zeigt den Fettabbau und modelliert auch die Veränderungsprozesse, die beim Ölfrittieren usw. verlaufen. Neben der gelben geklärten Butter finden wir auf dem Löffel auch braune Flöckchen, die aus den nicht fettigen Beimengungen in der Butter (Milchzucker, Proteine) entstehen. Es kann auch ein Tropfen Wasser sichtbar sein. Das Klären von Butter wurde in der Vergangenheit zur Verlängerung der Haltbarkeit verwendet. Im Vergleich mit der frischen Butter ist die geklärte Butter länger haltbar. Wassergehalt in Lebensmitteln Das Wasser ist ein wichtiger Bestandteil aller Lebensmittel. In manchen frischen Nahrungsmitteln (Obst, Gemüse, Milch, Fleisch) stellt es sogar den Hauptbestandteil dar. Die Entwässerung von frischen Lebensmitteln (Trocknen) ist die einfachste Konservierungsmethode. Üblich ist das Trocknen von Pilzen, Früchten, Fischen usw. Auch Hülsenfrüchte werden in den Geschäften getrocknet verkauft. Die getrockneten Lebensmitteln müssen aber vor dem Verzehr rehydriert werden, indem man sie im Wasser einweicht. Das getrocknete Material quillt dabei auf und die Hülsenfrüchte werden weicher. Außerdem werden beim Einweichen giftige Stoffe gelöst, die die Verdaulichkeit der Hülsenfrüchte negativ beeinflussen. Die Linsen müssen vor dem Kochen über Nacht eingeweicht werden. Das Einweichwasser muss vor dem Kochen abgegossen werden, da es die gelösten Giftstoffe enthält. Dann müssen die Linsen mindestens eine halbe Stunde gekocht werden. Das Klären von Butter stellt ein weiteres Experiment dar, bei dem wir den Wassergehalt in Nahrungsmitteln demonstrieren können.

8 8 D Familie und Haushalt D 3 Hinweise und Lösungen Konservierung Das Ziel der Konservierung ist es, den Lebensmittelverderb, für den die Mikroorganismen, Pilze und Schimmel verantwortlich sind, zu verhindern. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Lebensmittel zu konservieren, z.b. durch Wärme (z.b. Einkochen, Pasteurisierung von Milch oder Bier) oder mithilfe von verschiedenen chemischen Konservierungsstoffen. Diese müssen so ausgewählt werden, daß sie toxisch auf Mikroorganismen wirken, aber ihr Gehalt in den Nahrungsstoffen muss so niedrig sein, dass sie für den Menschen ungefährlich sind und den Geschmack der Nahrungsmittel nicht beeinflussen. Im Modellexperiment verwenden wir hohe Konzentrationen von Konservierungsstoffen, sodass ihre Fähigkeit, den Lebensmittelverderb zu verhindern, gut sichtbar wird. Abb. 3 Wirkung von Konservierungsstoffen. Von links Natriumbenzoat, Kochsalz, Kontrollprobe

9 D 3.1 Prinzipien der Lebensmittelherstellung und Lebensmittelverarbeitung im Haushalt 9 Aktivität 1 (90 Min.) Unterrichtsräume Üblicher Unterrichtsraum mit Kocher Hilfsmittel Weizenmehl, eine halbe Packung Hefe (ca. 20 g), Rührschale (Volumen 1 Liter), Esslöffel, Schälchen, Teelöffel, Salz, Zucker, lauwarmes Wasser, Küchenbrett, Pfanne, Kocher, eine kleine Menge Öl Aktivität 2 (10 Min.) Unterrichtsräume Üblicher Unterrichtsraum mit Kocher oder Spiritusbrenner Hilfsmittel Esslöffel oder eine kleine Blechtasse, Kocher, Weizenmehl Typ 405, Zahnstocher zum Rühren Aktivität 3 (10 Min.) Unterrichtsräume Üblicher Unterrichtsraum mit Kocher oder Spiritusbrenner Hilfsmittel Esslöffel oder eine kleine Blechtasse, Kocher, Kartoffelstärke, Zahnstocher, einige Reagenzgläser, Jodlösung (Jodtinktur), Wasser Aktivität 4 (30 Min.) Unterrichtsräume Üblicher Unterrichtsraum mit Kocher oder Spiritusbrenner Hilfsmittel Esslöffel oder eine kleine Blechtasse, Wärmeschutz (Tuch, Topflappen, Schutzhandschuhe), Kocher, Kristallzucker, Zahnstocher zum Rühren, Glas, Wasser Aktivität 5 (60 Min.) Unterrichtsräume Üblicher Unterrichtsraumr Hilfsmittel 3 PET Flaschen (Volumen 0,5 Liter), Gärstopfen, Esslöffel, Teelöffel, Kalkwasser, Konservierungsstoff (Benzoesäure oder Borax), Zucker, Hefe, Wasser, Wasserbad (Temperatur 35 C) Aktivität 6 (15 Min.) Unterrichtsräume Üblicher Unterrichtsraum Hilfsmittel Milch, Essig, Glas zum Gerinnen (Volumen cm3), Teelöffel zum Rühren, ein feines (Tee-)Sieb (Durchmesser cm), Wasser zum Spülen Aktivität 7 (10 Min.) Unterrichtsräume Üblicher Unterrichtsraum Hilfsmittel Weizenmehl Typ 405, Maismehl, Teelöffel, 2 Schälchen, Frischhaltefolie, 2 Gläser (Volumen cm3) Aktivität 8 (15 Min.) Unterrichtsräume Üblicher Unterrichtsraum mit Kocher Hilfsmittel 2 Eier, Kochschüssel, Esslöffel, Wasser, Kocher Aktivität 9 (45 Min.) Unterrichtsräume Üblicher Unterrichtsraum mit Kocher Hilfsmittel g Hähnchenfleisch, eine kleine Tasse, Kocher, Wasser, Salz, eventuell eine Möhre oder Sellerie Aktivität 10 (15 Min.) Unterrichtsräume Üblicher Unterrichtsraum mit Kocher oder Spiritusbrenner Hilfsmittel Esslöffel oder eine kleine Blechtasse, Wärmeschutz (Tuch, Topflappen, Schutzhandschuhe), Kocher, Butter, Zahnstocher zum Rühren Aktivität 11 (45 Min.) Unterrichtsräume Üblicher Unterrichtsraum mit Kocher Hilfsmittel g Linsen über Nacht eingeweicht, ein kleiner Topf, Kocher, Wasser, Esslöffel zum Rühren, 3 Schälchen Hinweise und Lösungen

10 10 D Familie und Haushalt D 3 Hinweise und Lösungen Aktivität 12 (10 Min.) Unterrichtsräume Üblicher Unterrichtsraum Hilfsmittel 3 Scheiben weicher Schinken (Schinkenwurst usw.), 3 Schälchen, Frischhaltefolie, Benzoesäure (eventuell Natriumbenzoat), Kochsalz, Schutzhandschuhe Bemerkungen für die Lehrerinnen und Lehrer. Die einzelnen Aktivitäten sind für die Schülerinnen und Schüler ab der siebten Klasse der Grundschule konzipiert. Aktivität 3 bildet eine Ausnahme. Diese Aktivität ist für Schülerinnen und Schüler der höheren (8., noch besser 9.) Klassen geeignet, da diese Schülerinnen und Schüler im Chemieunterricht schon Polymere kennengelernt haben und imstande sind, den Anweisung zu folgen und das Experiment (Spaltung von Polymeren) durchzuführen. Außerdem sind sie auch fähig die Jodprobe durchzuführen. Die Jodlösung kann als sog. Jodtinktur in einer Drogerie oder einer Apotheke gekauft und von der Chemielehrerin vorbereitet werden (da sie für bestimmte Experimente verwendet wird). Alle Aktivitäten sind so vorgeschlagen, dass keine besondere Ausstattung benötigt wird. Es reicht der übliche Küchenbedarf. Deswegen können die Aktivitäten auch zu Hause durchgeführt werden. Für die Aktivität 5 sind keine Gärröhrchen zwangsläufig notwendig, sie können durch einen kleinen Schlauch (wie z.b. in der Aquaristik in der Sauerstoffpumpe verwendet wird) ersetzt werden. Dieser Schlauch wird in ein Glas mit Kalkwasser eingeführt. Das Kalkwasser bereiten wird im Vorfeld vor. (Ungefähr 2 3 Teelöffel gelöschten Kalks werden vorsichtig in 1 Liter destilliertes Wasser geschüttet und unter gelegentlichem Umrühren eine Woche lang stehengelassen. Die klare Flüssigkeit über dem weißen Kalk, die den löslichen Anteil des gelöschten Kalkes enthält, muss noch abgegossen werden.) Wenn in diese Lösung Kohlendioxid (das beim Gären entsteht) eingeleitet wird, trübt sich die Flüssigkeit durch die Bildung von Kalkstein, in dem das Kohlendioxid gebunden ist. Wenn Sie keine Möglichkeit haben, einen Gärröhrchen mit Kalkwasser zu verwenden, kann die Entstehung von Kohlendioxidblasen in der Lösung beobachtet werden. Von der Menge dieser Blasen kann man auf die Gärintensität schließen. Die Schülerinnen und Schüler sehen dann die Entstehung von Kohlendioxid, ohne dass dieses nachgewiesen wird. Materialien und Links 1 Kadlec P., Melzoch K., Voldřich M., a kol.: Co byste měli vědět o výrobě potravin?: technologie potravin, Ostrava, Key Publishing, ISBN Hejda S.: Kapitoly o výživě, Praha, Avicenum, Hampl B., a kol.: Přehled potravinářského a kvasného průmyslu, Praha, SNTL, In der Aktivität 1 kann man auch zwei Teigarten vergleichen, wobei in den zweiten Teig keine Hefe zugefügt wird. Das ungesäuerte Brot ist sehr fest und unterscheidet sich auch durch den Geschmack, da beim Gären Stärke gespaltet wird. Bei Aktivität 11 müssen die Linsen über Nacht eingeweicht werden, sodass sie am Tag des Experimentes gekocht werden können. Für die Aktivität 12 muss zwischen der Vorbereitung und der Durchführung eine Woche vergehen. Für einen Teil dieser Aktivitäten wird ein Kocher oder eine andere Wärmequelle benötigt. Hier müssen bestimmte Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden. Einerseits kann es zu Verbrennungen durch die Wärmequelle kommen, andererseits können sich die Schülerinnen und Schüler die Finger an heißen Metalllöffeln verbrennen, da Metall ein guter Wärmeleiter ist. Die Arbeit mit dem Kalkwasser stellt ein weiteres Risiko dar. Deswegen empfehlen wird, dass die Arbeit mit dieser Lösung, die zur Hautirritationen führen kann, von der Lehrkraft durchgeführt wird.

11 11Lerntext für Schülerinnen und Schüler D 3.1 Prinzipien der Lebensmittelherstellung und Lebensmittelverarbeitung im Haushalt Kohlenhydrate, Proteine und Fette sind die Hauptbestandteile der Nahrung. Manche Nahrungsmittel werden industriell hergestellt und können gleich verwertet werden, andere (z.b. Früchte, manche Gemüsesorten) werden roh konsumiert. Üblicher ist es aber frische Lebensmittel (Gemüse, Fleisch) im Haushalt verschiedenartig zu verarbeiten. Eine häufige Art der Lebensmittelverarbeitung ist z.b. die Verarbeitung durch Wärme (Backen, Kochen). Die folgenden Aufgaben stellen Modelle von einfachen Herstellungsvorgängen und Vorgängen der Lebensmittelverarbeitung im Haushalt dar. In manchen Aktivitäten werden Vorgänge modelliert, die einen Ausgangspunkt der industriellen Lebensmittelherstellung darstellen (Quarkherstellung, alkoholische Gärung von Zucker, die auch die Basis der Bier-, Wein- und Spirituosenherstellung ist, Brotbacken, Herstellung von Dextrinen). Andere Aktivitäten sind Modelle der Lebensmittelverarbeitung im Haushalt (Kochen von Eiern, Kochen von Linsen, Kochen vom Fleisch, Klären von Butter, Vorbereitung von trockener Mehlschwitze, Karamellisieren von Zucker, Vergleich mehrerer Mehlsorten anhand von Glutengehalt). In anderen Aktivitäten wird das Thema der Lebensmittelkonservierung angesprochen.

12 12 D Familie und Haushalt D 3 ➋ Aktivität 1 Sauerteig vorbereiten und Brot (Brotplätzchen) backen Arbeitsblatt Hilfsmittel Weizenmehl, eine halbe Packung Hefe (ca. 20 g), Rührschale (Volumen 1 Liter), Esslöffel, Schälchen, Teelöffel, Salz, Zucker, lauwarmes Wasser, Küchenbrett, Pfanne, Kocher, eine kleine Menge Öl. Die Aktivität hat drei Teile: Das Anstellgut vorbereiten, den Teig gehen lassen, Backen Das Anstellgut vorbereiten 1. 2 Esslöffel Mehl in ein Schälchen geben, einen halben Löffel Zucker und eine Prise Salz zugeben. Umrühren. 2. Die Hefe zufügen und unter ständigem Rühren lauwarmes Wasser zugießen. Das fertige Anstellgut sollte nicht ganz flüssig sein. 3. Beobachtet das Verhalten des Anstellgutes. Wenn es aufquillt, könnt ihr mit der Teigvorbereitung beginnen. Die Teigvorbereitung und Aufgehen des Teiges 1. In der Rührschale 100g Mehl mit einem halben Teelöffel Salz vermischen. 2. Das vorbereitete Anstellgut zugeben und unter ständigem Rühren das lauwarme Wasser zugießen. Der fertige Teig muss die Form halten und darf nicht zerfließen. 3. Den Teig Minuten gehen lassen. 4. Den fertigen Teig auf ein mit Mehl bestreutes Küchenbrett kippen. Aus dem Teig Plätzchen formen und diese noch Minuten stehenlassen. Backen 1. Das vorbereitete Plätzchen auf der erhitzen Pfanne auf beiden Seiten erhitzen, bis eine hellbraune Kruste entsteht. Falls ihr keine Teflonpfanne habt, müsst ihr das Plätzchen vor dem Erhitzen auf beiden Seiten reichlich mit Mehl bestreuen und auf einer kleinen Menge Öl erhitzen, damit es nicht klebt. 2. Eure Aufgabe besteht jetzt darin, die Vorgänge, die ihr beim Backen des Brotes beobachtet habt, zu beschreiben. Jetzt könnt ihr auch den Geschmack des fertigen Produktes beurteilen.

13 D 3.1 Prinzipien der Lebensmittelherstellung und Lebensmittelverarbeitung im Haushalt 13 Aktivität 2 Vorbereitung von trockener Mehlschwitze Hilfsmittel Esslöffel oder eine kleine Blechtasse, Kocher, Weizenmehl Typ 405, Zahnstocher zum Rühren Löffel Mehl auf den Löffel oder in die Tasse geben. 2. Damit ihr euch die Finger nicht verbrennt, nehmt den Löffel mit einem Topflappen oder einem Handtuch in die Hand. Jetzt könnt ihr unter ständigem vorsichtigen Rühren mit dem Erwärmen beginnen. 3. Jede Minute das Erwärmen unterbrechen und die Veränderungen der Farbe, des Geruchs, eventuell des Geschmacks bewerten. ➌ Arbeitsblatt

14 14 D Familie und Haushalt D 3 ➍ Aktivität 3 Dextrine vorbereiten dank Stärkespaltung durch Wärme Arbeitsblatt Hilfsmittel Esslöffel oder eine kleine Blechtasse, Kocher, Kartoffelstärke, Zahnstocher, einige Reagenzgläser, Jodlösung (Jodtinktur), Wasser Löffel Stärke auf den Löffel oder in die Tasse geben. 2. Damit ihr euch die Finger nicht verbrennt, nehmt den Löffel mit einem Topflappen oder einem Handtuch in die Hand. Jetzt könnt ihr unter ständigem vorsichtigen Rühren mit dem Erwärmen beginnen. 3. Ungefähr nach 5 Minuten mit dem Erwärmen aufhören und eine kleine Menge der gebratenen Stärke in ein Reagenzglas schütten. 4. In ein zweites Reagenzglas eine kleine Menge der ursprünglichen, un - verarbeiteten Stärke schütten. In beide Reagenzgläser eine kleine Menge Wasser gießen, umrühren und einen Tropfen der Jodlösung zugeben. 5. Vergleicht die Farbe der Lösungen in beiden Reagenzgläser und wertet das Ergebnis aus.

15 D 3.1 Prinzipien der Lebensmittelherstellung und Lebensmittelverarbeitung im Haushalt 15 Aktivität 4 Karamellisieren von Zucker Hilfsmittel Esslöffel oder eine kleine Blechtasse, Wärmeschutz (Tuch, Topflappen, Schutzhandschuhe), Kocher, Kristallzucker, Zahnstocher zum Rühren, Glas, Wasser Löffel Kristallzucker auf den Löffel oder in die Tasse geben. 2. Damit ihr euch die Finger nicht verbrennt, nehmt den Löffel mit einem Topflappen oder einem Handtuch in die Hand. Jetzt könnt ihr unter ständigem vorsichtigen Rühren mit dem Erwärmen beginnen. 3. Beobachtet fortlaufend das Schmelzen des Zuckers und seine Farbveränderungen. 4. Wenn das Gemisch braun wird, lasst es abkühlen. Bewertet die resultierende Farbe und den Geruch. Löst die karamellisierte Masse im Wasser und beurteilt, wie sie das Wasser verfärbt. ➎ Arbeitsblatt

16 16 D Familie und Haushalt D 3 ➏ Aktivität 5 Gären der Zuckerlösung Arbeitsblatt Hilfsmittel 3 PET Flaschen (Volumen 0,5 Liter), Gärröhrchen, Esslöffel, Teelöffel, Kalkwasser, Konservierungsstoff (Benzoesäure oder Borax), Zucker, Hefe, Wasser, Wasserbad (Temperatur 35 C) 1. In jede PET Flasche 2 Esslöffel Zucker abmessen, ungefähr 200 ml Wasser zugießen und rühren, bis der Zucker schmilzt. 2. Das Kalkwasser in das Gärröhrchen gießen. 3. In jede Flasche 1 Löffel Hefe abmessen und anrühren. 4. In eine der Flaschen einen halben Teelöffel des Konservierungsstoffes zugeben und anrühren. 5. Alle Flaschen mit den Gärröhrchen schließen. 6. Eine der Flaschen ohne Konservierungsstoff in das vorbereitete Wasserbad stellen. Die zweite Flasche ohne Konservierungsstoff und die Flasche mit dem Konservierungsstoff frei stehen lassen. 7. Beobachtet die ablaufenden Vorgänge und notiert die Veränderungen. 8. Wertet den Einfluss von Wärme und von Konservierungsstoffen auf das Verhalten der Hefe aus.

17 D 3.1 Prinzipien der Lebensmittelherstellung und Lebensmittelverarbeitung im Haushalt 17 Aktivität 6 Quarkherstellung Hilfsmittel Milch, Essig, Glas zum Gerinnen (Volumen cm3), Teelöffel zum Rühren, ein feines (Tee-)Sieb (Durchmesser cm), Wasser zum Spülen ml Milch in ein Glas geben. 2. Unter ständigem Rühren 50 ml Essig zugießen. 3. Die ausgefällte Quarkmasse ungefähr 10 Minuten abstehen lassen. 4. Das abgestandene Gemisch durch ein Sieb seihen und mit Wasser durchspülen. 5. Den Quark im Sieb vorsichtig mit dem Löffel umrühren, damit möglichst viel überflüssiges Wasser abfließt. Da die Quarkpartikel sehr fein sind, geht auch ein Teil des festen Anteiles ab. 6. Den entstandenen Quark auskippen und eventuell kosten. ➐ Arbeitsblatt

18 18 D Familie und Haushalt D 3 ➑ Aktivität 7 Gluten aus Mehl extrahieren Arbeitsblatt Hilfsmittel Weizenmehl Typ 405, Maismehl, Teelöffel, 2 Schälchen, Frischhaltefolie, 2 Gläser (Volumen cm3) 1. In eines der Schälchen 2 3 Esslöffel Weizenmehl, in das zweite dieselbe Menge Maismehl geben. Die weitere Vorgehensweise ist für beide Mehlsorten gleich. 2. Tropfenweise Wasser zufügen und aus dem Mehl einen festen Teig kneten. 3. Aus dem Teig ein Kügelchen machen, in das mit Frischhaltefolie zugedecktes Schälchen geben und Minuten stehenlassen. 4. Das Teigkügelchen aus dem Schälchen herausnehmen, in das mit Wasser gefülltes Glas eintauchen und versuchen, es vorsichtig zu reiben. Beobachtet die Unterschiede zwischen den beiden Mehlsorten.

19 D 3.1 Prinzipien der Lebensmittelherstellung und Lebensmittelverarbeitung im Haushalt 19 Aktivität 8 Kochen von Eiern ➒ Hilfsmittel 2 Eier, Kochschüssel, Esslöffel, Wasser, Kocher 1. Das Wasser zum Kochen bringen und 2 Eier reingeben. 2. Nach 3 Minuten ein Ei mit dem Löffel herausnehmen und mit kaltem Wasser abkühlen. 3. Nach 10 Minuten auch das zweite Ei abkühlen. 4. Die Eier schälen, der Länge nach halbieren und das Aussehen beider Eier vergleichen. Arbeitsblatt

20 20 D Familie und Haushalt D 3 ➓ Aktivität 9 Kochen vom Fleisch Arbeitsblatt Hilfsmittel g Hähnchenfleisch, eine kleine Tasse, Kocher, Wasser, Salz, eventuell eine Möhre oder Sellerie 1. Bewertet das Aussehen, die Farbe und die Konsistenz des rohen Hähnchenfleisches, eventuell auch des geschälten Gemüses. 2. Das Fleisch in einen Topf mit 1 Liter Wasser geben, 1 Teelöffel Salz zugeben und zum Kochen bringen. 3. Das Fleisch soll ständig mäßig kochen. Beobachtet die Farbveränderungen des Fleisches und des Gemüses. Beobachtet auch, wie der Schaum entsteht. 4. Nach ungefähr 15 Minuten das Kochen beenden und das Fleisch abkühlen lassen. Das Fleisch und das Gemüse herausnehmen und wieder das Aussehen, die Farbe und die Konsistenz bewerten.

21 D 3.1 Prinzipien der Lebensmittelherstellung und Lebensmittelverarbeitung im Haushalt 21 Aktivität 10 Klären von Butter Hilfsmittel Esslöffel oder eine kleine Blechtasse, Wärmeschutz (Tuch, Topflappen, Schutzhandschuhe), Kocher, Butter, Zahnstocher zum Rühren 1. Ein Stück Butter auf den Löffel geben. 2. Damit ihr euch die Finger nicht verbrennt, nehmt den Löffel mit einem Topflappen oder einem Handtuch in die Hand. Jetzt könnt ihr unter vorsichtigem Rühren mit dem Erwärmen beginnen. 3. Wenn die ganze Butter geschmolzen ist, lasst den Löffel abkühlen. 4. Nach dem Abkühlen mit dem Löffel vorsichtig die erhärtete dicke Schicht durchgehen. Am Löffelboden solltet ihr eine kleine Menge Wasser finden. 10 Arbeitsblatt

22 22 D Familie und Haushalt D 3 11 Aktivität 11 Linsen kochen Arbeitsblatt Hilfsmittel g Linsen eingeweicht über Nacht, ein kleiner Topf, Kocher, Wasser, Esslöffel zum Rühren, 3 Schälchen 1. Das Einweichwasser abgießen. 2. Einen kleinen Teil der aufgequollen Linsen für einen späteren Vergleich wegstellen. Den Rest in einen Topf schütten und mit Wasser bedecken. 3. Die Linsen zum Kochen bringen und unter gelegentlichem Rühren Minuten langsam kochen. 4. In eines der drei Schälchen die ursprünglichen trockenen Linsen, in das zweite Schälchen die aufgequollenen ungekochten Linsen und in das dritte Schälchen die gekochten Linsen schütten. Bewertet die Eigenschaften und eventuell den Geschmack der drei Proben.

23 D 3.1 Prinzipien der Lebensmittelherstellung und Lebensmittelverarbeitung im Haushalt 23 Aktivität 12 Konservierung Hilfsmittel 3 Scheiben weicher Schinken (Schinkenwurst usw.), 3 Schälchen, Frischhaltefolie, Benzoesäure (eventuell Natriumbenzoat), Kochsalz, Schutzhandschuhe 1. Zwei Scheiben Schinken mit dem Konservierungsstoff bedecken, in ein Schälchen geben und mit Frischhaltefolie zudecken. Eine Scheibe bleibt unverarbeitet und dient als Kontrollprobe. Auch diese Scheibe in ein Schälchen geben und mit Frischhaltefolie zudecken. Bei der Konservierung Latexhandschuhe tragen. 2. Alle drei Schälchen eine Woche lang im Raum außerhalb der direkten Sonne stehenlassen. 3. Nach einer Woche vergleicht das Aussehen und eventuell den Geruch der drei Proben. Die Scheibe, die als Kontrollprobe gedient hat, wird einen unangenehmen Geruch haben, deswegen sollte nur vorsichtig an ihr gerochen werden. 4. Bewertet die Wirkung der einzelnen Konservierungsarten. 12 Arbeitsblatt

24 24 D Familie und Haushalt D 3

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