Physik und Chemie der „Mousse au Chocolat“
Schriftliche Hausarbeit von Anja Deuerling

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   Inhalt und Relevanz der Arbeit
Schüler beklagen, Chemie und Physik hätte keine Relevanz für ihr späteres Leben oder Bezug zum Alltag. Dennoch ist es so, dass wir uns die Gesetzmäßigkeiten der Naturwissenschaften im Alltag zu Nutzen machen, beispielsweise in der Küche und bei der Zubereitung von Speisen. Indem das aufgezeigt wird, kann der häufig fehlende Alltags- und Anwendungsbezug im Physik- und Chemieunterricht reduziert werden.

Frau Deuerling zeigt in ihrer Schriftlichen Hausarbeit Die Physik und Chemie der „Mousse au Chocolat“ am Beispiel der Schokoladenmousse Möglichkeiten auf, um den Physik- und Chemieunterricht alltagsbezogen zu gestalten. Dazu werden die einzelnen Schritte der Herstellung genauer hinterfragt und physikalisch sowie chemisch erläutert. In Form eines fächerübergreifenden Projektes (Physik, Chemie, Hauswirtschaft) könnten Schüler unterschiedlicher Jahrgangsstufen einzelne Arbeitsschritte näher beleuchten, um im Rahmen eines Projekttages mehrere Aspekte des Rezeptes zu behandeln. Genauso ist es denkbar, in nur einer Jahrgangsstufe alle Arbeitsschritte nacheinander zu durchlaufen, nachdem diese didaktisch reduziert und dem jeweiligen Wissensstand der betreffenden Klasse angepasst wurden.
Die Arbeit hat im Wesentlichen drei Teilthemen: das Schmelzen der Schokolade, Emulsionen und der Eischnee als Schaum. Nach einigen Grundlagen (Kapitel 1 bis 4) werden diese drei Teilthemen zuerst theoretisch aus fachlicher Sicht behandelt, wozu auch die theoretischen Grundlagen verschiedener denkbarer Schulversuche gehören (Kapitel 5 bis 8). Danach werden die für die Schule geeigneten Experimente und die erzielten Messergebnisse vorgestellt (Kapitel 9).

Der Prozess der Schokoladenherstellung und deren Schmelzen werden in 5. Kapitel ausführlich erläutert und in diesem Zusammenhang die Bedeutung der chemischen Zusammensetzung der Schokolade für diesen Arbeitsschritt herausgearbeitet. Auch die physikalischen Grundlagen des Schmelzvorganges werden behandelt, so dass im 6. Kapitel Berechnungen der spezifischen Wärmekapazität verschiedener Schokoladensorten in Abhängigkeit von der Temperatur sowie der spezifischen Schmelzwärme durchgeführt werden können.
Im 7. Kapitel werden schließlich die Grundlagen zur Herstellung einer stabilen Emulsion aus Öl und Eigelb er1äutert. In diesem Zusammenhang werden die Nichtmischbarkeit von wässrigen und ölhaltigen Phasen sowie die Notwendigkeit und Funktion von Emulgatoren zur Verbindung der beiden Phasen beschrieben.
Im 8. Kapitel wird der Prozess des Eischneeschlagens naturwissenschaftlich hinterfragt und in diesem Zusammenhang die Chemie des Eiklars und der darin enthaltenen Proteine sowie die Physik der Schäume erläutert. Küchenweisheiten aus Großmutters Zeiten zum Eischnee werden auf Basis naturwissenschaftlicher Gesetze behandelt, die Volumenzunahme und Dichteänderung während des Schlagens in Abhängigkeit der verwendeten Zutaten untersucht und die Farbänderung des Eischnees durch die Ausbildung eines Proteingitters sowie die Streuung des Lichtes an diesem als Ursache genannt.
Im 9. Kapitel werden die für den Schulunterricht beschriebenen Versuche praktisch durchgeführt und die gewonnenen Ergebnisse ausgewertet. Dazu gehört: die Ermittlung der spezifische Wärmekapazität fester und flüssiger Schokolade sowie die spezifische Schmelzwärme verschiedener Schokoladensorten, die Durchführung verschiedenen Methoden zur Bestimmung des Emulsionstyps einer Emulsion aus Eigelb und Öl, Versuche zur Wirkungsweise eines Emulgators, die Bestimmung der Oberflächenspannung mit und ohne Zusatz von Lecithin, die Durchführung verschiedener Nachweisreaktionen für Proteine und von Versuchen zu deren Denaturierung durch Säuren, Alkohol, Salze oder Hitze und die Bestimmung der Dichte- und Volumenänderung beim Schlagen des Eischnees.

   Download als pdf
Die vollständige schriftliche Hausarbeit [Download als pdf, 3,5 MB]
   Bilder verschiedener Experimente
Kaloriemeterkurve fester Vollmilchschokolade
 
Erklärung der Kaloriemeterkurven
 
Kaloriemeterkurve flüssiger Vollmilchschokolade
 
Schmelzkurve
 
Farbstoffmethode nach Robertson an Eigelb
 
Leitfähigkeitsmessung einer Emulsion aus Eigelb und Öl
 
Öl-Wasser-Gemisch mit und ohne Lecithin
 
Umgerührtes Glas Wasser ohne und mit Eiweiß
 
 
   Veröffentlichung
DEUERLING, A.; WILHELM, T.
Die Physik und Chemie der „Mousse au Chocolat"
Der mathematische und naturwissenschaftliche Unterricht 64, Nr. 7, 2011, S. 408 - 416
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| Prof. Dr. Thomas Wilhelm, Institut für Didaktik der Physik, Universität Frankfurt, Max-von-Laue-Str. 1, 60438 Frankfurt am Main |
| vorher: Didaktik der Physik, Universität Augsburg |
| ehemals: Lehrstuhl für Physik und ihre Didaktik, Universität Würzburg |
 
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