Les 1 Suiker, Big Business Suikerriet is een groot zoet gras dat men reeds lang kent en dat wordt geteeld in warme landen Een suikerbiet wordt gekenmerkt door een dikke zoete knol. Ten tijde van Napoleon werd deze biet verbeterd (veredeld). Suikerbieten groeien goed in een gematigd klimaat. Op wereldvlak zien we dat 20% van de suiker afkomstig is van suikerbiet en 80% van suikerriet. Beide planten bevatten 15 tot 20% suiker die wordt geëxtraheerd. Bij suikerriet perst men het sap uit de stengel waarna door indamping een suikerstroop wordt verkregen. Bij suikerbieten gebeurt de extractie d.m.v. warm water (diffusie) zie ook het proces in de suikerfabriek (poster suikerbietenteelt).
Download didactisch materiaal via de linkeveldwebsite (rechterkolom: leerkrachten > Didactisch materiaal: Materiaal GGO). - powerpointpresentatie: ‘Suiker, een verhaal van riet en biet’ - poster suikerbietenteelt Deze presentatie geeft een mooie inleiding in de teelt van riet en biet in Noord en Zuid en de wereldhandel in suiker. (zie ook deelthema Noord-Zuid)
Mogelijke links www.iedervoorallen.be Doorklikken op iva in de kijker > scroll naar Wie zit er mee aan tafel: suikerbrochure > klik op lees meer... om het dossier: ‘Welke suiker uit welke ontwikkelingslanden’ te downloaden www.suikerinfo.nl www.tiensesuiker.com
1
Experiment 1.1: Suiker maken uit suikerbiet In volgend experiment zullen we zelf suiker maken uit suikerbiet.
Protocol 1 Neem 1 suikerbiet, wassen onder stromend water, in stukken snijden en ongeveer 0,6 kg biet afwegen. 1 Raspen in kleine frietjes (ongeveer 1,5mm dik, 2cm lang en 0,5 cm breed) 1 Geraspte biet in een pan doen en 1 liter warm water toevoegen. 1 Ongeveer 30 minuten bij 70-80°C (koken hoeft niet maar water mag vrij warm zijn: suiker wordt geëxtraheerd uit de bietstukjes). 1 Af en toe roeren. 1 Door een vergiet/zeef gieten: opvangen van het zoete sap (proeven!). 1 De rest is suikerbietpulp en kan gebruikt worden als diervoeder (proeven!). 1 Ongeveer 900 ml ruw sap. 1 Uitkoken van het ruw sap: dit duurt ongeveer 45 minuten: af en toe mag schuim worden afgeschept: dit zijn eiwitten (= schuimaarde). 1 Men bekomt na 30 minuten zeer zoet sap en na 45 minuten een zoete siroop (de viscositeit neemt toe). 1 Uiteindelijk ontstaat er een donkere, karamelachtige, kleverige brij met kristallen in. 1 Laat afkoelen en schraap deze brij uit de pot en leg op een bakpapiertje. 1 Resultaat: een plak donkere suiker weliswaar met een lichte bietsmaak.
Vraag Indien we er van uitgaan dat bieten voor 15% bestaan uit suiker, hoeveel suiker kan dan theoretisch worden bekomen uit 0,6 kg?
Optie 1 Een groep leerlingen kan ook 50 g suiker afwegen en in een pot opwarmen tot een vloeibare karamel ontstaat; door de karamel te laten koud worden ontstaat een harde bruine plak die moeilijk te verwijderen is uit de pot; door opwarmen zal de karamel weer smelten (omkeerbaar proces).
2
Experiment 1.2: Suiker is energie! In een dit experiment je aantonen dat suiker energie (een voedingsstof ) is en kan gebruikt worden om micro-organismen te doen groeien.
Protocol 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
In de doos zitten twee ballonnen en twee lege bierflesjes. Spoel de flesjes met leidingwater. Doe suiker in een maatbeker van 500 ml (een drietal soeplepels). Voeg er 200 ml warm leidingwater bij, van ongeveer 30°C (meet met een thermometer). Draai rond met de beker en los de suiker op (suiker is een organische molecule maar bevat ook een aantal zuurstof atomen: hoeveel O atomen in 1 glucose molecule?). Als de suiker is opgelost verdeel je de zoete vloeistof (heb je geproefd?) in de drie bierflesjes (ongeveer 60 ml per flesje). Voeg in één van de flesje een schep brouwersgist (waarvoor wordt brouwersgist gebruikt?). Label de flesjes (met of zonder gist). In de doe-doos zitten ook twee ballonnen: sluit de beide flesjes af met een ballon en zorg ervoor dat de flesjes goed zijn afgesloten. Laat de flesjes staan op een warme plaats, bvb in een keukenpot gevuld met warm water van ongeveer 30°C. Observeer na 30 minuten, 1 uur, 2 uur.
Verklaring De verklaring voor het opspannen van de ballon is eenvoudig: de gisten gaan de suiker die in de vloeistof zit, op eten (metaboliseren) met vorming van CO2 tot gevolg. In het flesje zal de druk toenemen waardoor de ballon bol komt te staan. Dit kan worden weer gegeven met volgende vergelijking: Suiker + gist –> CO2 Er is tevens een soort van schuim te zien in het flesje waar de gist groeit.
3
Experiment 1.3: Cola of Cola light? Je kan zelf bepalen hoeveel suiker er in Cola en Cola light zit op basis van de dichtheid. Cola is zoet. Gewone cola bestaat hoofdzakelijk uit water en suiker met wat smaakstoffen. Er bestaat ook Cola light. Hierin is de suiker vervangen door zoetstof. Door suiker aan water toe te voegen verandert de dichtheid van de vloeistof: deze wordt groter. In dit experiment zullen we de dichtheid van gewone Cola en suikervrije Cola bepalen. Dit zal ons toelaten om, gebruik makend van eenvoudige formules, te bepalen hoeveel suiker er in Cola zit.
Protocol 1 Weeg een 250 ml maatbeker op een bovenweger en noteer de massa van het lege bekerglas in de tabel. Doe een fles Cola open en giet de helft in een maatbeker van 1 liter: laat een half uur staan. Draai af en toe aan de beker zodat de CO2 ontsnapt. (zie ook bij opmerkingen). 1 Doe hetzelfde bij de Cola light. 1 Pipetteer 25 ml Cola in het bekerglas. Bepaal de massa van bekerglas + Cola en noteer deze in de tabel. Voeg nogmaals 25 ml Cola toe en weeg opnieuw. Herhaal tot het volume van de Cola in het bekerglas 125 ml bedraagt. Hierbij is het belangrijk om altijd op dezelfde manier 25 ml te pipetteren. 1 Bereken de ontbrekende getallen in de kolommen van de tabel. 1 Maak gebruik van de massa van 100 ml cola om af te leiden hoeveel 1 liter cola zou wegen: op deze manier bekomt men de dichtheid van Cola (in g/l): g/l. Doe hetzelfde voor Cola light. Dichtheid Cola light =
g/l.
Hoeveel bedraagt het verschil tussen beide? Stel dat 1 liter Cola X g suiker en Y g water bevat. Bovendien heb je de dichtheid van Cola bepaald. Uit de dichtheid van Cola volgt: de massa van 1 liter Cola bedraagt Vul nu verder in: X+Y= (1) De dichtheid van suiker is 1,58 g/ml. De dichtheid van water is 1,00 g/ml. Laat zien dat geldt:
4
g.
X Y ------- + ------- = 1000 (2) 1,58 1,00 Je hebt nu twee vergelijkingen met twee onbekenden X en Y. Hieruit kun je X en Y oplossen. Dit doe je door (1) om te schrijven tot: Y=
- X en dit in te vullen in (2).
Je vindt nu: in 1 liter Cola is
g suiker opgelost.
Doe ook een uitspraak over het suikergehalte in Cola light.
Tabel Cola met suiker
Cola light
I
II
III
IV
V
Volume in ml
Totale massa in g
Massa Cola in g
Totale massa in g
Massa Cola in g
0 25,0 50,0 75,0 100,0 125,0
Opmerkingen Het verdient aanbeveling om bij het bepalen van de massa een bovenweger te gebruiken. Deze is afleesbaar tot op 0,1 gram nauwkeurig en is gemakkelijk te bedienen. U kunt bijvoorbeeld drie bovenwegers op strategische plaatsen in het lokaal opstellen. Voor het experiment hebt u ongeveer 3 liter gewone en 3 liter suikervrije cola nodig. Het koolzuurvrij maken kan door de flessen een tijd zonder dop te laten staan of uit te gieten in een grote pan . U kunt ook met een vacuümpomp of waterstraalpomp de druk boven de fles verminderen en daarmee het koolzuur uit de fles verwijderen.
Antwoorden 1 2 3 4
Dichtheid suikerbevattende Cola = 1,030 g/ml. Uit de dichtheid van Cola volgt: de massa van 1 liter Cola bedraagt 1030 g. X+Y=1030. Volume suiker = massa suiker / dichtheid suiker = X / 1,58. Volume water = massa water / dichtheid water = Y / 1,00. Volume suiker + volume water = 1000. 5 Y = 1028 - X. In 1 liter cola is 76 g suiker opgelost. De dichtheid van Cola light (990 g/l) geeft aan dat er slechts weinig suiker in opgelost is. 5
Experiment 1.4: Kristallen groeien uit tot kandijsuiker Indien je zelf suikerkristallen wilt laten groeien dan kan je overgaan naar deze opdracht. Kandijsuiker geeft mooie voorbeelden van kristallen.
Protocol 1 Breng in een hoge pan 750 ml water aan de kook. Weeg 1650 gram suiker af en los het, al roerende, op in het kokende water. Goed blijven roeren om aanbranden te voorkomen. Nadat alle suiker is opgelost de vloeistof nog enige minuten laten doorkoken. Af laten koelen tot kamertemperatuur. 1 Ent een paar satéstokjes met suikerkristallen door ze even met water nat te maken en er daarna wat suikerkorrels overheen te strooien. Probeer de korrels een beetje regelmatig (afstand 5-15 mm) rondom het stokje te verdelen. Laten drogen totdat de suikerkorrels vast zitten. 1 Hang de geprepareerde satéstokjes in de suikeroplossing. Afdekken met een theedoek en op een rustige plek, bij kamertemperatuur, laten staan. Na ongeveer 3 weken zijn de satéstokjes volledig met grote suikerkristallen overgroeid.
Wat gebeurt er? Herkristallisatie is een techniek die in de chemie wordt gebruikt om chemicaliën te zuiveren van ongewenste stoffen. Daartoe lost men zoveel mogelijk van de ruwe grondstof op in een geschikt, meestal verwarmd oplosmiddel, filtreert om onopgeloste bestanddelen te verwijderen en laat de oplossing afkoelen waardoor oververzadiging, en daardoor opnieuw kristallisatie optreedt. De verontreinigingen blijven achter in de resterende vloeistof die meestal wordt weggegooid. De zuivering is bij deze proef echter niet wat we nastreven: hier willen we grote suikerkristallen. Bij het prepareren van de satéstokjes het gedeelte wat later boven de suikeroplossing hangt droog houden. Het resultaat is te gebruiken in bvb thee of koffie. Wil je hier nog meer over weten? www.chem.kuleuven.ac.be/bcc/BCC-N-1.html zie ook eens bij kristalgroeicompetitie
6
Experiment 1.5: Suiker scheiden van zout 1 Neem een maatbeker met daarin een lepel suiker en een lepel zout (NaCl). Voeg 200 ml ethanol toe en laat een kwartier staan: draai af en toe aan de oplossing. 1 Giet de oplossing door een trechter met filterpapier. 1 Vang de doorloop op en ga de doorloop droogdampen. 1 Droog het filterpapiertje op een groot horlogeglas.
7
