Waarom suikervrij roomijs maken lastig is

• Nask / Biologie
• Science
• +1
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 2,3

Introduction

In deze les maken leerlingen kennis met de chemie achter (suikervrij) roomijs. Ze leren dat suiker zorgt voor vriespuntverlaging waarbij fasediagrammen aan bod komen. Waar loop je tegenaan als je suiker in roomijs wil vervangen? Leerlingen denken na over een proefopzet en stellen een hypothese op.

Instructions

Voorkennis van leerlingen

Basiskennis stoffen en mengsels, faseovergangen, begrip van verhoudingen en molecuulmassa's, enige onderzoeksvaardigheid.

Voorbereiding voor docent

Neem de les vooraf door. Voor de les is behalve een laptop per leerling niets nodig.

Een experiment behoort tot de mogelijkheden. Daarvoor zijn oplossingen van verschillende suikers in verschillende concentraties nodig, en een vriezer.

De les is bedoeld om klassikaal te volgen.

Leerdoelen/vaardigheden

Na deze les...

...kunnen leerlingen beargumenteren waarom bepaalde zoetstoffen wel of niet geschikt zijn om roomijs te bereiden.

...kunnen leerlingen uitleggen wat vriespuntsverlaging is en wat de rol van suiker daarbij is.

...kunnen leerlingen op basis van de grootte van een suikermolecuul een uitspraak doen over het vriespuntsverlagende effect.

hebben leerlingen inzicht gekregen in een aantal de factoren die een rol spelen bij het bereiden van (suikervrij) ijs.

Aansluiting curriculum

Scheikunde: stofeigenschappen, faseovergangen, experimenteren en onderzoek doen, voeding & chemie.

Ondertitel

Waarom suikervrij roomijs maken lastig is

Een ijskoud lesje scheikunde (over vriespuntsverlaging)

Les 1. Wat is creativiteit?

Informatie voor de docent

Vooraf

Een aantal opdrachten is bedoeld voor tweetallen. Maak eventueel alvast groepjes van twee leerlingen.

Benodigdheden

Iconen

Zet het vinkje 'toon bij leerling' aan

Toon notities bij elke dia 

(ter voorbereiding van de les)

Navigeren door de les

Vergroot een afbeelding

Klik hier

Hotspot met meer informatie

laptop voor elke leerling

Les 1. Wat is creativiteit?

Leerdoelen

Na deze les...

• kun je beargumenteren waarom bepaalde zoetstoffen wel of niet geschikt zijn om roomijs te bereiden.
• kun je uitleggen wat vriespuntsverlaging is en wat de rol van suiker daarbij is.
• kun je op basis van de grootte van een suikermolecuul een uitspraak doen over het vriespuntsverlagende effect.
• heb je inzicht gekregen in een aantal de factoren die een rol spelen bij het bereiden van (suikervrij) ijs.

Les 1. Wat is creativiteit?

Smaakmaker

Deze video laat zien hoe een ijsmaker op ambachtelijke wijze ijs maakt....

Toelichting

Deze video is niet essentieel voor de les, maar als inspiratie wel leuk om te laten zien. De meest relevante onderdelen zitten tussen 0.50 en 3.28

Les 1. Wat is creativiteit?

Roomijs maken

Meng: slagroom, melk, suiker, vanille

Verwarm: om de suiker op te lossen

Koel: minimaal een uur

Vries: giet het mengsel in de ijsmachine en laat die draaien tot het dik en romig is

Stol: laat het ijs in een ijsdoosje in de vriezer stollen

Bron: RCC K&L (2022)

Toelichting

Deze dia is alleen maar ter illustratie en als opwarmertje (afkoelertje is misschien een betere term in dit verband).

De afbeeldig is leuk om even te laten zien maar is absoluut geen leerstof.

Les 1. Wat is creativiteit?

Wat zit er in roomijs?

Niet elk ijsje bevat hetzelfde, maar dit zijn 

basisingrediënten van roomijs:

- (volle) melk

- room

- eigeel

- suiker (verschillende soorten)

- zout

- aroma (verschillende soorten, bijv. vanille)

Om roomijs geschikt te maken voor mensen met diabetes, is er 

suikervrij ijs ontwikkeld. Maar dat ging niet zonder slag of stoot!

diabetes?

Diabetes (suikerziekte) is een blijvende ziekte. Bij diabetes zit er te veel glucose (suiker) in het bloed. Het lichaam kan de bloedsuiker niet op peil houden. Hier zijn verschillende oorzaken voor. 

Bron: IJsboerderij Vrederust (z.d.)

Toelichting

De rol van zout in ijs is tweeledig:

1. Zout is (altijd) een smaakversterker.

2. Zout zorgt, net als suiker, voor vriespuntverlaging. Daar gaat de rest van deze les over.

Les 1. Wat is creativiteit?

De rol van suiker

Suiker is uiteraard zoet, maar suikers beïnvloeden ook de structuur van het ijs en ze verlagen het vriespunt van water.

Water (in melk) is het ingrediënt in ijs dat bevriest, namelijk bij 0°C (zie het fasediagram). 

Zuiver bevroren water ken je als een ijsblokje: zeer 

hard en moeilijk (niet!) schepbaar.  Voor schepijs wil 

je het vriespunt verlagen waardoor de structuur 

zachter wordt. 

Voeg je suiker toe aan het ijsmengsel, dan wordt het 

vriespunt lager en het ijs schepbaarder.

Bron: Wikipedia (2024)

Toelichting 

De illustratie  geeft de gelegenheid om een fasediagram (weer eens) te bespreken. Voor de voortgang van de les is het niet persé noodzakelijk om dit te doen.

Les 1. Wat is creativiteit?

Opdracht

Ontwerp een experiment

Onderzoeksvraag: Wat is het effect van de concentratie suiker (sacharose, glucose, fructose,...) op de daling van het vriespunt van water?

Ontwerp een experiment waarmee je op deze vraag een antwoord kunt krijgen. Je zou het experiment thuis of op school moeten kunnen uitvoeren (misschien kan dat ook wel!?).

Maar eerst...

Vraag

Onderzoeksvraag: Wat is het effect van de concentratie suiker (sacharose, glucose, fructose,...) op de daling van het vriespunt van water?

Formuleer nu zelf een passende hypothese (eigen antwoord op de onderzoeksvraag).

Typ hier je antwoord:

Les 1. Wat is creativiteit?

Opdracht

Ontwerp een experiment

Onderzoeksvraag: Wat is het effect van de concentratie suiker (sacharose, glucose, fructose,...) op de daling van het vriespunt van water?

Ontwerp in tweetallen een experiment (Materiaal & Methode) waarmee je op deze vraag een antwoord kunt krijgen. Je zou het experiment thuis of op school moeten kunnen uitvoeren.

Wissel na 3 minuten uit met het tweetal voor of achter jullie. Verbeter je plan!

Les 1. Wat is creativiteit?

Opdracht

Check je plan

• Heb je alle materialen, puntsgewijs, vermeld? Hoeveelheden, concentraties?
  
  
• Heb je stap voor stap uitgelegd wat je met die materialen gaat doen? Is daar geen speld tussen te krijgen?
  
  
• Heb je het experiment tenminste in duplo uitgevoerd (dus dezelfde concentratie 2x)?
  
  
• Heb je een controle ingebouwd?
  
  
• Is er steeds maar 1 factor (nl. de hoeveelheid suiker) die varieert?

Materiaal & Methode?

In een 'Materiaal & Methode' beschrijf je zo precies mogelijk wat je gaat doen om het antwoord op de vraag  te vinden. Je beschrijft de procedure, en de gebruikte materialen gedetailleerd en stapsgewijs.

Les 1. Wat is creativiteit?

Terug naar: vriespuntverlaging

Grote moleculen hebben minder effect op de vriespuntverlaging dan kleine moleculen. Het referentiepunt is sacharose (de suiker in de suikerpot thuis) met een moleculair gewicht van 342 g/mol, en daarmee een PAC-waarde van 1. De PAC-waardes van alle andere suikers worden berekend in verhouding tot die van sacharose. 

Dextrose (glucose) heeft een moleculair gewicht van 180 g/mol. De PAC-waarde van dextrose bereken je als volgt: 342/180=1,9. 

Dextrose heeft dus een vriespuntverlagende werking die bijna twee maal zo groot is als die van sacharose! Hetzelfde geldt voor fructose. Met een moleculair gewicht van 180 g/mol heeft die ook een PAC van 1,9.

Dus: Hoe kleiner de moleculen, hoe hoger de PAC en hoe hoger de PAC hoe hoger de vriespuntverlagende werking.

PAC-waarde?

PAC staat voor 'Potere Anti Congelante' (Italiaans, uiteraard!), vergelijkbare termen zijn AFP (Anti Freezing Point) of FPDF (Freezing Point Depression Factor). Al deze afkortingen verwijzen naar de verlaging  van het vriespunt van water die bepaalde ingrediënten (suiker, zout, alcohol, ...) in een ijsrecept veroorzaken. Door de verlaging van het vriespunt van elk ingrediënt in verhouding tot hun hoeveelheden te vergelijken, krijg je een getal waaruit je kunt afleiden hoeveel lager het vriespunt van het water in het recept zal zijn.

Les 1. Wat is creativiteit?

Vriespuntverlaging

In deze grafiek zie je het effect van twee verschillende suikers (sacharose en fructose) op de verlaging van het vriespunt van ijs.

Je hebt dus minder fructose nodig om hetzelfde effect te bereiken (qua vriespuntsdaling). Maar...?

Bron: Mullan (2013)

Toelichting

'% w/w'  geeft de massa van een stof aan als een percentage van de totale massa van het mengsel dus eigenlijk is het gram per 100 gram water.

Vraag

Je hebt sacharose in je ijs vervangen door fructose. Je hebt daarvan maar ongeveer de helft nodig in vergelijking tot sacharose om hetzelfde vriespuntverlagende effect te krijgen. Wat doet dit echter met de smaak van het ijs?

Typ hier je antwoord:

Les 1. Wat is creativiteit?

Suikervervanger: stevia

Ons roomijs moet wel lekker zoet smaken. 

Tegenwoordig wordt vaak stevia gebruikt als suikervervanger.

Stevia is afkomstig van de plant Stevia rebaudiana (honingkruid of suikerplantje).

Dit plantje komt van oorsprong uit subtropisch en tropisch Zuid- en Centraal-Amerika en komt nog in het wild voor tussen Brazilië en Paraguay. De plant wordt daar door de oorspronkelijke bewoners al eeuwenlang gebruikt als zoetmiddel in dranken als maté, medicinale drankjes en in kruidenextracten.

De zoete smaak van de stevia is sterker dan die van suiker. Vertaald naar 

suiker zou stevia ongeveer 200 keer zo zoet zijn als suiker. Toch zijn er 

weinig producten waarin uitsluitend stevia als zoetstof wordt gebruikt. 

Vraag

Zoek tenminste twee nadelen van het gebruik van stevia als zoetstof voor ijs. Gebruik als zoektermen steviolglycosides, stevioside en E960.

Typ hier je antwoord:

Vraag

Geef tenminste drie redenen waarom xylitol wel geschikt is als zoetstof voor ijs. Zoek hiervoor zelf naar de benodigde informatie.

Typ hier je antwoord:

Waarom is suikervrij ijs maken nou zo lastig?

Welke problemen kom je tegen?

Toelichting

Suggesties voor antwoorden:

- zoetstoffen beïnvloeden de smaak / hebben een bijsmaak

- zoetstoffen beïnvloeden het vriespunt waardoor het ijs te hard of te zacht wordt

- sommige zoetstoffen zorgen voor diarree

- sommige zoetstoffen beïnvloeden de structuur van het ijs

Vraag

En wat eet jij nou het liefst?

een biologisch roomijsje, met gewone suiker

een McFlurry

een waterijsje of sorbetijs(je)

een suikervrij roomijsje

ik hou helemaal niet van ijsjes

Toelichting

Deze poll is bedoeld om terug te keren naar de vraag waar het bij voeding nou eigenlijk om gaat. Daar kan iedereen anders over denken, met andere beweegredenen. Dat kan gezondheid zijn (minder vet en/of suiker). Sommige leerlingen zullen hier totaal niet mee bezig zijn en genieten gewoon van een lekker ijsje. En dat is prima.

Les 1. Wat is creativiteit?

Gefeliciteerd!

Na deze les...

• kun je beargumenteren waarom bepaalde zoetstoffen wel of niet geschikt zijn om roomijs te bereiden.
• kun je uitleggen wat vriespuntsverlaging is en wat de rol van suiker daarbij is.
• kun je op basis van de grootte van een suikermolecuul een uitspraak doen over het vriespuntsverlagende effect.
• heb je enig inzicht gekregen in de factoren die een rol spelen bij het bereiden van (suikervrij) ijs.

Nog een paar vraagjes!

klik op het rad

Toelichting

Door het rad te laten draaien evalueren de leerlingen op verschillende manieren de les.

Les 1. Wat is creativiteit?

Vond je dit in interessante les? Dan is één van deze vervolgopleidingen misschien iets voor jou:

Geïnspireerd? 

Bachelor Voeding en Gezondheid (WUR)

https://www.wur.nl/nl/onderwijs-opleidingen/bachelor/bsc-opleidingen/bsc-voeding-en-gezondheid.htm

HBO-opleiding Food & Business (HAN)

https://www.han.nl/opleidingen/hbo/food-business/voltijd/?_gl=1*11z2zmo*_up*MQ..*_ga*NzgyNjgzMDcwLjE3Mjk2NzI3Njk.*_ga_N7CTF0JCN6*MTcyOTY3Mjc2OC4xLjAuMTcyOTY3Mjc2OC4wLjAuNzM1MDIyMjAw&gclid=Cj0KCQjwveK4BhD4ARIsAKy6pMLyLq9tc3ht_KkO13-FRWNtEA7tzkjurUHme7KY4qsqlLQ4BkdEtEQaAid6EALw_wcB

HBO-opleiding Voeding en Diëtetiek (HAN)

https://www.han.nl/opleidingen/hbo/voeding-dietetiek/voltijd/?_gl=1*awulg2*_up*MQ..*_ga*NzgyNjgzMDcwLjE3Mjk2NzI3Njk.*_ga_N7CTF0JCN6*MTcyOTY3Mjc2OC4xLjAuMTcyOTY3Mjc2OC4wLjAuNzM1MDIyMjAw&gclid=Cj0KCQjwveK4BhD4ARIsAKy6pMLyLq9tc3ht_KkO13-FRWNtEA7tzkjurUHme7KY4qsqlLQ4BkdEtEQaAid6EALw_wcB

Bachelor Food Technology (WUR)

https://www.wur.nl/nl/onderwijs-opleidingen/bachelor/bsc-opleidingen/bachelor-food-technology.htm

HBO Voedingsmiddelentechnologie (van Hall Larenstein)

https://www.hvhl.nl/opleidingen/hbo/voedingsmiddelen-technologie/

Les 1. Wat is creativiteit?

De makers van deze les willen graag weten wat je van de les vond.

Ga daarvoor naar de (korte) vragenlijst:

https://bit.ly/LessonUpmod_Leerling

Heel veel dank!

Feedback gevraagd

Klik op de link of scan de QR-code

Les 1. Wat is creativiteit?

IJsboerderij Vrederust. (z.d.). Aardbei Roomijs | IJsboerderij Vrederust. https://www.ijsboerderijvrederust.nl/product/6305928/aardbei-roomijs

Mullan, W.M.A. (2013). Perfect ice cream or gelato. Getting the hardness or "scoopability" just right.. [On-line]. Available from: . Accessed: 4 September, 2024. First posted 13 May 2013. Modified: February 2014; August 2015; January 2017; January 2018; April 2018.

RCC K&L. (2022, 3 oktober). diploma-uitreiking-post-hbo-koudetechniek. https://www.koudeenluchtbehandeling.nl/93330/diploma-uitreiking-post-hbo-koudetechniek

Wikipedia. (2024, 23 april). Fasediagram. Wikipedia. https://nl.wikipedia.org/wiki/Fasediagram

Bronnen

Les 1. Wat is creativiteit?

Check www.4tuschools.nl voor meer inspirerende lessen!