Vom Geist des engeisteten Weines
| Frage 1 (Klassenstufe 7-11) |
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In Europa galten alkoholische Getränke wie Bier und Wein über Jahrtausende als besonders gesund. Der Grund dafür war, dass sie lange Zeit praktisch die einzigen keimfreien Getränke waren, während insbesondere Wasser (weil man die hygienischen Zusammenhänge nicht verstand) oft sehr stark belastet war. Eine statistische Erfassung des Gesundheitszustandes von Bier- und Weintrinkern hätte vor 1000 Jahren sehr wahrscheinlich durchaus bestätigt, dass sie im Mittel gesünder waren als ihre Mitmenschen.
Die akuten 'Nebenwirkungen' (Rauschzustände) bei intensivem Konsum wurden in Kauf genommen oder - wie weltweit auch bei anderen berauschenden Drogen - gezielt herbeigeführt. Chronische Wirkungen (z.B. Leberschäden, Schäden des Herz-Kreislauf-Systems, körperliche und psychische Abhängigkeiten) wurden meist nicht mit Alkohol in Zusammenhang gebracht und wirkten sich aufgrund der geringeren Lebenserwartung auch schlicht nicht so stark aus. |
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Die lange Tradition alkoholischer Getränke hat dazu geführt, dass man diese schätzt, sie aber auch ohne die schädlichen Wirkungen des Alkohols genießen möchte.
Wie viel Alkohol darf ein als 'alkoholfreies Bier' erhältliches Produkt in Deutschland enthalten ? |
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0,0 %, keinen Alkohol
bis zu 0,5 % Alkohol
bis zu 3,0 % Alkohol
bis zu 10,0 % Alkohol
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| Lösung: |
| Bis zu 0,5 % Alkohol darf ein als alkoholfreies Bier gekennzeichnetes Produkt enthalten. Dies kommt daher, dass es technisch nie ganz möglich ist, den Alkohol hundertprozentig zu entfernen. |
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| Zusatzfrage für die Klassen 10 und 11 |
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Das aus dem Arabischen stammende Wort Alkohol (al-kuhl) hatte ursprünglich eine ganz andere Bedeutung (ein als Augenschminke benutztes Pulver). Nach dem damaligen Verständnis der Naturzusammenhänge galt es jedoch als 'geistige Essenz', die zusammen mit einer 'irdenen Essenz' das Wesen der Dinge bestimmte. Mit der arabischen Herrschaft in Spanien kam das Wort dann nach Europa und ersetzte Begriffe wie "Geist", die heute aber in manchen Bereichen immer noch als Synonym für Alkohol benutzt werden.
Die seit dem Mittelalter aufkommenden exakten Naturwissenschaften haben dann neben dem allgemeinen Begriff 'Alkohol' zu einem speziellen Begriff "Alkohol" der chemischen Fachsprache geführt.
Welche Substanz ist mit dem allgemeinen Begriff Alkohol (z.B. der Angabe X Vol.% Alkohol auf einem Wein- oder Bieretikett) gemeint? |
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Methylalkohol, Methanol
Ethylalkohol, Ethanol
Fuselalkohole
Alle Substanzen, die der chemische Fachbegriff Alkohol einschließt
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| Lösung: |
Hiermit ist der Ethylalkohol oder Ethanol gemeint. Fuselalkohole oder Methanol sollten möglichst auch in keinem Getränk sein!
Verwendet man umgangssprachlich den Begriff Alkohol ist immer Ethanol gemeint. |
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| Welche Substanzen fallen unter den chemischen Fachbegriff Alkohol? (kreuzt die 4 richtigen Antworten an) |
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Methylalkohol, Methanol
Essig
Ethylalkohol, Ethanol
Organische Verbindungen, die die funktionelle Gruppe -OH enthalten
Glycerin
Weinsäure
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| Lösung: |
Richtig sind:
Methanol, Ethanol, organische Verbindungen, die die funktionelle Gruppe -OH enthalten, und Glycerin. Letzteres ist ein sogenannter dreiwertiger Alkohol, da es gleich drei -OH-Gruppen besitzt. |
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| Zusatzfrage für die Klasse 11 |
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Die Herstellungsverfahren für Bier und Wein führen zu einer komplexen Mischung sehr vieler Aromen. Daher kann man sie bis heute nicht (zumindest nicht mit einem zufrieden stellenden Ergebnis und zu einem günstigen Preis) aus ihren einzelnen, ggf. chemisch erzeugten, Bestandteilen zusammenstellen. Alkoholfreies Bier oder Wein wird daher aus normalem Bier oder Wein durch Abtrennen des Alkohols (Entalkoholisierung, Entgeistung) hergestellt.
Die wichtigsten technisch eingesetzten Verfahren zum Entalkoholisieren von Bier oder Wein nutzen verschiedene physikalische Eigenschaften des Alkohols und der anderen Bestandteile.
1. Dampfdruck
2. Konzentration
3. Löslichkeit in einem Membranmaterial
4. Durchlässigkeit von Membranporen
Die eingesetzten Verfahren sind:
A. Umkehrosmose (Reversosmose)
B. Dialyse
C. Destillation, Rektifikation
D. Pervaporation
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Welches Verfahren basiert auf welcher Eigenschaft? (Schreibt die Buchstaben A bis D in die richtigen Felder).
1. Dampfdruck: |
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1
2
3
4
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| Lösung: |
| C |
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| 2. Konzentration: |
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| Lösung: |
| B |
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| 3. Löslichkeit in einem Membranmaterial: |
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| Lösung: |
| D |
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| 4. Durchlässigkeit von Membranporen: |
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| Lösung: |
A
zusammengefasst: 1-C, 2-B, 3-D, 4-A
Prinzip der Umkehrosmose
Das Medium, in dem die Konzentration eines bestimmten Stoffes verringert werden soll, ist durch eine halbdurchlässige (semipermeable) Membran von dem Medium getrennt, in dem die Konzentration erhöht werden soll. Dieses wird einem Druck ausgesetzt, der höher sein muss als der Druck, der durch das osmotische Verlangen zum Konzentrationsausgleich entsteht. Dadurch können die Moleküle des Lösungsmittels gegen ihre "natürliche" osmotische Ausbreitungsrichtung in den Bereich wandern, in dem die gelösten Stoffe bereits geringer konzentriert sind. Dabei passen die Solventmoleküle wie bei einem Filter durch die Membran, während die "Verunreinigungsmoleküle" zurückgehalten werden.
Prinzip der Destillation
Bei der Destillation werden Flüssigkeitsgemische durch Erhitzen getrennt. Die Flüssigkeit mit dem niedrigeren Siedepunkt verdampft beim Erhitzen zuerst und kann nach dem Kondensieren des verdampften Gases durch ein Kühlsystem wieder aufgefangen werden. Beim Siedepunkt geht eine Flüssigkeit in den gasförmigen Zustand über, die flüssige und die gasförmige Phase stehen dann in einem thermodynamischen Gleichgewichtszustand. Da der Siedepunkt vom Außendruck abhängig ist, gelten die tabellarischen Werte für den Siedepunkt eines Stoffes bei einem Normaldruck von 1013 hPa. Beim Erreichen des Siedepunktes unter Normalbedingungen entspricht der Dampfdruck einer Flüssigkeit dem äußeren Druck von 1013 hPa.
Prinzip der Dialyse
Die Dialyse (aus dem Griechischen dialysis = Auflösung) ist ein konzentrationsgetriebener Membranprozess, mit dessen Hilfe man sehr kleine Teilchen (typischerweise Ionen oder kleine Moleküle) aus Lösungen entfernen kann. Während man früher zur Herstellung von alkoholfreiem Bier den Gärprozesses abbrach, bevor sich ein nennenswerter Anteil Alkohol bilden konnte, wie man es auch beim Malzbier macht, benutzt man heute das Dialyseverfahren, wobei einem normalen Bier durch Osmose über eine Membran der Alkohol entzogen wird.
Funktionsprinzip der Pervaporation
bei der Pervaporation dringt eine Komponente des zu trennenden Gemischs bevorzugt in die Membran ein und wird an deren innerer Oberfläche adsorbiert bzw. im Membranmaterial gelöst. Zur Außenseite der Membran hin wird die Konzentration der gut löslichen Komponente geringer, da sie dort an der Oberfläche verdampft und somit kontinuierlich abgezogen wird. So entsteht quer durch die Membran ein Konzentrationsgefälle, das als treibende Kraft für die Diffusion der abzutrennenden Komponente durch die Membran gilt. Die unterschiedliche Löslichkeit beruht bei Kunststoffmembranen auf chemischer Wechselwirkung zwischen Membranmaterial und Flüssigkeitsmolekül. |
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