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Modul Emulsionen - "Kleine Tropfen ganz groß"
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Emulsionen sind aus unserem Alltag nicht wegzudenken.
Diese auf den ersten Blick unscheinbaren Flüssigkeiten begegnen uns
in Kosmetikprodukten und Lebensmitteln, in Pharmazeutika und
Farben, und viele weitere Produkte wären ohne die Verwendung von
Emulsionen nicht verfügbar. Doch worin liegt das Geheimnis dieser
Gemische? Was macht das Mischen des Unmischbaren möglich?
Schwerpunkte dieses Moduls sind die Herstellung und
Untersuchung von Emulsionen am Beispiel von Mayonnaise und
Sonnenmilch. Die Experimente können in folgende Unterrichtseinheiten
integriert werden: Herstellung von Alltagsprodukten, z.B.
Lebensmittel und Sonnenmilch.
Das Modul „Kleine Tropfen ganz groß“ ist im Rahmen
des NaT- Working- Projektes in Zusammenarbeit mit dem Institut für
Bio- und Lebensmitteltechnik, Bereich I:
Lebensmittelverfahrenstechnik (LVT) der Universität Karlsruhe
entstanden. Die Inhalte dieses Moduls können mit den Inhalten des
Moduls "Herstellung und Eigenschaften von Titandioxid- Nanopartikeln"
zu einer Unterrichtseinheit „Nano- Sonnencreme“ verknüpft werden. Es
ist aber auch möglich sich nur einem der beiden Themen zuzuwenden.
Das NaT-Working- Projekt fördert die Kooperation von
Schule und Universität und schließt einen Besuch der LVT während der
Durchführung der Unterrichtseinheit mit ein. Bei diesem Besuch haben
die Schüler die Gelegenheit Mayonnaise selbst herzustellen und zu
untersuchen. Das technische ScaleUp der Produktion von Sonnencreme
mit Titandioxid- Nanopartikel als Sonnenschutz stellt den Höhepunkt
der Veranstaltung dar. Das hergestellte Produkt kann an die
Schülerinnen und Schüler zur Verwendung ausgegeben werden.
Die Unterrichtseinheit ist so konzipiert, dass sie
auch ohne die Kooperation mit der Universität durchgeführt werden
kann. Im schulischen Kontext steht natürlich die Sonnencreme im
Mittelpunkt der Einheit, jedoch werden am Beispiel der Mayonnaise
wichtige Informationen rund um die Emulsion erarbeitet.
Die Materialien zu
dieser Einheit wurden erarbeitet von:
- Freddy Aguilar, Lehrstuhl für
Lebensmittelverfahrenstechnik,
Universität
Karlsruhe (TH)
- Lena Hecht,
Lebensmittelverfahrenstechnik, Universität Karlsruhe (TH)
- Ping Idda, Lehrstuhl für Lebensmittelverfahrenstechnik,
Universität
Karlsruhe (TH)
- Karola Bernert, St. Dominikus- Gymnasium Karlsruhe
- Margit Jost- Kant, Bismarck- Gymnasium Karlsruhe
- Gabriele Rupp, Gymnasium Neureut
- Sabine Schatte, Lessing- Gymnasium Karlsruhe
Ansprechpartnerin:
Margit Jost-Kant, Bismarck-Gymnasium,
Karlsruhe, eMail:
jost-kant@nat.nwt-bw.de
Unterrichtseinheit Sonnenmilch:

Die Unterrichtseinheit
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- Der Unterrichtsverlauf
(PDF-Datei)
Anlagen:
| 01
Quiz-Sonnencreme |
PDF-Datei |
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03
Infos Referate:
- Zeitvorgabe 10 min
- möglichst frei halten
- Handout für Mitschüler: 1 DIN A 4 Seite
- kein PowerPoint
- Veranschaulichung durch Folien, Tafel, ...
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Mögliche Referatsthemen:
- Hautkrebs
- Nano-Krebstherapie
- Hauttypen
- Hauterkrankungen (allergien, Akne...)
- Bräunungsstudio
- Mayonnaise (Demonstrationsreferat)
- Einsatz von Nanotechnologie
- Elektronenmikroskop
- Schutzhülle Atmosphäre
- Verteilung der Globalstrahlung
- Ozonproblematik
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| 04
Versuche mit Öl und Wasser |
PDF-Datei |
| 05a
Memory Gemischtypen |
PDF-Datei |
| 05b
Arbeitsblatt Stoffgemische |
PDF-Datei |
| 05c
Arbeitsblatt Stoffgemische (Erwartungshorizont) |
PDF-Datei |
| 06
Arbeitsauträge Emulsion |
1.
Definiere den Begriff Emulsion.
2. Entwickelt eine Schemazeichnung mit deren Hilfe
man die Funktionsweise eines
Emulgators erklären kann. Alternative: Modell
3. In welchen Produkten unseres täglichen Lebens
werden Emulgatoren verwendet?
Um welche Emulgatoren handelt es sich jeweils?
Führt mindestens drei Beispiele an.
4. Präsentiert eure Ergebnisse.
Hilfsmittel: Internet, Chemiebuch |
| 08a
Versuche zur Emulgierwirkung entwickeln |
PDF-Datei |
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08b Versuche zur
Emulgierwirkung entwickeln (EH) |
- Mengenangaben
Wasser / Öl
- Mengenangaben Zusätze
- Arbeitsschritte
- Zeitangaben, z.B. Wie lange soll geschüttelt
werden?
- Kontrolle
- Was soll als Ergebnis festgehalten werden? |
| 09a
Versuch zur Bestimmung des Emulsionstyps |
PDF-Datei |
| 09b
Erwartungshorizont zu 09a |
PDF-Datei |
| 10a
Klassenarbeit |
PDF-Datei |
| 10b
Klassenarbeit (Erwartungshorizont) |
PDF-Datei |
| 11
Anforderungen an eine Sonnencreme |
z.B.:
wirksam gegen UV-Strahlung
gut hautverträglich
nicht toxisch (ungiftig)
photostabil (stabil gegen Lichteinstrahlung)
sollte nur begrenzt in die Haut eindringen
chemisch stabil
hitzestabil
wasserfest
nicht fettig oder glänzend
nicht klebrig
angenehmer Geruch
möglichst geschmacklos
preiswert
pflegend |
| 12
Rechercheaufträge |
1.
Welche Inhaltsstoffe befinden sich in käuflichen
Sonnencremes?
2. Suche ein einfaches Rezept für eine Sonnencreme.
3. Nenne die Aufgaben der verschiedenen
Inhaltsstoffe der Sonnencremes?
Fertige dazu eine Tabelle an. |
| 13
Rezept zur Herstellung einer Sonnenschutzmilch |
PDF-Datei |
| 14
Inhaltsstoffe einer Sonnenschutzmilch |
PDF-Datei |
| 15a
Arbeitsaufträge zum Thema Strahlung |
1. In
welche Bereiche kann man das elektromagnetische
Spektrum unterteilen?
2. Ordnet diese Bereiche von energiearm (langwellig)
bis energiereich (kurzwellig)
3. Welche Vorgänge finden statt, wenn UV-Strahlung
auf die Haut trifft?
4. Wie können Sonnencremes UV-Schäden verhindern?
5. Definiere den Begriff „Sonnencreme“.
Hilfsmittel: Lehrerinfo, Physikbuch und Lexika |
| 15b
Erwartungshorizont zu 15a |
zu 1.
u. 2. siehe Physikbuch oder Lexikon
zu 3. - Licht wird reflektiert
- Licht wird gestreut
- Licht wird absorbiert
- Licht wird
durchgelassen
zu 4. - Absorbieren UV (organische
Subtanzen)
- Reflektieren oder
streuen UV (Pigmente, mineralische Filter)
zu 5. - Sonnenschutzmittel sind kosmetische
Substanzen,
die auf die
Hautoberfläche aufgetragen werden und Verbindungen
enthalten,
die UV-Strahlung
absorbieren, reflektieren oder streuen.
Dies soll effektiv
erfolgen und ohne nachhaltigen Nebenwirkungen. |
| 16a
Arbeitsblatt zur Auswirkung der UV-Strahlung |
PDF-Datei |
| 16b
Erwartungshorizont zu 16a |
PDF-Datei |
| 17a
Projektauftrag: Herstellung von Sonnencreme |
1.
Stellt für jeden Schüler eurer Gruppe 100 ml
Sonnencreme her.
Entwickelt dazu eine Herstellungsvorschrift. Chemikalien
siehe unten.
2. Welche Funktionen erfüllen die verwendeten
Inhaltsstoffe der Sonnencreme?
3. Entwerft ein Etikett für eure Sonnencreme.
Achtet bei dem Etikett auf alle wichtigen Informationen!
4. Gestaltet eine DIN A 4 – Werbeseite für eure
Sonnencreme oder
dreht einen kleinen Werbefilm.
Chemikalien (möglicherweise Begrenzung der zur
Verfügung gestellten Mengen)
Tegomuls HT
Sojaöl
Parsun (SF 6)
Vitamin E
Wasser
Tr. Paraben K
Parfümöl (z. B. Cocos) |
| 17b
Rezeptvorschlag Sonnenschutzmilch |
PDF-Datei |
| 17c Was
muss auf ein Etikett? |
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Artikelbezeichnung
- Name
- Kurzinfos
- Inhaltsstoffe
- LSF
- Mindesthaltbarkeitsdatum
- Anwendung
- Mengenangabe
- Hersteller
- Entsorgungsinformation
- (Preis) |
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- Vorlagen für
Unterrichtsfolien (PDF-Datei)
- Lernzirkel Haut
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Überblick (PDF-Datei) |
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Station 1:
Der Aufbau der Haut
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1. Betrachte das Modell der Haut, vergleiche es mit
der Abbildung in deinem Biologiebuch
und beantworte folgende Frage: „Wieso führt
Hautkontakt zu verschiedenen Empfindungen?“
2. Auf deinem Arbeitsblatt ist ein
schematischer Querschnitt der Haut abgebildet.
Welche wesentlichen Bestandteile der Haut fehlen in
dieser Zeichnung?
Ergänze die Darstellung und beschrifte die Strukturen.
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Station 2 A:
Funktionen der Haut – Überblick
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Informiere dich mithilfe des Films „Die Haut“ über
deren vielfältige Funktionen.
Mache dir stichwortartige Notizen.
Bearbeite im Anschluss folgende Aufgaben:
1.
Zeige anhand eines Struktur-Funktionsschema auf,
inwiefern die Haut an der biologischen Regelung der
Körpertemperatur beteiligt ist.
2.
Fertige eine Tabelle über die Funktionen der Haut
und deren dazugehörigen Strukturen an.
Benutze deine Notizen aus dem Film und ausliegendes
Informationsmaterial.
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Station 2 A:
Funktionen der Haut –
Hautkontakt |
PDF-Datei |
Station 3:
Mikroskopieren der Haut |
Mikroskopiere und zeichne
-
Haut (Übersicht)
-
Kopfhaut vom Menschen
(Übersicht und Detailzeichnung einer Haarwurzel)
Zusatzaufgabe:
-
Tastkörperchen
-
Fettzellen
Vergleiche deine Zeichnungen mit Mikroaufnahmen und
beschrifte die wesentlichen Strukturen!
Bitte beachten:
-
Zeichnung mit Bleistift
-
Größe jeder Zeichnung ½ Seite
-
Zeichnung beschriften
-
Vergrößerung angeben
Materialien: Lichtmikroskop, Präparate,
Histologiebuch
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Station 4:
Hauttypen |
1.
Bestimme deinen Hauttyp und die noch
ungefährliche Aufenthaltsdauer an der Sonne ohne
bzw. mit Sonnencreme.
Unter diesen Internetadressen findest du Infos
über deinen Hauttyp:
-
http://www.krebsgesellschaft.de/sonne_hauttyp,15745.html
·
-
http://www.bfs.de/www/uv/uv2/uvi/hauttypen.html
2.
Die Effektivität der Sonnencreme bzw.
Sonnenmilch wird durch den Lichtschutzfaktor (LSF)
angegeben. Dies ist jedoch problematisch, da
der LSF für die Wirkstoffkonzentration von
2 mg/cm² festgelegt ist.
Aufgabe: Für wie viele Anwendungen
würde eine 200 ml Flasche Sonnenmilch ungefähr
reichen?
Bestimmung der Hautoberfläche:
Mithilfe der Grafik lässt sich
die Größe der persönlichen Hautoberfläche annährend
ermitteln.
Dazu trägst du deine Körpergröße und dein
Körpergewicht auf der jeweiligen Skala ein.
Verbinde dann die beiden Werte.
Am Schnittpunkt der Linie mit der Skala
„Hautoberfläche“ kannst du nun die Größe
deiner persönlichen Hautoberfläche ablesen.
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Station 5a:
Bräunung
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PDF-Datei |
Station 5b:
Gefährdung und Pflege
der Haut -
Pro und Kontra |
Allzu
viel ist ungesund: Das tägliche Bad, die tägliche
Dusche – in früheren Zeiten ein unvorstellbarer
Luxus –
sind heute zur Selbstverständlichkeit geworden. Doch
statt Krätze und unangenehmen Körpergerüchen
sind jetzt Ekzeme und Allergien auf dem Vormarsch.
Informiere dich im Internet über gesunde Hautpflege
und beantworte dann folgende Fragen:
1.
Welche Hauterkrankungen sind auf zu wenig Pflege
bzw. auf übertriebene Pflege der Haut
zurückzuführen? Erläutere die Zusammenhänge.
2.
Stelle Regeln zusammen, nach denen du deinen Körper
vernünftig pflegen kannst.
3.
Welchen Einfluss hat die Ernährung auf die
Gesundheit der Haut? Weiteres Material hierzu kannst
du auch bei den Krankenkassen erhalten.
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Station 5c:
Tattoos |
Die
Gräfinnen von Monaco haben welche, auch Pamela
Anderson, Britney Spears, Axel Schulz
und Thomas Gottschalk. Die Rede ist von Tattoos,
kleinen Zeichen oder Bildern,
die mit in Farbe getauchten Nadeln oder Stanzen in
die tieferen Hautschichten (Lederhaut) eingestochen
werden.
Früher wurden Tätowierungen aus magischen, rituellen
und ästhetischen Gründen oder auch
als Erkennungszeichen für soziale Randgruppen
ausgeführt.
Wenn
sich junge Leute mit Tattoos versehen lassen, kann
dies auch zu medizinischen Problemen führen.
Informiere dich z. B. auf folgenden Internetseiten
darüber, was bei der Vorsorge, der Durchführung und
der Nachsorge einer Tätowierung beachtet werden
muss, um die medizinischen Probleme zu verringern.
Fertige dazu eine kurze Übersicht an.
-
www.medizinfo.de
-
www.gesund.co.at
-
www.hautstadt.de
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Station 5 D: Gefährdung der Haut - Piercing |
Sarah, 15 Jahre alt, kommt ganz erregt aus der
Schule nach Hause und erzählt ihrer Mutter, dass
zwei Mädchen aus ihrer Clique mit Erlaubnis der
Eltern mehrfach in den Augenbrauen und Nase gepierct
wurden, und wie schick das aussehen würde. Daher
möchte sie, sobald es irgendwie geht, ihnen gleich
handeln. Sarahs Mutter ist entsetzt und versucht es
ihr mit vielen Argumenten auszureden.
1.
Informiere dich im Internet über mögliche Gefahren
des Piercings.
2
Welche Argumente sprechen deiner Meinung nach für
bzw. gegen das Piercen?
Stelle eine Gewichtung deiner Argumente her.
Diskutiere deine Ergebnisse mit deiner
Arbeitsgruppe.
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Station 6: Hauterkrankungen |
PDF-Datei |
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Zusatzstationen |
PDF-Datei |
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Lehrerinfo |
PDF-Datei |
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Erwartungshorizont |
PDF-Datei |
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Literatur |
PDF-Datei
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- Das Universitätspraktikum
(Arbeitsblätter (PDF-Datei)
dazu auch:
- Lösungen zu Arbeitsblättern (PDF-Datei)
- Auswertungsbeispiel zur Rheologie (PDF-Datei)
- Einführung in die Grundlagen der Rheologie von Emulsionen
(PDF-Datei)
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