Fødevarekalorimetri

Den energi kroppen bruger kommer fra forbrændingen af forskellige fødevarer. I forbindelse med kostplaner er det derfor nødvendigt at vide hvor meget energi der er i de forskellige fødevarer. En måde at bestemme det på er ved kalorimetri. Ved at afbrænde en kendt mængde fødevare i et kalorimeter bliver den frigjorte energi opsamlet i apparatet, og ved at måle temperaturstigningen kan man bestemme fødevarens energi indhold.

Lidt teori:

Der er en simpel sammenhæng mellem den energi, E, kalorimeteret modtager og temperaturstigningen, DT, i kalorimeteret. Sammenhængen er givet ved

E=CžDT

Hvor C kaldes kalorimeterets varmekapacitet. Enheden for C er fx kJ/grad

Kalibreringsforsøget med glukose, der er beskrevet nedenfor bruges netop til at bestemme kalorimeterets varmekapacitet.

Fra Den Store Danske Encyklopædi:

kali'brering, bestemmelse af et måleinstruments visningsfejl. Kalibrering udføres ved en sammenligning med et mere nøjagtigt instrument, hvis visningsfejl er kendt. De mest nøjagtige kalibreringer foretages vha. normaler, der med en vis usikkerhed repræsenterer en måleenhed.

Kalorimeteret består af en bundplade med holdere til forbrændingsdigel og glødetråd til antændelse af fødevaren (bruges kun sammen med ilttilledning) samt en studs til ilttilledning. I forlængelse af forbrændingskammeret er monteret en lang kobberspiral (varmeveksler) som er med til at afsætte energien fra forbrændingsgasserne. Med en akvariepumpe kan man suge forbrændingsgasserne gennem spiralen og få en renere forbrænding i forbrændingskammeret.

Fremgangsmåde

Kalorimeteret skal fyldes med vand, til kobberspiralen er dækket. Lav selv målinger så vandets masse kan bestemmes/beregnes. Det er vigtigt, at I bruger den samme vandmængde til alle jeres forsøg

Temperaturmålingen foretages med et digitalt termometer, der har en nøjagtighed på 0,1 °C. For at få en rimelig nøjagtighed i forsøget, skal temperaturen i kalorimeteret stige mindst 2 °C. Det er vigtigt, at I under forsøget bruger oprøreren, så temperaturen bliver ens i hele kalorimeteret.

Resultatskema

Kalibrering af kalorimeteret med glukose:

For at finde kalorimeterets varmekapacitet laves et forsøg, hvor man brænder glukose af i kalorimeteret. Fra databogen vides, at glukose har energiindholdet 17,0 kJ pr gram. Følg vejledningen for madvarer, der ikke kan brænde i atmosfæren, i det I dog kan starte ved punkt 2.

Vægt før forsøg

Vægt efter forsøg

Temperatur før

Temperatur efter

Energien i glukose beregnes som E=17,0kJž(massen af glukose i enheden gram). Herefter beregnes C som

C=E/(T_efter - T_før)

Brændbare væsker

Stof

Vægt før

Vægt efter

Temperatur før

Temperatur efter

Madvarer der ikke kan brænde i atmosfæren

Madvare

Vægt inden tørring

Vægt efter tørring

Vægt før forsøg

Vægt efter forsøg

Temperatur før

Temperatur efter

Brændbare væsker

1. Fyld forbrændingsdiglen 1/3 op med den ønskede olie eller fedtstof (fast fedt smeltes over en bunsenbrænder). Dette gøres for følgende stoffer:

· Ethanol (sprit)

· Palmin

· Madolie (raps, oliven eller anden olie)

2. Vej forbrændingsdiglen med indhold.

3. Mål temperaturen.

4. Forsyn diglen med en væge af bomuldstråd og prøv om det kan brænde.

5. Sæt forbrændingsdigelen ind i forbrændingskammeret.

6. Pust ilden ud når temperaturen er steget tilstrækkeligt.

7. Mål temperaturen.

8. Vej igen forbrændingsdiglen.

Madvarer der ikke kan brænde i atmosfæren

1. Madvarerne skal være tørre: Inden forsøget kan man eventuelt have tørret sine madvarer fx gulerødder i et varmeskab ved 90 °C , natten over. Det er vigtigt, at I kender både våd- og tørvægten.

2. På prøvedagen afvejes noget af den tørrede madvare i forbrændingsdiglen.

3. Vej diglen med madvaren før afbrændingen.

4. Mål temperaturen i kalorimeteret inden forsøgets start.

5. I De fleste faste fødevarer kan ikke umiddelbart brænde da atmosfærens iltindhold er for lille. I disse tilfælde ledes der ilt fra en trykflaske ind i forbrændingskammeret. En akvariepumpe sørger for at fjerne røggasserne gennem kobberspiralen. Inden I går i gang med antændingen skal I få fat i den ansvarlige lærer – Der kan forekomme små røggaseksplosioner.

6. Prøven antændes ved at sænke den glødende glødetråd ned i diglen så overfladen af maden netop ikke berøres. Så snart der er ild i prøven afbrydes strømmen til glødetråden og denne hæves inden den brænder over. Det kræver nogen erfaring at få madvaren til at brænde med en rolig lysende flamme ( Man kan regulere på sugestyrken samt tilledningen af ilt). Jo længere tid I kan holde gang i forbrændingen jo større temperaturstigning og dermed opnås en god forsøgsnøjagtighed.

7. Temperaturen i kalorimeteret måles efter forsøget.

8. Diglen med madvaren afvejes efter afbrændingen.

9. Undersøg ????? forskellige madvarer.

Beregninger

1. Beregn den energi kalorimeteret har modtaget

2. Beregn brændværdien angivet som  antal kJ pr 100 g stof for de undersøgte stoffer.

3. For madvarerne ønskes brændværdien både for de tørrede og utørrede prøver.

4. Sammenlign med databog og/eller varedeklaration.