Aufgabe 1 – Zusatzstoffe in der Lebensmitteltechnologie

In der Lebensmitteltechnologie werden verschiedene Zusatzstoffe verwendet, um Lebensmitteln bestimmte Eigenschaften, wie zum Beispiel eine lange Haltbarkeit oder einen besonderen Geschmack zu geben.

Abbildung 1: Strukturformel Kaliumsorbat

Zur Konservierung von Lebensmitteln wird häufig Sorbinsäure eingesetzt. Auch die wesentlich besser wasserlöslichen Salze der Sorbinsäure, wie zum Beispiel Kaliumsorbat (siehe Abb.1), zeigen eine antibakterielle Wirkung. Zur einfacheren Handhabung kommen auch Lösungen dieser Stoffe in den Handel.

1.1

Eine Sorbinsäure-Lösung wird im Labor hergestellt und untersucht. Der pH-Wert dieser Lösung ist $pH = 3,38.$

Stelle für die Reaktion von Sorbinsäure mit Wasser eine Reaktionsgleichung auf.
Berechne näherungsweise die Stoffmengenkonzentration $c$ der Sorbinsäure in der Lösung.
Beschreibe ein mögliches Vorgehen zur Herstellung von reinem Kaliumsorbat aus einer Sorbinsäure-Lösung.
Begründe die unterschiedlichen Wasserlöslichkeiten von Kaliumsorbat und Sorbinsäure.

(7 VP)

1.2

Laut Etikett einer handelsüblichen Kaliumsorbat-Lösung sind in $100\,\text{mL}$ der Lösung $20\,\text{g}$ Kaliumsorbat. Dabei werden $1,5\,\text{mL}$ der Lösung mit Salzsäure der Konzentration $c= 0,1 \,\text{mol} \cdot \,\text{L}^{-1}$ titriert. Nach Zugabe von $19,2\,\text{mL}$ Salzsäure ist der Äquivalenzpunkt erreicht.

Beschreibe die Durchführung der Titration mit Hilfe einer beschrifteten Skizze.
Überprüfe, ob die untersuchte Lösung den Angaben des Herstellers entspricht.

(5 VP)

Im Aroma von Früchten findet sich eine große Anzahl verschiedener Verbindungen. Das typische Aroma der Ananas kann in Lebensmitteln durch den Zusatz des künstlichen Aromastoffs 2-Methylbutansäureethylester imitiert werden.

2.1

Dieser Ester kann im Labor synthetisiert werden.

Stelle für die Herstellung von 2-Methylbutansäureethylester eine Reaktionsgleichung mit Strukturformeln unter Angabe aller bindenden und nichtbindenden Elektronenpaare auf.
Stelle für diese Reaktion das Massenwirkungsgesetz auf.
Begründe eine Maßnahme, um die Stoffmenge an Ester im Gleichgewicht zu steigern.

(4 VP)

2.2

Die Synthese von 2-Methylbutansäureethylester soll untersucht werden. Zu Beginn sind die Stoffmengenkonzentrationen beider Edukte gleich. Die Stoffmenge der organischen Säure wird in Abhängigkeit von der Zeit bestimmt und in einem Diagramm dargestellt (siehe Abb.2).

Erkläre anhand des Diagramms, dass sich ein Gleichgewichtszustand einstellt.
Begründe die Lage des Gleichgewichts ausgehend von den Daten des Diagramms.
Gib die Stoffmengen der beteiligten Stoffe im Gleichgewicht an.

(4 VP)

(20 VP)