Chủ đề Stem môn Hóa học: Làm nước trái cây lên men từ quả vải

1. Tên chủ đề: Điều chế nước trái cây lên men từ quả vải

Bài 44 – ANCOL - Hóa 11

Bài 50 – GLUCOSE – Hóa học 12 

(3 tiết)

2. Mô tả chủ đề

Nước trái cây lên men là loại nước giải khát bổ dưỡng giúp bổ sung nước, muối khoáng, một số dưỡng chất thiết yếu cho cơ thể.

Việt Nam là 1 nước có thời tiết nóng khô nên nhu cầu sử dụng nước giải khát rất lớn. Mặt khác các loại trái cây ở Việt Nam vô cùng phong phú, đa dạng, tương đối rẻ nên có thể đáp ứng được nhu cầu về nguyên liệu.

Quy trình điều chế nước trái cây lên men rất đơn giản, dễ thực hiện, tận dụng được những loại trái cây của địa phương hoặc hoa quả trên thị trường để phục vụ cho bản thân, gia đình... 

Nước trái cây lên men chứa hàm lượng cồn vừa phải (khoảng 5 – 8%) có tác dụng kích thích làm cho tinh thần thêm hưng phấn và sảng khoái sau thời gian căng thẳng và mệt mỏi.

Trong chủ đề này, học sinh thiết kế quy trình điều chế nước trái cây lên men từ quả vải. 

Kiến thức liên quan: 

- Ảnh hưởng của rượu với hoạt động của con người ( Hóa học 11)

- Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng ( Hóa học 10).

– Quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật  (Bài 22, 23, 24 – Sinh học lớp 10).

3. Mục tiêu

a. Kiến thức:

Trình bày được:

– Các giai đoạn sinh trưởng của quần thể vi sinh vật trong nuôi cấy không liên tục. 

– Quá trình phân phân giải đường Saccarozo, tinh bột bằng vi sinh vật. 

– Viết được phương trình phản ứng xảy ra trong quá trình lên men nước trái cây.

- Thiết kế và đưa ra quy trình điều chế nước trái cây lên men từ quả vải.

b. Kỹ năng

– Thu thập thông tin .

– Tiến hành thí nghiệm và tìm ra điều kiện tối ưu để sản xuất nước trái cây lên men.

– Xác định được quy trình điều chế nước trái cây lên men, thời gian sử dụng loại nước trái cây lên men.

c. Phát triển phẩm chất:

– Có thái độ tích cực, hợp tác trong làm việc nhóm;

– Yêu thích, say mê nghiên cứu khoa học

– Có thái độ giữ gìn vệ sinh an toàn thực phẩm.

d. Phát triển năng lực chung

– Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo: Tối ưu được điều kiện tiến hành lên men nước trái cây.

– Năng lực giao tiếp và hợp tác: thống nhất bản thiết kế và phân công thực hiện từng phần nhiệm vụ cụ thể.

– Năng lực tự chủ và tự học: học sinh tự nghiên cứu kiến thức nền và vận dụng kiến thức nền để đề ra quy trình sản xuất nước trái cây lên men.

4. Thiết bị

- Dụng cụ: Bình thủy tinh có nắp đậy; dao và các dụng cụ khác để sơ chế quả vải, máy tính, máy chiếu.

- Nguyên liệu: quả vải có sẵn tại địa phương , đường.

5. Tiến trình dạy học

KẾ HOẠCH THỐNG NHẤT TRIỂN KHAI

Hoạt động chính	Thời lượng
Hoạt động 1: Xác định yêu cầu quy trình sản xuất nước trái cây lên men ( 10- 15 phút)	Tiết 1 45 phút
Hoạt động 2: Tìm hiểu kiến thức nền và nghiên cứu các điều kiện cho quy trình sản xuất nước trái cây lên men. (30 phút)
Hoạt động 3: Báo cáo quy trình điều chế nước trái cây từ quả vải lên men.	Tiết 2 45 phút
Hoạt động 4: Thử nghiệm quy trình làm nước trái cây lên men từ trái cây	(tại nhà – Thời gian: 5 ngày).
Hoạt động 5: Trình bày sản phẩm và thảo luận.  (45 phút)	Tiết 3 45 phút

 

Hoạt động 1: XÁC ĐỊNH YÊU CẦU QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TRÁI CÂY LÊN MEN

A. Mục đích: 

- Các quá trình xảy ra khi lên men hoa quả, ứng dụng của quá trình này.

- Xây dựng quy trình điều chế nước trái cây lên men.

B. Nội dung:

– GV cho HS xem clip sản xuất rượu vang từ nho rồi trả lời các câu hỏi sau:

+ Rượu hoa quả được sản xuất từ những nguyên liệu nào? Cho ví dụ?

+ Các quá trình chính xảy ra trong quá trình lên men? Viết phương trình phản ứng minh họa.

+ Trong giai đoạn đầu của quá trình lên men, cần tiến hành trong môi trường (điều kiện): axit, kiềm hay trung tính? Vì sao?

– Từ hoạt động khám phá kiến thức, GV cho HS nghiên cứu xây dựng quy trình điều chế nước trái cây lên men.

C. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: HS có kiến thức ban đầu về:

+ Các nguồn nguyên liệu có thể dùng để lên men.

+ Phản ứng và quá trình chính xảy ra trong quá trình lên men.

+ Ảnh hưởng của môi trường ( pH) đến quá trình lên men.

D. Cách thức tổ chức hoạt động:

Giáo viên phát phiếu học tập, yêu cầu học sinh xem clip và hoàn thiện phiếu học tập 1 theo link sau:

https://www.youtube.com/watch?v=wprcsKyv2ss

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

1. Sản xuất rượu vang từ nho dựa trên phản ứng nào? ..........................................................................................................................................

2. Kể tên một số nguyên liệu khác có thể dùng để sản xuất rượu hoa quả? Đặc điểm chung của các nguyên liệu đó. ..........................................................................................................................................................................................

3. Các quá trình chính xảy ra trong quá trình lên men? Viết phương trình phản ứng minh họa. ................................................................................................................................................................................. ..............................................................................................................................................

4. Trong giai đoạn đầu của quá trình lên men, cần tiến hành trong điều kiện: Môi trường axit, kiềm hay trung tính? Vì sao? .............................................................................................................................................. ..............................................................................................................................................

– GV chiếu lên màn hình: Chữa bài mẫu của 1 nhóm học sinh và chốt kiến thức.

- HS các nhóm khác chấm chéo nhau.

GV thông báo: Nếu quá trình lên men hoa quả mà ta không cho thêm cồn vào thì hàm lượng cồn thường chỉ đạt từ 0,5 – 1,5% ( gọi là nước trái cây lên men). Gv giới thiệu 1 số tác dụng của nước trái cây lên men. Từ đó chuyển giao nhiệm vụ:  Xây dựng quy trình sản xuất nước trái cây lên men.

- YÊU CẦU SẢN PHẨM

+ Nồng độ cồn từ  5 đến 8%

+ Màu sắc trong, không có váng.

+ Mùi thơm nhẹ của quả vải, vị dịu ngọt, chua nhẹ.

+ Chi phí tiết kiệm.

Hoạt động 2:  TÌM HIỂU KIẾN THỨC NỀN VÀ NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN CHO QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TRÁI CÂY LÊN MEN

a. Mục đích:

Trang bị những kiến thức về: 

+ Ancol ( khái niệm, phân loại, đặc điểm cấu tạo, tính chất và cách điều chế ancol).

 + Các kiểu hô hấp, lên men và quá trình phân giải cacbohidrat nhờ vi sinh vật.

+ Các giai đoạn phát triển của vi sinh vật trong điều kiện nuôi cấy không liên tục.

+ Nêu và giải thích được ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình lên men etylic ( làm nước trái cây lên men) từ đó chọn điều kiện tối ưu để thiết lập quy trình làm nước trái cây lên men

+ Quy trình làm nước trái cây lên men trong quy mô công nghiệp và quy mô gia đình.

b. Nội dung:

Học sinh học kiến thức nền, gồm: 

+ Hóa học: Ancol ( Hóa học lớp 11) và Glucose (Hóa học lớp 12)

+ Sinh học 10: Bài 22, 23, 24.

- HS thảo luận nhóm để phân chia công việc.

GV đôn đốc, hỗ trợ tài liệu, giải đáp thắc mắc cho các nhóm nếu cần

c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:

– Bài ghi của cá nhân về các kiến thức liên quan ( trình bày trên phiếu học tập cá nhân và trên giấy A0 sau khi có sự thống nhất của cả nhóm.

– Sơ đồ quy trình sản xuất nước trái cây lên men (trình bày trên giấy A0 hoặc bài trình chiếu powerpoint).

d. Cách thức tổ chức hoạt động:

Gv: Chia lớp thành 5 nhóm. HS hoàn thiện nhiệm vụ của nhóm theo sơ đồ tư duy và sau đó cử đại diện lên thuyết trình. ( Giáo viên có thể cung cấp tài liệu photo kèm theo hoặc cho hoc sinh sử dụng điện thoại, máy tính để tìm kiếm tài liệu). 

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

Nhóm 1: Ancol ( khái niệm, phân loại, đặc điểm cấu tạo, tính chất và cách điều chế ancol).

Nhóm 2: Các kiểu hô hấp, lên men và quá trình phân giải cacbohidrat nhờ vi sinh vật.

Nhóm 3: Các giai đoạn phát triển của vi sinh vật trong điều kiện nuôi cấy không liên tục. Vẽ đồ thị minh họa.

Nhóm 4: các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men etylic ( làm nước hoa quả lên men).

Nhóm 5:  Trình bày quy trình làm nước trái cây lên men trong quy mô gia đình.

Gv chốt lại kiến thức và chốt quy trình làm nước trái cây lên men trong quy mô gia đình.

SƠ ĐỒ QUY TRÌNH

Hoạt động 3: TRÌNH BÀY VÀ BẢO VỆ PHƯƠNG ÁN LÀM NƯỚC TRÁI CÂY LÊN MEN TỪ QUẢ VẢI.

A. Mục đích:

- HS trình bày được phương án về quy trình điều chế nước trái cây lên men từ quả vải và sử dụng kiến thức nền để giải thích được quy trình.

B. Nội dung: 

- GV cho từng nhóm HS lên trình bày phương án, quy trình điều chế nước trái cây lên men đã tìm hiểu được. 

- Tổ chức thảo luận cho từng thiết kế, các nhóm khác và GV nêu câu hỏi, phản biện và góp ý cho quy trình. Nhóm trình bày trả lời. lập luận và bảo vệ quan điểm hoặc ghi nhận ý kiến phù hợp để hoàn thiện được quy trình. 

C. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:

+ Quy trình hoàn chỉnh cho việc thực hiện điều chế nước trái cây lên men từ quả vải.

D. Cách thức tổ chức hoạt động:

Bước 1: Lần lượt từng nhóm trình bày trong 3 phút.

Bước 2: GV cho các nhóm còn lại nêu câu hỏi, nhận xét về quy trình điều chế của nhóm bán, nhóm trình bày phản biện, nhận góp ý để hoàn thiện quy trình.

Một số câu hỏi GV gợi ý định hướng cho HS thảo luận:

- Vì sao có thể làm nước trái cây lên men từ hoa quả?

- Khảo sát thời gian lên men thích hợp nhất?

- Những yếu tố ảnh hưởng tới quy trình làm nước trái cây lên men?

- Có thể sử dụng loại trái cây nào khác không?

- Có cách nào để rút ngắn được thời gian lên men?

Hoạt động 4:  THỬ NGHIỆM QUY TRÌNH LÀM NƯỚC TRÁI CÂY LÊN MEN TỪ QUẢ VẢI 

( tại nhà).

A. Mục đích:

- Kiểm chứng lại giữa lý thuyết và thực nghiệm về điều kiện tiến hành phản ứng.

- Giải quyết vấn đề gặp phải (nếu có) để điều chỉnh lại quy trình cho phù hợp.

- Tạo ra sản phẩm minh họa cho quy trình đề xuất

- Cải tiến lại quy trình để giảm bớt thời gian giữa các mẻ; chất lượng của sản phẩm.

B. Nội dung: 

- Học sinh sử dụng các nguyên liệu và dụng cụ cho trước để tiến hành sản xuất nước trái cây lên men.

- Trong quá trình làm, các nhóm quan sát, đánh giá và điều chỉnh nếu cần.

- Chuẩn bị bài báo cáo sản phẩm trước lớp và chia sẻ những vấn đề gặp phải hoặc những cải tiến trong quá trình thử nghiệm, cách giải quyết và kết quả.

C. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:

+ Sơ đồ  quy trình sản xuất nước trái cây lên men.

+ Sản phẩm là chai nước trái cây lên men từ quả vải.

+ Video, hình ảnh, sổ ghi chép nhật kí làm thí nghiệm.

D. Cách thức tổ chức hoạt động:

1. HS tự lên danh sách các nguyên liệu và dụng cụ cần thiết để thực hiện.

Nguyên vật liệu: + 1kg quả vải đã sơ chế sạch + 50 gam đường (tùy theo sở thích ngọt và điều chình lượng đường cho phù hợp)

Dụng cụ + Khăn phủ + Bình thủy tinh 1 lít + Dao + Dây buộc, vỉ nén

2. Từ sơ đồ quy trình, học sinh tiến hành các bước làm thực nghiệm:

HƯỚNG DẪN CÁC BƯỚC THỰC NGHIỆM

- Bước 1: Chọn nguyên liệu: Quả quả vải to, không bị dập nát. Sau đó đem bóc vỏ,  cắt bỏ hạt, sau đó cho vào bình thủy tinh.

- Bước 2: Hòa tan 50 gam đường với 300 ml nước đun sôi để nguội (30o) 

- Bước 3:  Đổ 1 lớp đường và 1 lớp vải. Đổ thành nhiều lớp (Hoặc dùng vỉ nén các lát quả vải tránh bề mặt quả vải bị thâm đen, bị hỏng)

- Bước 4: Dùng khăn phủ miệng lọ và buộc chặt. Theo dõi khoảng thời gian sự thay đổi màu sắc dung dịch, mùi vị theo bảng.

- Bước 5: Lập bảng so sánh, làm thí nghiệm (ít nhất 3 lần) giữa các mẫu và mỗi lần khảo sát để rút ra kết luận hoặc những điều chỉnh cần thiết.

STT	Yếu tố khảo sát	Quả vải xanh	Quả vải còn ương	Quả vải chín tới
1	Quả vải bỏ hạt
2	Nhiệt độ lên men
3	Thời gian thay đổi màu sắc dung dịch
4	Thời gian màu sắc dung dịch lên men không còn thay đổi nữa.
5	Mùi vị, thời gian thay đổi mùi vị.
6	Yếu tố khác...

3. Đề xuất sơ đồ quy trình sản xuất nước trái cây lên men (Sau khi đã cải tiến -nếu có).

4. HS xem bảng phụ lục ở phía cuối giáo án để đánh giá bài làm của nhóm khác.

TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ 

STT	Tiêu chí	Điểm
1	Nêu được đủ các bước thực hiện quy trình sản xuất nước trái cây lên men.
2.	Nhật kí tiến hành thí nghiệm: Nguyên liệu, cách tiến hành, khó khăn, cải tiến (nếu có).
3.	Các yếu tố ảnh hưởng mở rộng thêm khác
4.	Chốt lại các điều kiện thực hiện thực nghiệm hợp lý nhất
5	Có sản phẩm minh họa quy trình sản xuất theo điều kiện hợp lý nhất của nhóm
	Tổng

 

Hoạt động 5: TRÌNH BÀY SẢN PHẨM VÀ THẢO LUẬN

(Tiết 3 – 45 phút)

a. Mục đích:

- Các nhóm giới thiệu quy trình làm nước trái cây lên men trước lớp, chia sẻ quá trình trải nghiệm.

- Học sinh học hỏi kinh nghiệm của các nhóm khác.

- Bảo vệ kết quả thí nghiệm của mình và cách khắc phục những khó khăn.

b. Nội dung:

– Các nhóm trưng bày sản phẩm trước lớp;

– Các nhóm lần lượt báo cáo sản phẩm và trả lời các câu hỏi của GV và các nhóm bạn.

– Đề xuất phương án cải tiến sản phẩm.

c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:

+ Nước trái cây lên men từ quả quả vải 

+ Bài thuyết trình giới thiệu sản phẩm. 

d. Cách thức tổ chức hoạt động:

– Tổ chức cho HS chuẩn bị và trưng bày sản phẩm cùng lúc. Khi các nhóm sẵn sàng, GV yêu cầu các nhóm cùng đồng thời mang sản phẩm lên trưng bày.

– Yêu cầu HS của từng nhóm trình bày, phân tích về quy trình, các bước thực hiện.

– HS, GV và hội đồng GV tham gia sẽ bình chọn về chất lượng, mùi, vị, màu sắc, nồng độ cồn, cách bảo quản sản phẩm.

– Khuyến khích các nhóm nêu câu hỏi cho nhóm khác.

– GV tổng kết chung về hoạt động của các nhóm; Hướng dẫn các nhóm cập nhật điểm học tập của nhóm. GV có thể nêu câu hỏi lấy thông tin phản hồi:

  + Nếu có thời gian thêm để làm sản phẩm em sẽ cải tiến sản phẩm như thế nào?

  + Em hãy đưa ra 1 phương án để đẩy nhanh quá trình lên men?

  + Thành phần và giá trị dinh dưỡng của nước quả vải lên men.

  + Giá thành nguyên vật liệu và ước tính giá thành sản phẩm/ 1lit. ( Đối chiếu với giá sản phẩm cùng loại trên thị trường)

  + Sản phẩm của mình so với sản phẩm trên thị trường có ưu nhược điểm gì? Tại sao.