книги из ГПНТБ / Рухлядева А.П. Технохимический контроль спиртового производства

Определение видимого содержания сухих веществ

Содержание сухих веществ в мелассе определяют косвенным методом по относительной плотности (d), ко­ торую устанавливают рефрактометрическим методом. Величина, определенная таким путем, называется види­ мым содержанием сухих веществ, так как полученные данные будут отличаться от истинного содержания су­ хих веществ, потому что рефрактометры градуированы по сахарозе, а меласса содержит очень много других веществ, относительная плотность которых отличается от плотности растворов сахарозы.

Истинное содержание сухих веществ всегда меньше видимого. Величина этой разницы зависит от количества и качества несахаров мелассы. Большинство несахаров, содержащихся в ней, имеют относительную плотность большую, чем относительная плотность сахарозы, вслед­ ствие чего и результаты определения получаются увели­ ченными на 0,8—2,0%.

Хотя определение видимых сухих веществ дает лишь приблизительные значения, но оно выполняется быстро

ипоэтому вполне удобно для контроля производства. Ход определения. На технических весах в стеклянном

стаканчике взвешивают нормальную навеску 26 г испы­ туемой мелассы, теплой дистиллированной водой смы­ вают ее без потерь в мерную колбу на 100 мл, где вме­ сте с ополосками должно быть около 70—80 мл. Раствор охлаждают до 20° С, доливают дистиллированной водой такой же температуры до метки, энергично взбалтывают и определяют относительную плотность рефрактометром.

Видимые сухие вещества исследуемой мелассы опре­ деляют по табл. 5 приложения.

Истинными сухими веществами называется весь су­ хой остаток, получающийся после удаления влаги из ме­ лассы высушиванием.

Лучшим методом является высушивание с примене­ нием инфракрасной лампы (см. стр. 62), так как вы­ сушивание вязких жидкостей в сушильном шкафу за­ труднительно. Удаление влаги в этом случае облегчает­

220

ся, если высушиваемая меласса распределяется тонким слоем на большой поверхности, которая создается при помощи бумажных роликов. Ролики изготовляют из по­

50—60 и высотой 25—30 мм) и высушивают до постоян­ ной массы в термостате. Бюксы предварительно также высушивают до постоянной массы. Высушенные ролики вынимают из бюкса, помещают на чистый лист бумаги, отвешивают в бюкс около 2 г мелассы, добавляют к ней 5—6 мл дистиллированной воды и перемешивают содер­ жимое до образования однородного раствора. В получен­ ный раствор опускают все взвешенные ролики и прово­ дят высушивание в сушильном шкафу, как было указано на стр. 57 и 60.

При высушивании с применением инфракрасной лам­ пы бумажными роликами не пользуются и проводят вы­

бюкса с высушенным продуктом 27,0860 г; масса высушенного про­

Определение содержания сахаров

Определение содержания сахаров в мелассе проводят поляриметрическим и химическим методами.

Прямая поляризация не отражает истинной сахари­ стости мелассы и общее содержание сбраживаемых уг­ леводов в ней определяют по прямой и инверсионной поляризации. Кроме того, инвертный сахар определяют химическим методом.

221

П о л я р и м е т р и ч е с к о е о п р е д е л е н и е .

П р и г о т о в л е н и е и с х о д н ы х р а с т в о р о в

Для поляриметрического анализа мелассу предвари­

отдельно. Для осветления берут равное количество обоих растворов. При этом образуется основной азотнокислый свинец, который является окислителем:

2РЬ (N03)2 + 2NaOH [Pb (N03)2 + Pb (OH)2 + 2NaN03.

При осветлении мелассы выпадает в осадок большин­ ство несахаров, дающих со свинцом на холоду нераство­ римые осадки, и разлагаются красящие вещества, за­ трудняющие поляризацию.

Отвешивают на аналитических весах 2,5 нормальной навеоки мелассы (65 г) и теплой водой переводят ее без потерь в колбочку на 250 мл. Вместе с ополосками в ней должно быть около 150 мл жидкости.

Если испытуемая меласса имеет щелочность более 10°, ее нейтрализуют 1,0 н. раствором уксусной кислоты до слабокислой реакции по лакмусу.

Полученный раствор охлаждают до 20° С и прибав­ ляют для осветления по 37,5 мл каждого из упомяну­

почти до метки и ставят ее на 15—20 мин в водяную ба­ ню температурой 20° С, после чего вынимают колбу из бани, удаляют пену каплей жира и доливают водой тем­ пературой 20° С точно до метки. Шейку колбы, если к ней пристали капельки воды, вытирают внутри фильтро­ вальной бумагой, взбалтывают содержимое в' течение 1—2 мин и фильтруют через сухой бумажный фильтр, вставленный в воронку, которую покрывают сверху ча­ совым стеклом. Фильтрат собирают в сухую коническую колбочку. Первые капли фильтрата отбрасывают. Если фильтрат мутный, его возвращают на фильтр до полу­ чения совершенно прозрачного раствора. Фильтрат ос­ вобождают от избытка свинца. Для этого на каждые 100 мл фильтрата прибавляют 0,9 г сухого измельчен­

222

взбалтывают и прибавляют на каждые 100 мл фильтра­ та по 0,2 г гидросульфита (ЫагЭгО.}) или бисульфита натрия (N aH SÖ 3). Раствор перемешивают и оставляют на 20 мин, затем снова взбалтывают и фильтруют, как описано выше.

Полученный раствор является исходным для опреде­ ления прямой и инверсионной поляризации, а также для определения инвертного сахара химическим методом.

П р я м а я п о л я р и з а ц и я

Прямую поляризацию осветленного раствора опреде­ ляют при температуре 20° С в трубке длиной 200 мм. Для каждой пробы делают не менее трех отсчетов по

делении сахарозы по прямой поляризации, отбирают в колбочку на 100 мл и приливают 30 мл раствора соляной кислоты ( 1 часть НС1 относительной плотностью 1,198 и 5 частей воды по объему). Вращая колбу, перемеши­ вают ее содержимое и опускают в раствор термометр. Затем колбу помещают в водяную, баню с температурой 75° С. На дне бани находится фарфоровая или металли­ ческая вставка с круглыми вырезами. Жидкость в кол­ бе нагревают до 67° С не долее чем за 2,5 мин. Как только термометр покажет 67° С, замечают по часам вре­ мя и выдерживают колбу в бане при температуре 67— 70° С точно в течение 5 мин. После этого колбу выни­ мают из бани, быстро охлаждают под краном в течение

длится 10 мин. Объем жидкости в колбе доводят водой температурой 20° С до метки, тщательно взбалтывают, фильтруют и поляризуют в трубке длиной 200 мм при 20° С. Удвоенное показание поляриметра — есть инвер­ сионная поляризация И. В случае отклонения темпера-

223

туры при поляризации раствора от 20° С следует вносить поправку на температуру по уравнению

створе, оставшемся после поляризации, который разбав­ ляют до содержания инвертного сахара не более 30 мг/100 мл. Для этого 20 мл осветленного раствора пе­ реносят пипеткой в мерную колбу на 100 мл и доливают дистиллированной водой до метки.

Поскольку содержание инвертного сахара в мелассе варьирует в довольно широких пределах, то при анализе в первую очередь устанавливают, сколько разбавленного раствора мелассы нужно взять для определения. Для этого в два химических стаканчика на 50— 100 мл отме­

створа, 3 мл дистиллированной воды и 5 мл реактива Оффнера. После перемешивания нагревают содержимое стаканчиков до кипения и кипятят в течение 2—3 мин. Если избыток меди ясно виден (что узнают по синей окраске раствора) в первом стаканчике, то для опреде­ ления берут 25 мл осветленного раствора мелассы. Если же избыток меди заметен только во втором стаканчике, то для определения берут 10 мл раствора и 15 мл ди­ стиллированной воды. Если избыток меди не обнаружен и во втором стаканчике, то проводят разбавление при­ готовленного раствора (осветленный раствор, разбавлен­ ный в 5 раз), отбирая 50 мл его и добавляя дистилли­ рованную воду до объема 250 мл при температуре 20° С. На определение инвертного сахара берут 25 мл такого раствора. Определение инвертного сахара в осветлен­ ном растворе мелассы проводят по методике, описанной в главе II, стр. 99.

224

где Я — прямая поляризация; И ■— инверсионная поляризация;

t — температура поляризуемого раствора, °С.

При определении суммы сбраживаемых сахаров воз­

устанавливают химическим методом Оффнера, а сумму,

внимание не принимают, считая, что раффиноза в мелас­

226

ft

2 сб с = 4б>51 + 0 ,9 5 -1 ,8 + 0,34-0,91 = 48,53%.

Определение доброкачественности

Доброкачественностью мелассы называется величина, показывающая, сколько массовых частей сахара содер­ жится в 100 массовых частях сухих веществ мелассы. Различают истинную и видимую доброкачественность. Под истинной доброкачественностью понимается отно­ шение величины содержания сахара к истинному содер­ жанию сухих веществ в мелассе; под видимой — отноше­ ние содержания сахара к видимому содержанию сухих веществ, умноженное на 100.

Доброкачественность выражают в процентах и опре­ деляют по уравнению

Си.с.в— истинное содержание сухих веществ в мелассе; Сц.с.в — видимое содержание сухих веществ в мелассе.

Так как видимое содержание сухих веществ всегда больше истинного, то и видимая доброкачественность всегда меньше истинной. Чем выше доброкачественность мелассы, тем ценнее она для бродильного производства.

Доброкачественность мелассы колеблется обычно в пределах 56—64% и в среднем составляет 60%. В кислой забродившей мелассе доброкачественность ниже, чем в нормальной, потому что часть сахйра в дефектной ме­ лассе сбродила.

Пример. Общее содержание сбраживаемых сахаров в мелассе

Определение возможного выхода спирта из мелассы методом лабораторного сбраживания

Опытное сбраживание мелассы в лабораторных ус­ ловиях проводят при переработке дефектных, тугосбраживаемых меласс, вызывающих отклонения от нормаль­ ных технологических показателей брожения и дающих пониженный против нормы выход спирта.

Выход спирта из мелассы в лабораторных условиях, приближенный к производственному при нормальной тех­ нологии, может быть определен при соблюдении строго стандартных условий.

Опытное брожение проводят на мелассной рассиропке одной концентрации.

Начальную концентрацию сбраживаемого мелассного сусла берут 20—21%, чтобы содержание спирта в зре­ лой бражке было 8,5—9% об.

Для лабораторного сбраживания применяют сепари­ рование, промытые стерильной водой дрожжи. Броже­ ние проводят при температуре 30—31° С в течение 70 ч.

Отвешивают в сухие тарированные стаканы на тех­ нических весах с точностью до 0,01 г три навески ме­ лассы из расчета получения по 500 мл мелассной рассиропки концентрацией 20—21% сухих веществ по саха­

Обычно при анализе приготовляют 500 мл (У) 20%-ной (в) рассиропки, относительная плотность кото­ рой d = 1,083. Подставляя эти постоянные величины в уравнение, после сокращения получаем уравнение в уп­ рощенном виде

Пример. На анализ поступила меласса с содержанием сухих ве-

228

Перед взвешиванием пробу хорошо перемешивают; если меласса очень густая и малоподвижная, ее предва­ рительно нагревают на водяной бане при температуре 40—45° С.

Каждую навеску растворяют в небольшом количестве теплой воды и без потерь переносят в мерный цилиндр на 500 мл, прибавляют 1 мл 5%-ного раствора 70%-ной фосфорной кислоты или 7—8 мл 10%-ной водной вытяж­ ки суперфосфата и необходимое количество нормального раствора серной кислоты из расчета подкисления рассиропки до 0,6—0,7°.

Объем рассиропки в цилиндре доводят до 400 мл и переносят в заранее взвешенную бродильную колбу, вме­ стимостью 1 л, ополаскивая цилиндр 100 мл воды, до­ водя общий объем рассиропки до 500 мл. Чтобы устра­ нить вспенивание в процессе брожения, в бродиль­ ные колбы добавляют по 3—4 капли олеиновой кис­ лоты.

Приготовленное мелассное сусло засевают свежими прессованными дрожжами расы Я в количестве 5 г или заводскими маточными дрожжами из аппарата Линдне­ ра из расчета 50% к объему сбраживаемого сусла; при отсутствии прессованных и маточных дрожжей сусло за­ севают дрожжами, приготовленными из пробирки чистой культуры расы Я.

Прессованные дрожжи перед засевом хорошо разме­ шивают в стаканчике с 20 мл воды и затем смывают в бродильные колбы. Жидкие дрожжи перед засевом центрифугируют и несколько раз промывают холодной водой. При отсутствии центрифуги для ускорения оседа­ ния дрожжевой массы им дают хорошо отбродить, затем декантируют и несколько раз промывают чистой холод­ ной водой.

Для приготовления дрожжей из чистой культуры бе­ рут мелассу хорошего качества, разбавляют водой до содержания сухих веществ 11 — 12% по сахарометру, под­ кисляют серной кислотой до 0,9— 1,0°, прибавляют фос­ форное питание, как указано выше, и сернокислый аммо­ ний из расчета 0,75 г на 1 кг мелассы. Затем сусло раз­ ливают в колбы по 250 мл и стерилизуют в автоклаве 30 мин при давлении 0,15 Па (14,72 н/см2).

Для приготовления засевных дрожжей берут две про­ бирки чистой культуры расы Я, заполняют их на 3Д объ­

229