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

5 г солода (ячменного, просяного или овсяного) из рас­ чета на абсолютно сухое вещество, растирают в ступке с кварцевым песком или измельченным стеклом, при­ бавляют 5 мл фосфатного буферного раствора с pH 4,85 и 45 мл дистиллированной воды. Полученную смесь перемешивают и выдерживают в термостате 30 мин при 30° С , затем раствор фильтруют и фильтрат используют для анализа.

вводят пипеткой точно по 10 мл 1%-ного раствора суб­ страта. Пробирки с субстратом помещают на 10 мин в

вводят по 5 мл ферментного раствора, перемешивают и выдерживают реакционную смесь в термостате в тече­

створа соляной кислоты. Затем в растворе определяют количество образовавшегося сахара. Для этого содер­ жимое пробирок количественно переносят в коническую колбу на 300 мл, пробирки ополаскивают водой, про­ мывные воды приливают в колбу с реакционной смесью и добавляют 20 мл 0,1 н. раствора йода и сразу же по каплям при перемешивании приливают 60 мл 0,1 н. ра­ створа едкого натра или кали. Колбу накрывают часо­

лоты (1:4) и оттитфовывают избыток йода 0,1 н. раство­ ром гипосульфита. Одновременно ставят контрольный опыт, необходимый для определения содержания саха­ ров в самом субстрате. Для проведения контрольного опыта в колбочку на 300 мл вводят 10 мл субстрата, 1 мл 1 н. раствора соляной кислоты, 5 мл ферментной вытяжки. Добавляют воды до 100 мл и проводят опре­ деление сахара таким же образом, как и в основном опыте. Количество образовавшегося сахара определяют по разности между объемом гипосульфита, пошедшим на титрование контрольной и исследуемой проб. Эта раз-

260

постъ должна быть в пределах 1—6 мл. Если она боль­ ше 6 мл или меньше 1 мл, то анализ повторяют, соот­ ветственно уменьшая или увеличивая навеску исследуе­ мого продукта.

Если разность между контрольным и исследуемым опытами находится в указанных пределах, полученные данные используют для определения декстринолитиче­ ской активности.

Для расчета декстринолитической активности берут среднее значение объема гипосульфита, пошедшего на титрование двух параллельных проб. Для определения сахара, образовавшегося в процессе реакции, получен­ ную разность умножают на 17,1 мг, так как 1 мл 0,1 н. раствора йода или 1 мл 0,1 н. раствора гипосульфита эквивалентны 17,1 мг мальтозы.

Декстринолитическая активность определяется по расчетному уравнению, которое составлено на основе экспериментально выявленной зависимости между обра­ зовавшимся сахаром и количеством фермента в иссле­

Ъ— разность в объеме гипосульфита при основном и контрольном титровании;

261

ность ферментов катализировать гидролиз крахмала до сахаров.

Активность солода и культур плесневых грибов ха­ рактеризуется числом единиц осахаривающей актив­ ности О С, содержащихся в 1 г исследуемого материала. В основу определения осахаривающей активности поло­ жена зависимость количества крахмала, превращающе­ гося в сахара в процессе ферментативного гидролиза, от числа единиц активности фермента, взятого на анализ.

Количество взятых на определение единиц фермента узнают по выведенному графику (или соответствующе­ му ему уравнению), где по оси ординат отложена опти­ ческая плотность, пропорциональная количеству обра­ зовавшегося сахара, а по оси абсцисс — число единиц фермента. Относя полученную величину к 1 г исследуе­ мого ферментного материала, определяют его актив­ ность в условных единицах.

За единицу осахаривающей активности (ОС) прини­ мается такое количество фермента, которое катализи­ рует гидролиз 1 г растворимого крахмала до спирто­ растворимых сахаров, определяемых в ед. глюкозы, в

Для определения осахаривающей активности исполь­ зуют ту же реакционную среду, в которой определяют амилолитическую активность (см. выше). Устанавли­ вают в ней содержание спирторастворимых сахаров (в ед. глюкозы), образовавшихся в процессе фермента­ тивной реакции, которое определяют в фильтрате после осаждения высокомолекулярных углеводов спиртом, с применением антронового колориметрического метода.

Для определения берут 3 мл реакционной жидкости в мерную колбу на 25 мл, добавляют для осаждения непрогидролизованного крахмала и декстринов 22 мл

262

спирта-ректификата (96% об.), осадок отфильтровы­ вают, от фильтрата отбирают 25 мл и разбавляют его водой в 2 раза. В разбавленном фильтрате непосред­ ственно определяют сахар. Для этого берут 5 мл антронового реактива (способ приготовления см. в приложе­ нии), помещают его в пробирку из тугоплавкого стекла с притертой пробкой и осторожно по стенке пробирки доливают к реактиву 2,5 мл разбавленного спиртового фильтрата с таким расчетом, чтобы жидкости не смеши­ вались, а образовали два слоя, после чего пробирки закрывают притертой пробкой.

Параллельно готовят холостую пробу путем добав­ ления таким же способом к 5 мл реактивов 25 мл раз­ бавленного спирта (3 мл воды и 22 мл спирта) с после­ дующим разбавлением раствора водой в 2 раза. Содер­ жимое пробирок энергично встряхивают в течение 10 с, ставят в штатив и погружают в бурно кипящую водя­ ную баню, замечают начало кипения воды в бане, кото­ рое должно возобновиться через 0,5 мин, и выдержи­ вают раствор в бане 5,5 мин. Общее время выдержки проб в бане должно быть 6 мин. Затем штатив с про­ бирками вынимают, помещают в баню с проточной во­

окраску. В окрашенных растворах определяют оптиче­ скую плотность на фотозлектроколориметре по инструк­ ции, прилагаемой к прибору, в кювете с длиной грани 0,5 см и при длине световой волны X= 610 нм, снимая показания по красной шкале левого барабана. Если окажется, что оптическая плотность раствора больше 0,800 или меньше 0,150, то анализ повторяют, уменьшая или увеличивая количество основного раствора для при­ готовления рабочего. Если при анализе оптическая плотность будет находиться в указанных пределах, полученные данные используют для определения осаха­ ривающей активности по следующему уравнению:

Пример. Для анализа взят ячменный солод влажностью 42,0%. Приготовлена вытяжка 5 г солода на 100 мл воды с фосфатным бу­

фером; для вторичного разбавления взято 2 мл вытяжки на 100 мл воды.

263

или на абсолютно сухое вещество солода при влажности его 42%

19,36.100

= 33,38 ед./г.

58

Оценка качества зеленого солода

Для нормального течения технологического процесса необходимо обеспечить наиболее полный гидролиз крахмала и декстринов в процессе осахаривания и бро­ жения, что возможно при наличии в бродящих заторах деятельных ферментов. Поэтому необходимо, во-первых, чтобы солод, применяемый для осахаривания, был хоро- , шего качества, и, во-вторых, осахаривать смесью солодов из трех различных культур.

Вместо ячменного солода в смеси можно применять ржаной. Допускается применение двух солодов — яч­ менного с просяным или овсяным. Применение солода из какой-либо одной зерновой культуры, обладающего неполным комплексом необходимых для осахаривания ферментов, может привести к недоосахариванию дек­ стринов и в бражках останется несброженным сверх­

264

КО Н ТРО Л Ь ПРОЦЕССА КУЛЬТИ ВИ РО ВА Н И Я

ПЛЕСНЕВЫ Х ГРИ БОВ

Помимо солода, в качестве источника ферментов в спиртовом производстве используют культуры плесне­ вых грибов рода Aspergillus, выращиваемые глубинным и поверхностным способом.

Поверхностным способом культивируют Asp. oryzae и Asp. awamori, глубинным — Asp. usamie, Asp. batatae, Asp. niger.

В выращенных культурах определяют амилолитиче­ скую и протеолитическую активность, а также влаж­ ность, содержание сухих веществ и углеводов (послед­ ний анализ позволяет учитывать расход углеводов на производство культур, который составляет около 85% от углеводов питательной среды).

Контроль культур плесневых грибов производят по схеме 5.

Отбор проб

Поверхностную культуру плесневых грибов на неко­ торых спиртовых заводах выращивают в специальных цехах, но в большинстве случаев ее получают в готовом виде со специализированных заводов.

При производстве поверхностной культуры непо­ средственно на заводе пробу отбирают из готовой куль­ туры, подаваемой на производство. Для составления исходной пробы берут выемки из нескольких кювет. При размере партии в 10 кг отбирают пробы из 5 кювет по 40 г. При более крупных партиях— 100 г от каждых 40 кг культуры из 5—7 кювет.

При поступлении на завод готовой культуры выемки отбирают стерильным щупом из разных мест партии — 5 мест по 40 г из партии в 10 кг и 5—7 мест по 40 г от каждых 40 кг культуры при больших партиях.

Отобранные выемки помещают в банки с притертой пробкой, перемешивают, отбирают среднюю пробу и выделяют навески по той же методике, как при анализе зерна.

Пробы глубинной культуры отбирают так же, как от жидких полупродуктов — бражки, сусла (см. ниже).

265

266

267

еКонтроль сырья

От р у б и

Вкаждой партии отрубей, поступающей для выра­ щивания поверхностной культуры, определяют влаж­

ность и содержание сбраживаемых углеводов в средней пробе, которую отбирают тем же способом, что и зерно (см. выше).

Определение влажности отрубей проводят методами, приведенными в главе II, стр. 56.

Определение содержания сбраживаемых углеводов. Отруби содержат сбраживаемые углеводы в пределах 15—30%, а также большое количество гемицеллюлоз и пентозанов, вследствие чего крахмалистость их нельзя определять поляриметрическими методами. Для опре­ деления крахмалистости отрубей пользуются химиче­ ским или колориметрическим методами.

чественно переносят их в мерную колбу на 200 мл, до­ бавляют 100 мл 0,4%-ного раствора серной кислоты, тщательно перемешивают и помещают в бурно кипящую водяную баню, где выдерживают в течение 15 мин для гидролиза крахмала. По истечении этого времени колбу вынимают из бани, содержимое ее охлаждают до 20° С, объем жидкости доводят дистиллированной водой до метки, добавляют 1 мл воды (объем, занимаемый осад­ ком) и проводят фильтрование. Первые порции фильтра­ та отбрасывают, а последующие используют для даль­

раствора желтой кровяной соли. Раствор вторично пере­ мешивают, доводят дистиллированной водой до метки и фильтруют. В фильтрате определяют углеводы коло­

268

Пример. На анализ взята навеска отрубей 4 г. После гидролиза раствор разбавлен до 200 мл, на вторичное разбавление отобрано. 2,0 мл и объем доведен дистиллированной водой до 100 мл. После реакции с антроном получены растворы, оптическая плотность которых равна

ный до pH 5,2—5,5 магнезитом. В каждой порции бар­ ды, поступающей в цех, определяют концентрацию сухих веществ, кислотность и содержание сбраживае­ мых углеводов. Среднюю пробу отбирают пробником из

Муку (ржаную или пшеничную) добавляют в барду в количестве 1—2%, что способствует получению высо­ кой ферментативной активности культуры.

В муке определяют крахмалистость и влажность теми же методами, что и при анализе зерна (глава III, стр. 175).

Контроль готовой культуры плесневых грибов

Отбирают среднюю пробу поверхностной культуры, и в ней определяют влажность, содержание сбраживае­ мых углеводов и активность ферментов — амилолитиче­ ских и протеолитических. Влажность культуры опреде­ ляют методами, приведенными в главе II, стр. 56.

269