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

в крышке диаметром 40 мм закрывается внутренним клапаном 4 диаметром 60 мм.

После этого клапан осторожно поднимают за цен­ тральную цепочку (при этом закрывается входное отвер­ стие крышки). Таким образом отбирают пробы из всех намеченных точек.

Каждую отобранную пробу сливают в ведро, тща­ тельно перемешивают и получают исходную пробу. При непрерывном перемешивании от нее отбирают 200— 300 мл жидкости — среднюю пробу, от которой берут навески для анализа.

Средние пробы всех продуктов дрожжевого цеха от­ бирают из дрожжаңок сразу после перемешивания ме­ шалкой. Пробу отбирают ковшом и фильтруют через мешочный фильтр из плотной бумажной ткани до по­ лучения прозрачного фильтрата. При анализе фильтрата бражки пробы отбирают из крана. При анализах нату­ ральной бражки, что необходимо при определении содер­

290

жания нерастворенного крахмала, пробу отбирают из трех точек (сверху, в середине и внизу) бродильного чана с помощью пробника. Пробы бражки также филь­ труют через матерчатый фильтр (как и при фильтрации сусла). Во избежание испарения спирта цилиндры зак­ рывают крышкой.

При непрерывном брожении пробы на анализ отби­ рают один раз в смену от всех заполненных чанов бата­ реи. Кроме того, из головного чана пробу отбирают каждый раз при заполнении его и через каждые 4 ч из очередного хвостового чана. Для отбора проб в середи­ не чанов установлен пробный кран.

Впробах определяют отброд и кислотность. В браж­ ке из головного чана определяют также содержание растворимых сбраживаемых углеводов.

Вслучае нарушения технологического режима, пере­ работки недоброкачественного сырья или необходимости проверки точности соблюдения рекомендованного рег­

ламента в бражке дополнительно определяют содержа­ ние нерастворимого крахмала, декстринов и спиртора­ створимых сахаров'. Систематически в бражке опреде­ ляют также амилолитические ферменты. При периоди­ ческом брожении среднюю пробу бражки отбирают от каждого бродильного чана перед спуском его на сгонку. Кроме того, для контроля за ходом брожения по вели­ чине отброда отбирают промежуточные пробы: через 24 и 36 ч от начала брожения, а затем через каждые 4 ч.

Внешняя оценка зрелой бражки

Нормальная бражка должна иметь кислый спирто­ вой вкус, без какой-либо горечи. Цвет бражки светлокоричневый (обычно бражка бывает светлее исходного затора). Темно-коричневый цвет бражки и горький вкус указывают на переваривание массы. Маслянокислый неприятный запах свидетельствует о наличии инфекции. Серая поверхность бражки и неприятный уксуснокис­ лый запах указывают на инфицированность уксуснокис­ лыми бактериями.

Определение титруемой кислотности

Кислотность определяют в 20 мл фильтрата бражки тем же методом, что и в сусле. Определив кислотность, которая в нормальной бражке должна быть в пределах

0,30—0,45°, устанавливают нарастание кислотности в процессе брожения, вычитая из полученной величины величину кислотности сусла.

Работу завода следует считать отличной при нараста­ нии кислотности в бражке не более 0,150°, хорошей при 0,151—0,175° и допустимой при величине не более 0,200°. Более высокое нарастание кислотности свиде­ тельствует о нарушении чистоты брожения и инфици­ рованное™ бражки.

Расход точно 0,1 н. щелочи 3,7-1,05=3,88« 3,9 мл.

Кислотность бражки будет равна 39:10=0,39°. Нарастание ки­

бражке. Величина pH имеет большое значение для жиз­ недеятельности дрожжей и действия ферментов. pH зер­ но-картофельного сусла лежит в пределах 5,1—5,5, сос­ тавляя в среднем 5,34.

Вследствие буферное™, которая обусловлена нали­ чием первичных и вторичных фосфатов, углекислых и двууглекислых солей, органических кислот и их солей, между pH и титруемой кислотностью нет постоянного соотношения. Поэтому в качестве надежного метода оп­ ределения кислотности сусла и бражек должно быть принято определение pH.

Оптимум pH для осахаривания крахмала амилаза­ ми солода и плесневых грибов составляет 4,6—5,3, что близко к значениям pH сусла. pH определяют в том же фильтрате, который использовали для остальных опре­

Определение отброда

Отброд — это видимая плотность фильтрата бражки, которую определяют сахарометром. Однако этот показа­ тель не даст истинного представления о содержании су­ хих веществ в фильтрате бражки, так как присутствую­ щие в бражке вещества — спирт, несбраживаемые уг­

292

леводы и неуглеводные компоненты сырья обладают раз­ личной относительной плотностью и будут влиять на по­ казания сахарометра. Величина отброда зависит в пер­ вую очередь от содержания в бражке спирта, относи­ тельная плотность которого меньше, чем воды, поэтому и показания сахарометра будут ниже истинного значе­ ния. Так как содержание спирта в бражке может изме­

Большое влияние на величину отброда оказывает не­ сбраживаемая часть бражки. В фильтрате бражки со­ держится в среднем 3,5% растворимых сухих веществ,

ществ бражки. Остальная несбраживаемая часть будете основном определять величину отброда. Но так как со­ держание ее в большой степени зависит от состава сырья и принятой технологии, величина эта непостоянна и тем самым может вызывать колебания отброда. П о­ этому в современных условиях единственно объектив­ ным показателем степени сбраживания углеводов яв­ ляется содержание несброженных углеводов в бражках.

Видимый отброд может давать лишь относительное представление о результатах брожения и этот показа­ тель следует использовать только при наблюдении за процессом брожения, определяя его в начале и середине процесса. Определение отброда очень простое и по его величине легко следить за динамикой брожения. Отброд определяют по методике, приведенной в главе II, стр. 76.

Определение содержания спирта и сухих веществ (истинного отброда)

Содержание спирта в бражке определяют по содер­ жанию его в отгоне погружным рефрактометром ИРФ , интерферометром ИТР-2 или пикнометром.

Для перегонки в круглодонную колбу 1 на 250—

300 мл (рис. 59) вливают 100 мл фильтрата бражки, предварительно нейтрализованной 1,0 н. раствором ще­ лочи. Колбочку, которой отмеряли бражку, ополаски­ вают 50 мл дистиллированной воды и ополоски присое­ диняют к бражке. Чтобы бражка не пенилась при ки­ пении, в колбу бросают несколько стеклянных капил­

ляров, запаянных с одного конца, или несколько кусоч­ ков пемзы. Колбу закрывают каучуковой пробкой со вставленной в нее дистилляционной насадкой 2 и соеди­ няют с прямоточным холодильником 3, наблюдая, чтобы соединения были плотны и не пропускали водно-спирто­

Рис. 59. Прибор для отгонки спирта из бражки.

вых паров. Дистиллят собирают в мерную колбу 4 на 100 мл, куда предварительно наливают 5 мл дистилли­ рованной воды, чтобы предотвратить испарение спирта из первой порции дистиллята, имеющего высокую кон­ центрацию спирта. Конец отводной трубки холодильни­ ка должен входить в горлышко колбы на 1—2 см.

Перегонку проводят медленно, особенно в начале, в течение 40—45 мин, пока приемник не заполнится поч­ ти до метки.

После этого колбу ставят на 30 мин в воду темпера­ турой 20° С и объем жидкости в колбе точно доводят дистиллированной водой до метки. Затем в дистилляте определяют относительную плотность (пикнометром) по методике, приведенной в главе II, стр. 73 и по полу­ ченным данным по табл. 4 приложения определяют со­ держание спирта в бражке ѣ относительных процентах.

Можно определять спирт в дистилляте рефрактомет­ рическим методом, с применением погружного рефрак­ тометра ИРФ или интерферометрическим, используя ин­ терферометр ИТР-2.

294

ческим методом дистиллят наливают в 2 стаканчика и помещают их на 10— 15 мин в специальный термостате температурой воды 20° С.

Одновременно в термостате можно выдерживать несколько проб. Погружной рефрактометр проверяют перед каждым определением по методике, описанной в главе I, стр. 40.

Во время определения необходимо тщательно сле­ дить за тем, чтобы температура не изменялась. ОтСчет начинают через 2—3 мин после погружения рефракто­ метра. Измерив показания в одном стаканчике, реф­ рактометр вынимают, вытирают призму и опускают его во второй стаканчик. За конечный результат принимают среднюю из двух полученных величин и по таблице на­ ходят содержание спирта в испытуемой бражке.

Пользоваться сахарным рефрактометром для опре­ деления рефракции дистиллята нельзя, так как он, вопервых, недостаточно чувствителен, и, во-вторых, граду­ ирован по сахарозе и предназначен только для ее опре­ деления.

Б ы с т р ы й м е т о д о п р е д е л е н и я с п и р т а ( м е т о д В Н И И П р Б )

Метод основан на определении спирта в дистилляте, полученном при перегонке бражки, с применением ин­ терферометра.

Отгонку спирта (из 5 мл бражки) проводят в спе­ циальном приборе в течение 5-—6 мин. Содержание спир­ та определяют в дистилляте, разбавленном дистиллиро­ ванной водой, по разности показателей преломления дистиллята и воды на интерферометре (ИТР-2). Расчет содержания спирта ведут по калибровочной кривой, сос­ тавленной по модельным водно-спиртовым растворам или уравнению, описывающему эту кривую.

Ход определения.' Зрелую бражку фильтруют и первые 20 мл фильтрата отбрасывают, а последующие собирают в стаканчик на 50 мл. Отбирают чистой гра­ дуированной пипеткой, предварительно ополоснутой фильтратом, 5 мл фильтрата и помещают их в пере­ гонную колбу 1 (рис. 60). В колбу добавляют 2,5 мл

дистиллированной воды, 2—3 капли 1,0 н. раствора ще­ лочи для нейтрализации кислот и перемешивают содер­ жимое, медленно вращая колбу. Перегонную колбу зак­

дистиллированную воду, не доводя до метки на 2—3 мл, доводят жидкость в колбе до температуры 20° С и после этого добавляют дистиллированную воду до метки. Содержимое колбы энергично перемешивают. В получен­

Для определения содержания спирта (Ссп в % об.) полученное значение т подставляют в расчетное уравне­ ние

296

где 0,0098 — постоянный коэффициент, полученный эксперименталь­ ным путем для каждого интерферометра.

Пример. Для анализа взята зрелая бражка. При отгонке 5 мл бражки получен водно-спиртовой раствор. Показания интерферо­ метра составили 910.

Содержания спирта в бражке составит Ссп = 0,0098-910 = 8,92% об.

Способ определения коэффициента в расчетном уравнении. При анализе водно-спиртовых растворов на интерферометрах разных марок возможно получение не­ одинаковых данных. Поэтому для каждого интерферо­ метра необходимо уточнить коэффициент в расчетном уравнении.

Для этого готовят модельные водно-спиртовые ра­ створы. Берут спирт-ректификат и определяют его кре­ пость. Из спирта готовят основной модельный раствор, содержащий 20% об. спирта. Крепость этого раствора устанавливают пикнометрическим методом. Из основно­ го раствора готовят рабочие растворы концентрации 1 2, 3 и 4% об. Для приготовления таких растворов соот­ ветственно берут 2,5; 5,0; 7,5 и 10 мл основного раствора, помещают в мерную колбу на 50 мл и доливают до мет­ ки дистиллированной водой при температуре 20° С. Растворы перемешивают и в каждом из них определяют интерференцию.

Допустим, что в нашем случае были получены сле­ дующие показания:•

• По полученным данным строят график, откладывая по оси ординат содержание спирта и по оси абсцисс — показания интерферометра т (рис. 61). Как видно по графику, зависимость показаний интерферометра от со­ держания спирта в растворе выражается прямой лини­ ей, которая может быть описана уравнением

Ссп = К т ,

где К — коэффициент, равный отношению Ссп: т.

297

Подставляя полученные значения С сп и ш в это отно­ шение, получаем ряд значений К, которые должны быть равны или близки между собой.

В нашем случае

Кх ~ 1:512 = 0,001953; /С2 == 2:1017 = 0,001966; К 3 = 3:1527 = = 0,001964; К 4 = 4:2042 = 0,001959,

т

Рис. 61. График зависимости между показаниями интерферометра и кон­ центрацией спирта в растворе.

откуда среднее значение коэффициента К = 0,001960 и приведенное выше уравнение примет вид:

Ссп= 0,0019604«.

Для составления расчетного уравнения необходимо

ввести в данное уравнение коэффициент разведения, ко­ торый равен 5.

Получаем расчетное уравнение

Ссп = 0,0019604-5«,

или в окончательном виде

Ссп = 0,0098т ,

по которому, определив показатель т на интерферомет­ ре, непосредственно подсчитывают содержание спирта в бражке.

298

Оп р е д е л е н и е и с т и н н о г о с о д е р ж а н и я

с у х и х в е щ е с т в

Одновременно с определением спирта в остатке ди­ стиллята после его отгонки определяют содержание су­ хих веществ в бражке. Для этого к содержимому, остав­ шемуся в перегонной колбе, добавляют 15—20 мл ди­ стиллированной воды и раствор переводят в мерную кол­ бу на 50 мл. Колбу ополаскивают 2—3 раза водой, сли­ вая ополоски в ту же мерную колбу, объем жидкости в колбе доводят водой при температуре 20°С до метки. Содержимое ее перемешивают и определяют интерфе­ ренцию в кювете на 40 мл на интерферометре ИТР-2 по прописи, приведенной выше, при определении спирта в дистилляте.

Полученные показания интерферометра т подстав­ ляют в расчетное уравнение и определяют истинное со­ держание сухих веществ в бражке Сс.в (в г/100 мл)

Способ определения коэффициента в расчетном уравнении

Расчетный коэффициент определяют путем анализа модельных растворов сахарозы. Вначале готовят основ­ ной раствор, содержащий 10 г сахарозы в 100 мл. Со­ держание сахарозы в основном растворе определяют пикнометрическим методом; из этого раствора готовят рабочие растворы сахарозы, содержащие 0,2; 0,4; 0,6 и 0,8 г/100 мл. Для этого из основного раствора отбирают 1; 2; 3 и 4 мл и помещают в мерные колбы на 50 мл, до^ ливают дистиллированной водой до метки при темпе­ ратуре 20° С. Растворы перемешивают и каждый из них анализируют на интерферометре. Допустим, например, что получены следующие показания;

299