Технология ликеро-водочного и дрожжевого производств. Лабораторный практикум. Учебное пособие

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУВПО

«ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

И. В. НОВИКОВА, H. И. АЛЕКСЕЕВА, А. Н. ЯКОВЛЕВ, Н. В. ЗУЕВА

ТЕХНОЛОГИЯ ЛИКЕРО-ВОДОЧНОГО И ДРОЖЖЕВОГО ПРОИЗВОДСТВ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

ВОРОНЕЖ

2010

УДК 663.5 : 658.53 / 59

ББК Л 78я7

Т38

Научный редактор профессор С. В. ВОСТРИКОВ

Р е ц е н з е н т ы:

кафедра биотехнологических процессов Воронежского межрегионального института переподготовки

кадров пищевой и перерабатывающей промышленности; канд. техн. наук О.А. КОТИК

(Воронежский государственный аграрный университет)

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Воронежской государственной технологической академии

Т38 Технология ликеро-водочного и дрожжевого производств. Лабораторный практикум [Текст] : учеб. пособие / И. В. Новикова, Н. И. Алексеева, А. Н. Яковлев, Н. В. Зуева; Воронеж. гос. технол. акад. – Воронеж : ВГТА, 2010. – 84 с.

ISBN 978 – 5 – 89448 – 747 - 2

Учебное пособие разработано в соответствии с требованиями ГОС ВПО подготовки инженеров по направлению 260200 – «Производство продуктов питания из растительного сырья» (специальность 260204 – «Технология бродильных производств и виноделие»). Оно предназначено для закрепления теоретических знаний дисциплин цикла CД. Приведена информация об этапах технохимического контроля сырья и продуктов в ликеро-водочном и дрожжевом производствах.

Оригинал-макет данного издания является собственностью Воронежской государственной технологической академии, его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия академии запрещается.

3

ОТ АВТОРОВ

В настоящее время значительно возросли объемы и ассортимент выпускаемой продукции ликеро-водочного и дрожжевого производств. Однако уровень применяемых в пищевой промышленности аналитических приборов и методик измерения заметно отстает от других отраслей.

Ужесточение требований к качеству и безопасности алкогольсодержащей продукции диктует необходимость пересмотра требований, предъявляемых к аналитическому оборудованию и методикам измерения, применяемым в отраслях пищевой промышленности.

Успешная конкуренция на рынке алкогольной продукции невозможна без тщательного контроля качества и безопасности производимой продукции. При этом необходимо контролировать не только готовый продукт, но также полуфабрикаты и исходное сырье.

В настоящее время в ликеро-водочном и дрожжевом производствах в основном применяют следующие методы анализа: физико-химические, оптические и спектральные, хроматографические, органолептические.

Главными критериями оценки методов анализа, которые необходимо применять, являются: объективность, точность, простота, отсутствие пробоподготовки, экспрессность. Сертифицированное аналитическое оборудование должно обеспечивать возможность реализации передовых методов анализа пищевой продукции, быть надежным в эксплуатации, иметь доступную стоимость.

4

ДРОЖЖЕВОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Лабораторная работа № 1

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА МЕЛАССЫ КАК СЫРЬЯ ДЛЯ ДРОЖЖЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Цель работы: изучить методики и определить физикохимические показатели качества мелассы; по полученным результатам дать оценку качества мелассы как сырья для дрожжевого производства.

Теоретические сведения

Главный компонент мелассы, сахароза, является углеводным питанием для дрожжей. Повышенное содержание сахарозы в мелассе свидетельствует о нарушении технологических режимов производства сахара.

Трисахарид раффиноза появляется в мелассе, если выращивание и уборка сахарной свеклы происходили в дождливую погоду. Содержание инвертного сахара нарастает, если свеклу хранили в неблагоприятных условиях и на сахар перерабатывали гнилую или мерзлую свеклу, а также если в мелассе содержится большое количество микрофлоры, фермент которой (инвертаза) катализирует гидролиз сахарозы до глюкозы и фруктозы.

Если принять содержание общего азота в мелассе за 100 %, то состав азотистых веществ, в процентах по массе к количеству общего азота, следующий: протеины и бетаин – 65,00; аминокислоты – 31,00; амиды – 1,62; соли аммония – 2,61.

Всего в мелассе идентифицировано 17 аминокислот. В больших количествах обнаружены аланин, глицин, валин, лейцин, изолейцин, серин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты, тирозин, пролин, в следовых количествах – треонин, лизин, орнитин, цистин, метионин, фенилаланин и гистидин.

Аминокислоты необходимы для питания дрожжей и роста биомассы. В мелассе их недостаточно, поэтому, кроме мелассы, в питательную среду для выращивания дрожжей вносят азотистое

5

питание (кукурузный экстракт, соли аммония, аммиачную воду, карбамид). Балансируют мелассную питательную среду для дрожжей по калию, магнию и фосфору с помощью добавления минеральных солей: KCl, K2CO3, MgSO4, MgCl2, (NH4)2HPO4 и

ортофосфорной кислоты Н3РО4.

Биотин, пантотеновую кислоту и инозит называют ростовыми веществами. В оптимальных концентрациях, будучи коферментами, они стимулируют рост и жизнедеятельность дрожжей.

Согласно ОСТ 18-395-82 свеклосахарная меласса должна соответствовать требованиям, представленным в таблице.

Дополнительные требования дрожжевого производства к мелассе по физико-химическим показателям приведены ниже.

6

Зола (без кальция), %, не менее…………………………. 7,0

Калий, %, не менее……………………………………….. 3,5 Кальций, %, не более…………………………………….. 1,0 Биотин, мг/т, не менее…………………………………… 150

Сернистый ангидрид, % не более……………………….. 0,05 Летучие кислоты , %, не более………………………….. 1,20 Цветность, см3 0,1 моль/дм3 раствора йода на 100 см3 раствора мелассы с массовой долей 2 % , не более……. 2,0

Количество микроорганизмов в 1 г, не более………….. 10 000

Порядок выполнения работы

Определение общей щёлочности или кислотности.

Материалы и реактивы: меласса; раствор бромтимолового синего; 0,1 моль/дм3 раствор H2SO4; 0,1 моль/дм3 раствор NaOH; нейтральная дистиллированная вода.

Проведение анализа. Щёлочность или кислотность мелассы определяют титрованием, пользуясь в качестве индикатора бромтимоловым синим.

Щёлочность или кислотность мелассы выражают в градусах, принимая за 1 градус 1 см3 раствора серной кислоты или NaOH на 100 г мелассы.

20 г мелассы смешивают с 200 см3 нейтральной дистиллированной воды, 1 - 2 капли полученного раствора переносят на белую фарфоровую пластинку и смешивают 1 каплей раствора бромтимолового синего. Синяя окраска указывает на щелочную реакцию, жёлтая на кислую.

При щелочной реакции к разбавленной мелассе приливают 20 см3 0,1 моль/дм3 раствора H2SO4, перемешивают и через 10 мин оттитровывают избыток кислоты 0,1 моль/дм3 раствором NaOH, определяя конец реакции по капельной пробе с тем же индикатором (сине-зелёная окраска ). Если меласса имеет кислую реакцию, то раствор её титруют 0,1 моль/дм3 раствором NaOH.

Пусть V1 – объем см3 раствора NaOH, израсходованного на титрование раствора кислоты. Для нейтрализации щелочных солей в

7

20 г мелассы израсходовали V = (20 – V1) см3 раствора H2SO4; в пересчете на 100 г мелассы V2= V · 100 / 20 раствора H2SO4. Щелочность мелассы Щ= V2 / 10, град.

Определение активной кислотности.

Материалы и оборудование: меласса, дистиллированная вода; рН-метр.

Проведение анализа. Активную кислотность мелассы определяют с помощью рН - метра. Для этого 10 г мелассы перемешивают с 20 см3 свежепрокипяченной и охлажденной дистиллированной воды и определяют рН полученного раствора.

Определение содержания видимых сухих веществ.

Материалы и оборудование: меласса, дистиллированная вода; технические весы, рефрактометр.

Проведение анализа. I способ. Взвесить в химическом стакане 50 г мелассы, добавить 45 см3 горячей дистиллированной воды, растворить мелассу и охладить содержимое стакана, затем поставить стакан на весы и добавить столько воды, чтобы масса раствора в стакане была ровна удвоенной навеске мелассы (100 г). Затем тщательно перемешать раствор и провести рефрактометрирование. Результаты удвоить.

II способ. Метод разбавления нормальной навески заключается в том, что навеску мелассы массой 26 г разбавляют дистиллированной водой, переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят объем раствора водой до метки при 20 оС, перемешивают.

В полученном растворе определяют содержание сухих веществ (СВ) с помощью рефрактометра, затем рассчитывают содержание СВ, Ссв, в % мас. по формуле:

Ссв = с · 100 · d / 26,

где с – содержание СВ в растворе по показаниям рефрактометра, d – относительная плотность раствора для данного содержания сухих веществ.

8

Определение цветности.

Материалы, оборудование и реактивы: меласса, дистилли-

рованная вода; химические стаканы, мерные колбы вместимостью 100 см3, фотоэлектроколориметр; 0,1 моль/дм3 раствор йода.

Проведение анализа. Цветность мелассы определяют колориметрическим методом - визуально или с помощью ФЭК.

Определение цветности методом колориметрического титрования.

Цветность раствора мелассы с массовой долей 2 % выражают в см3 0,1 моль/дм3 раствора йода, добавляемых к 100 см3 дистиллированной воды для уравнивания окраски со 100 см3 раствора мелассы с массовой долей 2 %.

Взвешивают в химическом стакане 20,00 г мелассы и с помощью горячей дистиллированной воды переводят в мерную колбу вместимостью 100 см3. Полученный раствор охлаждают до 20 оС, доводят объем дистиллированной водой до метки и взбалтывают. 10 см3 раствора помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3, доводят водой до метки, взбалтывают, фильтруют и получают раствор мелассы с массовой долей 2 %.

Два одинаковых химических стакана вместимостью 100 - 150 см3 ставят на лист белой бумаги. В один стакан помещают 50 см3 полученного раствора мелассы, в другой - 47 см3 дистиллированной воды. В стакан с водой приливают из бюретки при помешивании 0,1 моль/дм3 раствор йода до тех пор, пока цвет жидкости в стаканах не станет одинаковым при рассмотрении в проходящем свете и сверху. Израсходованное число см3 раствора йода умножают на 2, чтобы выразить цветность мелассы по отношению к 100 см3 раствора с массовой долей 2 %.

9

Определение цветности фотоэлектроколориметром. Метод КТИППа.

Определяют цветность растворов мелассы с массовой долей 2 % с помощью ФЭК и выражают её в см3 0,1 моль/дм3 раствора йода на 100 г сухих веществ. Предварительно строят градуировочный график, для чего готовят растворы с содержанием

1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0 см3 0,1 моль/дм3 рас-

твора йода в 100 см3 раствора. Затем с помощью ФЭК измеряют величины оптической плотности этих растворов, пользуясь кюветой с рабочей длиной грани 1,0 см при длине световой волны λ = 455 нм. По полученным данным на миллиметровой бумаге строят график: на оси абсцисс откладывают число см3 раствора йода в 100 см3 исследуемого раствора, а на оси ординат - величину оптической плотности соответствующих растворов.

При проведении анализа взвешивают 20,00 г мелассы и готовят раствор с массовой долей 2 % (см. выше). Полученный раствор колориметрируют, пользуясь такими же кюветами и светофильтром, как и для растворов йода. По найденной величине оптической плотности с помощью градуировочного графика находят цветность мелассы в см3 раствора йода концентрацией 0,1 моль/дм3. Цветность мелассы Z пересчитывают на 100 г сухих веществ по формуле

Z = Z1 · 100 · 100 / 2 ∙ CCB

где Z1 – цветность 100 см3 раствора мелассы с массовой долей 2 %, см3 раствора йода концентрацией 0,1 моль/дм3; СCB – содержание сухих веществ в мелассе, % мас.

Определение содержания азота аминокислот.

Медный способ (по Попу и Стивенсу).

Реактивы: суспензия ортофосфата меди - Cu3(PO4)2 ∙ 3H2O; 1 моль/дм3 раствор NaOH; уксусная кислота с массовой долей 80 %; раствор тимолфталеина; йодид калия; раствор тиосульфата натрия концентрацией 0,01 моль/дм3; раствор крахмала.

10

Проведение анализа. Метод основан на способности аминокислот образовывать растворимые комплексные соединения с избытком суспензии ортофосфата меди Cu3(PO4)2 · 3H2O в боратном буферном растворе. Избыток ортофосфата меди отфильтровывают и в прозрачном фильтрате после добавления уксусной кислоты и йодида калия определяют медь по выделившемуся йоду титрованием тиосульфатом натрия.

1 см3 раствора тиосульфата натрия концентрацией 0,01 моль/дм3 соответствует 0,28 мг азота аминокислот.

13 г мелассы переводят дистиллированной водой в мерную колбу вместимостью 100 см3 и доводят водой до метки. Из полученного раствора отбирают 5 см3 в мерную колбу вместимостью 25 см3, добавляют раствор NaOH до бледно-синего окрашивания по тимолфталеину и 15 см3 суспензии ортофосфата меди, затем доводят дистиллированной водой до метки, взбалтывают и фильтруют через складчатый фильтр. Фильтрат должен быть совершенно прозрачным. 5 см3 фильтрата отбирают в коническую колбу, добавляют 0,25 см3 уксусной кислоты и 0,5 г йодида калия. Выделившийся йод титруют из микробюретки 0,01 моль/дм3 раствором тиосульфата натрия, добавляя в конце титрования 1 - 2 капли раствора крахмала, титрование ведут до исчезновения синего окрашивания.

Массовую долю азота аминокислот в мелассе СА.А. (% мас.) рассчитывают по формуле

СА.А = (0,00028 · V ∙ n ·100) / a,

где V - объём 0,01 моль/дм3 раствора тиосульфата натрия, пошедшего на титрование, см3; n – коэффициент, учитывающий разбавление мелассы (100); а – масса мелассы, г; 0,00028 – масса азота аминокислот, соответствующая 1 см3 раствора тиосульфата натрия концентрацией 0,01 моль/дм3, г.

Формольное титрование (метод Серенсена).

Реактивы: формольная смесь, раствор NaOH концентрацией 0,1 моль/дм3.

11