Основы технологии отрасли. Лабораторный практикум. Учебное пособие

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВПО «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

Н.Г. КУЛЬНЕВА, А.И. ГРОМКОВСКИЙ, Ю.И. ПОСЛЕДОВА

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ОТРАСЛИ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

ВОРОНЕЖ

2012

УДК 664 (076.5)

ББК Л 80-1 я 7

К 56

Научный редактор профессор А. И. ГОЛЫБИН

Р е ц е н з е н т ы:

кафедра коммерции и товароведения Воронежского филиала ГОУ ВПО «Российский государственный торгово-экономический университет;

канд. с.-х. наук Л.Н. ПУТИЛИНА (ГНУ «ВНИИСС»)

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Воронежского государственного университета инженерных технологий

Кульнева, Н. Г.

К56 Основы технологии отрасли. Лабораторный практикум [Текст] : учеб. пособие / Н. Г. Кульнева, А. И. Громковский, Ю. И. Последова; Воронеж. гос. ун-т инж. технол. – Воронеж :

ВГУИТ, 2012. - 80 с.

ISBN 978-5-89448-932-2

Лабораторный практикум разработан в соответствии с требованиями ФГОС ВПО подготовки выпускников по направлению 260100 – «Продукты питания из растительного сырья» (профиль «Технология сахаристых продук- тов»). Предназначен для закрепления теоретических знаний дисциплин цикла Б2.

Даны методики контроля качества продуктов сахарного производства, сведения о лабораторном оборудовании.

Оригинал-макет данного издания является собственностью Воронежского госу- дарственного университета инженерных технологий, его репродуцирование (воспроизве- дение) любым способом без согласия университета запрещается.

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………. 4

СОКА …………………………………………………………… 23

Лабораторная работа № 4. АНАЛИЗ ПРЕДДЕФЕКОВАН- НОГО, ДЕФЕКОВАННОГО СОКОВ И СОКА

I САТУРАЦИИ ………………………………………………… 29

Лабораторная работа № 5. АНАЛИЗ СОКА II САТУРАЦИИ 38

Лабораторная работа № 6. АНАЛИЗ СИРОПА ……………… 47

Лабораторная работа № 7. АНАЛИЗ УТФЕЛЯ И МЕЖ- КРИСТАЛЬНОГО РАСТВОРА ………………………………. 57

Лабораторная работа № 8. АНАЛИЗ МЕЛАССЫ …………… 62

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ………………………… 70

ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1. Растворимость сахарозы в воде ……………... 72

Приложение 2. Поправки к показаниям рефрактометра при отступлении от температуры 20 оС …………………………… 73 Приложение 3. Зависимость истинной плотности от содер- жания сахарозы в чистых растворах …………………………. 74

3

ВВЕДЕНИЕ

Цель изучения дисциплины «Основы технологии отрасли» - овладение основами технологических процессов получения са- хара и сахаристых продуктов на основе переработки отечествен- ного сырья.

В рамках изучения дисциплины решаются следующие за-

дачи:

-изучение химического состава сырья, полуфабрикатов, условий взаимодействия различных компонентов, определяю- щих технологические процессы и качество готовых изделий;

-выбор оптимальных параметров процессов с учетом на- учных основ пищевых производств, новых достижений науки и техники, зарубежного опыта, экологических проблем.

При изучении дисциплины в соответствии с ФГОС ВПО направления 260100 – «Продукты питания из растительного сы- рья» должны быть освоены следующие компетенции:

-способность применить специализированные знания в об- ласти технологии производства продуктов питания из раститель- ного сырья для освоения профильных технологических дисцип- лин (в соответствии с профилем подготовки) (ПК-7);

-умение работать с публикациями в профессиональной пе- риодике; готовность посещать тематические выставки и передо- вые предприятия отрасли (в соответствии с профилем подготов-

ки) (ПК-12).

4

Лабораторная работа № 1.

АНАЛИЗ САХАРА-ПЕСКА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: освоить методики оценки качества саха- ра-песка в соответствии с требованиями ГОСТ 21-94.

ПРИБОРЫ, ПОСУДА, РЕАКТИВЫ

Сахариметр. Водяная баня.

Мерная колба вместимостью 100 см3. Фильтровальная бумага. Химический стакан.

Воронка.

Кюветы поляриметрические длиной 200 мм.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Сахар-песок - пищевой продукт, состоящий из кристаллов размером от 0,2 до 2,5 мм с содержанием сахарозы не менее

99,75 %.

Сахароза представляет собой дисахарид - соединение глю- козы и фруктозы посредством α-l-2-гликозидной связи.

Кристаллы сахарозы принадлежат к моноклинической сис- теме и имеют сложную многогранную форму. Относительная плотность кристаллов сахарозы 1,5879. В воде сахароза хорошо растворяется, с повышением температуры растворимость быстро растет (Приложение 1). В абсолютном этиловом спирте сахароза не растворяется. Сахароза малогигроскопична и начинает погло- щать влагу при относительной влажности воздуха более 90 %.

Вращение плоскости поляризации сахарозы правое. Под влиянием кислот сахароза в водном растворе, присоединяя воду, распадается на глюкозу и фруктозу. Эта реакция называется ин- версией, а образующаяся смесь - инвертный сахар - обладает ле-

5

вовращающей способностью за счет высокого левого вращения фруктозы.

Щелочи не разлагают и не осмоляют сахарозу, так как в ней не содержится свободных альдегидных и кетонных групп. Щелочи с сахарозой образуют сахараты, где сахароза играет роль слабой кислоты. Одно- и двухкальциевые сахараты раство- римы в воде, трехкальциевый - плохо растворим. В щелочной среде сахароза способна очень медленно окисляться под дейст- вием кислорода, пропускаемого через раствор.

При температуре 186-188 °С сахароза плавится, а иногда разлагается с образованием сложных, окрашенных в бурый цвет, соединений горького вкуса. Этот процесс получил название ка- рамелизации.

При нагревании водных сахарных растворов сахароза раз- лагается. Эта реакция протекает по автокаталитическому меха- низму, так как в процессе реакции образуются органические ки- слоты, являющиеся катализаторами распада. Автогидролиз са-

харозы ускоряется с увеличением температуры и длительности процесса, изменении рН среды (особенно в кислой среде); наи- более устойчива сахароза при рН 7,8-8,2.

В растворах сахарозы массовой долей не выше 20 % хо- рошо развиваются дрожжи и кислотообразующие бактерии, превращающие сахарозу в этиловый и высшие спирты, диоксид углерода и соответствующие органические кислоты.

Удельное вращение водных растворов сахарозы всегда по- стоянно и при длине волны света 589,3 нм и температуре 20 оС составляет +66,529, поэтому содержание сахарозы легко опреде- лить с помощью поляриметра.

Для определения содержания сахарозы в сахарном произ- водстве применяются следующие количественные методы: по- ляриметрический, фотометрический и газожидкостной хромато- графии. Одним из оперативных и простых, но достаточно точ- ных методов определения массовой доли сахарозы является по- ляриметрический метод.

Поляриметрический метод исследования основан на спо-

собности оптически активных веществ изменять угол вращения плоскости поляризованного света. К оптически активным веще-

6

ствам относятся органические вещества, в молекулах которых имеется асимметрический атом углерода, связанный с четырьмя различными атомами или группами. Кварц также обладает оп- тической активностью за счет строения кристаллической ре- шетки. В зависимости от направления поворота плоскости по- ляризации соединения различают правовращающие и левовра- щающие.

Сахариметр универсальный предназначен для определе-

ния массовой доли сахарозы в растворах по углу вращения плоскости поляризации.

Оптическая схема поляриметра представлена на рис.1. Анализатор 8 в сахариметре неподвижен и поставлен на полу- тень за счет установки дополнительного поляризатора 3. Ком-

пенсация угла поворота плоскости поляризации осуществляется подвижным клиновым компенсатором 5 и неподвижным 6.

Свет от источника освещения 1 проходит через поляриза- тор 2 и дополнительный поляризатор 3. Далее поляризованный луч света проходит через поляриметрическую кювету с иссле- дуемым раствором 4, при этом плоскость поляризации повора- чивается на определенный угол.

Изменяя толщину кварцевого клина 5, можно компенси- ровать угол поворота плоскости поляризации. Компенсатор за- креплен горизонтально: клин 5 передвигается вправо и влево с помощью шестеренки и зубчатой рейки на раме, в которую он вмонтирован. С рамкой клина скреплена рабочая шкала с деле- ниями. Она перемещается вместе с клином мимо неподвижной

Рис. 1. Оптическая схема поляриметра: 1 – электролампа; 2 – по- ляризатор; 3 – полутеневой поляризатор; 4 – кювета с исследуемым раствором; 5 – подвижный кварцевый клин; 6 – неподвижный кварце- вый клин; 7 – стеклянный клин; 8 - анализатор

7

Прибором для определения угла поворота служит поляри- метр. В пищевой промышленности применяют в качестве поля- риметров сахариметры СУ-2, СУ-3 (рис. 2), СУ-4, СУ-5.

Сахариметр СУ-3 состоит из узла измерительной головки 8 и осветительного узла 2, соединенных между собой траверсой 5, на которой находятся камера 6 для трубки с исследуемым рас- твором и оправа 4 с поляризатором. Траверса укреплена на осно- вании 13, в котором смонтирован понижающий трансформатор, подсоединяющийся через специальный шнур с вилкой к элек- тросети. Измерительная головка имеет два окуляра: окуляр шка- лы с нониусом 9 и окуляр анализатора 10, наблюдая в который, вращением рукоятки 12 устанавливают однородность освещения обеих половин поля зрения. С тыльной стороны измерительной головки находится винт 7 для установки прибора на нуль с по- мощью съемного ключа. В осветительный узел входят патрон с лампой, поворотная обойма 3 со светофильтром, матовым стек- лом и диафрагмой.

Рис. 2. Сахариметр СУ-3: 1 - лам- почка; 2 – осветительный узел; 3 – поворотная обойма со свето- фильтрами; 4 – поляризатор; 5 – траверса; 6 – кюветная камера; 7 – винт для настройки на нуль;

13 – основание; 14 – тумблер

Прибор должен быть установлен в темном помещении с окрашенными в черный цвет стенами для повышения чувстви- тельности глаза наблюдателя.

Перед работой поляриметр необходимо заземлить, произ- вести внешний осмотр и комплектность прибора.

Перед началом измерений прибор следует установить на нуль. Для этого вращением рукоятки 12 кремальной передачи

добиваются полной однородности обеих половинок поля зрения при пустом кюветном отделении. Нулевые деления измеритель- ной шкалы и шкалы нониуса должны совпадать. Если совпаде-

8

ния нет, то с помощью ключа перемещают нониус до совмеще- ния его нулевого деления с нулевым делением шкалы.

После установки нулевой точки поляриметр проверяют по контрольной трубке с кварцевой пластинкой. Перед этим трубку и кюветное отделение прибора необходимо тщательно проте- реть мягкой неворсистой тканью. Контрольную трубку вклады- вают в кюветное отделение прибора и добиваются полной одно- родности обеих половинок поля зрения. Расхождение в показа-

ниях прибора и контрольной трубки при выверенной нулевой точке прибора является погрешностью данного прибора. Если полученная погрешность выше, чем допускается по техниче- ским условиям прибора, то сахариметр не пригоден к использо- ванию.

Поляризацию проводят в поляриметрической кювете дли- ной 2 дм при температуре 20 °С, шкала при этом дает отсчет 100 делений. Следовательно, 1 °S сахарной шкалы соответствует раствору, содержащему 0,26 г сахарозы в 100 см3 раствора. Та- ким образом, международная сахарная шкала дает непосредст- венно процент сахарозы в исследуемом растворе, если взята нормальная навеска этого вещества.

Измерения производят, помещая в камеру сахариметра поляриметрические кюветы, наполненные исследуемым раство- ром. Вращением кюветы устанавливают в такое положение,

чтобы линия раздела делила поле зрения прибора примерно на две равные половины.

Кюветы закрывают с обоих концов поляриметрическими стёклами, которые прижимают к торцам кюветы с помощью га- ек. Для эластичности между стеклом и гайкой вкладывают ре- зиновое кольцо.

Перед наполнением кювету промывают испытуемым рас- твором 2-3 раза. В кювету, закрытую с одной стороны стеклом и гайкой, наливают столько жидкости, чтобы она выступила по- верх краев кюветы. Выждав некоторое время, пока пузырьки газа, содержащегося в жидкости, поднимутся наверх, закрывают кювету сверху стеклом (предварительно вымытым и вытертым насухо), надвигая его на торец кюветы со стороны, как бы сре- зая выступающую жидкость.

9

Закрывать кювету надо быстро и аккуратно, чтобы под стеклом не оставалось воздушного пузырька. Если же это сде- лать сразу не удается, то, вытерев насухо стекло и долив кюве- ту, повторяют герметизацию.

Результаты определения отсчитывают по рабочей шкале: число целых делений определяет нуль шкалы нониуса; десятые и сотые доли находят по шкале нониуса, там, где деление шка- лы нониуса совпадает с делением основной шкалы.

ПРАВИЛА ОТБОРА ПРОБ

Среднюю пробу сахара отбирают от каждой партии (ваго- на, автомашины), но не более чем от 60 т. При поступлении пар- тии большей массы отбирают отдельные пробы от каждых 60 т сахара. Средняя проба должна иметь массу для сахара-песка 0,8- 1,3 кг.

Для сахара-песка выделяют 5 % всех мешков, и из выде- ленных мешков отбирают щупом, длина металлической части которого равна 200 мм, равные количества сахара из двух раз- личных мест мешка. Если партия сахара-песка меньше одного вагона, то процент мешков, от которых отбирают пробы, и коли- чество отбираемого сахара увеличивают с таким расчетом, чтобы сохранить установленную массу средней пробы.

Средние пробы тщательно перемешивают, делят на две равные части и помещают в чистые и сухие полиэтиленовые па- кеты или герметично закрывающиеся стеклянные банки. Одна из проб поступает на анализ, другая - хранится на случай арбит- ражного анализа в течение 3 месяцев.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Определение органолептических показателей

Внешний вид. Образец сахара-песка рассыпают тонким слоем на темной доске или бумаге и рассматривают невоору- женным глазом при дневном свете. Обращают внимание на на-

10