Основы технологии отрасли. Лабораторный практикум. Учебное пособие-1

Обычно выход мелассы в производстве составляет 4,5- 5,5 % к массе переработанной свеклы; чистота ее 56-62 %; мас- совая доля сухих веществ 76-84 %, рН20 не ниже 7,0-7,5.

Основные направления использования мелассы:

– получение хлебопекарных дрожжей, этилового спирта, лимонной и молочной кислот, ацетона, бутиленгликоля, бутило- вого спирта, глицерина и т. д. в результате ферментативной пере- работки мелассы;

–в качестве корма и кормовой добавки к жому для живот- ных и птиц. Меласса обладает важнейшим свойством «липко- стью», благодаря содержащимся в ней сахарам. В результате до- бавок мелассы в гранулированные корма, к сену, кукурузе, фу-

ражным видам зерна предотвращается возникновение пыли и нежелательное выделение витаминов, минеральных добавок и др. Так как сахара мелассы легко сбраживаются с помощью мо- лочно-кислых бактерий, ее используют для консервации кормов;

–для брикетирования каменного угля. Ранее использовали битум, лигнинсульфонат, жидкую гемицеллюлозу, отходы про- изводства бумаги, но все они при сгорании угля образовывали вещества, которые неблагоприятно влияли на здоровье человека

иокружающую среду. Меласса при сгорании превращается в уг- лекислый газ и воду без выделения токсичных веществ.

Оборудование и материалы

1.Рефрактометр.

2.Сахариметр.

3.рН-метр.

4.Колориметры КФК-2 или КСМ.

5.Сосуды для разбавления 1:1.

6.Мерные колбы вместимостью 100 см3 .

7.Реактивы Герлес I и Герлес II.

8.Призма Германчука.

32

Порядок выполнения работы

Отбор проб для анализа

Свекловичную мелассу принимают партиями. Партией считают количество однородной по показателям качества свекло- вичной мелассы массой не более 300 т в одной или нескольких одновременно отгруженных в один адрес цистернах.

Для проверки соответствия качества свекловичной мелассы требованиям настоящего стандарта проводят выборку от партии (мгновенные пробы) в количествах:

–если массу свекловичной мелассы определяют взвешива- нием - 0,5 кг мелассы от каждых 10 т мелассы при наливе (сливе) железнодорожных цистерн и 0,5 кг мелассы от каждых 5 т мелас- сы при наливе (сливе) автомобильных цистерн. Отбор проб про- водят в начале налива (слива), в середине и в конце;

–если массу свекловичной мелассы определяют объемно- статическим методом по ГОСТ Р 8.595-2004 - 0,5 кг мелассы из каждой цистерны, отобранной пробоотборником с трех уровней.

Срок хранения свекловичной мелассы - 9 месяцев со дня выработки.

Определение физико-химических показателей

Определение массовой доли сухих веществ и сахарозы осу-

ществляется одним из трех методов.

Метод непосредственного рефрактометрирования с исполь- зованием призмы Германчука. Перед рефрактометрированием

мелассу необходимо прогреть в герметично закрытой посуде при температуре 70-80 °С для растворения кристаллов сахарозы.

При работе в проходящем свете на осветителе устанавли- вают светофильтр, который прилагается к прибору. В отражен- ном свете светораспределение поля зрения будет обратным к све- тораспределению в проходящем свете, темная часть будет более

33

светлой, контрастность полей меньше, но граница светотени дос- таточно резкая для проведения отсчета. При рефрактометрирова- нии темноокрашенных продуктов, особенно без разбавления, ре- комендуется для получения более четкой линии раздела «тень- свет» применять призму Германчука (рис. 6). Она выполнена из белого стекла ТК-2. Все грани, кроме рабочих (образующих угол 66°), покрыты светонепроницаемой краской. На малой рабочей грани наклеено красное тонкое покровное стекло, изготовленное из стекла КС-2.

Рис. 6. Призма Германчука

При работе с этой призмой отводят в сторону осветитель- ную призму рефрактометра, а на измерительную призму поме- щают каплю раствора или продукта и накрывают большой гра- нью призмы Германчука, чтобы малая рабочая грань была обра- щена к источнику света. Отсчет производят по резкой линии раз- дела «тень-свет».

Измерения невязких темных растворов можно проводить в проходящем или отраженном свете, что определяется опытным путем.

Массовую долю сахарозы определяют, поместив в мерную колбу вместимостью 100 см3 13,0 г мелассы, предварительно раз-

бавленной горячей дистиллированной водой в нейзильберовой чашке. Для осветления в 3-4 приема прибавляют реактивы Герлес I и Герлес II порциями по 5-10 см3, не смешивая реактивы вне раствора мелассы. Образующийся осадок несахаров должен иметь светло-коричневый цвет. Содержимое колбы доливают ди- стиллированной водой почти до метки 100 см3, термостатируют при температуре 20 °С 20 мин, доливают до метки, перемешива-

34

ют, фильтруют. Фильтрат поляриметрируют в трубке длиной 200 мм, показания сахариметра удваивают.

Метод разбавления 1:1. Осуществляют в металлическом сосуде разбавлением водой в соотношении 1:1. Внутренний и внешний сосуды уравновешивают техническими весами. Во внутренний сосуд помещают 50,0 г мелассы и уравновешивают дистиллированной водой, которую приливают во внешний сосуд. Внутренний сосуд помещают во внешний, герметично закрывают и выдерживают при температуре 80 °С 45-60 мин для растворе- ния кристаллов. Периодически содержимое сосуда перемешива- ют вращением в горизонтальной плоскости.

Сосуд охлаждают, термостатируют 20 мин при температуре 20 °С, раствор рефрактометрируют. Массовую долю сухих ве- ществ определяют умножением показания рефрактометра на 2.

Массовую долю сахарозы определяют, поместив в мерную колбу вместимостью 100 см3 26,0 г раствора мелассы после раз- бавления 1:1. Для осветления в 3-4 приема прибавляют реактивы Герлес I и Герлес II порциями по 5-10 см3. Содержимое колбы доливают дистиллированной водой почти до метки 100 см3, тер- мостатируют при температуре 20 °С 20 мин, доливают до метки, перемешивают, фильтруют. Фильтрат поляриметрируют в трубке длиной 200 мм, показания сахариметра удваивают.

Метод приготовления нормального раствора: навеска ме- лассы массой 26,0 г разбавляется дистиллированной водой в мерной колбе вместимостью 100 см3 до метки.

Массовую долю сухих веществ после рефрактометрирова-

ния нормального раствора мелассы рассчитывают по формуле

СВм = 100×СВпр × ρнр ,

26,0

где СВ м – массовая доля сухих веществ мелассы, %; СВнр – мас- совая доля сухих веществ нормального раствора мелассы, %; Рнр - плотность нормального раствора мелассы, г/см3 .

35

Массовую долю сахарозы определяют, поместив в мерную колбу на 100 см3 с помощью пипетки 50 см3 нормального раство- ра мелассы. Для осветления в 3-4 приема прибавляют реактивы Герлес I и Герлес II порциями по 5-10 см3. Содержимое колбы доливают дистиллированной водой почти до метки 100 см3, тер- мостатируют при температуре 20 °С 20 мин, удаляют пену с по- мощью 2-3 капель смеси спирт+эфир, доливают до метки, пере- мешивают, фильтруют. Фильтрат поляриметрируют в трубке длиной 200 мм, показания сахариметра удваивают.

У к а з а н и е. При правильно проведенном определении для одной пробы мелассы наблюдается закономерность: СВ при непосредственном рефрактометрировании > СВ при разбавлении 1:1 > СВ методом нормального раствора.

Наиболее точные результаты дает непосредственное реф- рактометрирование.

Массовая доля сахарозы при всех способах приготовления образца мелассы имеет одинаковые значения.

По полученным результатам рассчитывают чистоту мелас- сы Чм, %, и общий мелассообразующий коэффициент мелассы m

по формуле

Мелассообразующий коэффициент - число показывающее количество сахарозы, приходящейся на единицу несахаров в ме- лассе. Выход мелассы можно рассчитать по производственным показателям.

рН мелассы измеряют лабораторным рН-метром, предва- рительно разбавив ее в соотношении 1:1 дистиллированной во- дой при рН20 7,0.

Цветность меласcы определяют после разбавления ее дис- тиллированной водой до массовой доли сухих веществ 1 %. Сна- чала приготовляют раствор массовой долей сухих веществ 15 %, а затем смешивают 1 часть этого раствора и 14 частей воды. По-

36

лученный раствор фильтруют, определяют в нем массовую долю сухих веществ рефрактометром.

Цветность мелассы определяют колориметром КСМ, поль- зуясь 1 н стеклом, или фотоэлектроколориметром КФК-2, ис- пользуя кювету с длиной рабочей грани 10 мм и светофильтр с длиной волны 560 нм.

Цветность с использованием колориметра КСМ рассчиты-

вают по формуле

Ц= 100 ×100× Н ,

М×СВ × d

где Н – нормальность стекла; М - показания прибора (высота столба жидкости, мм); CВ – массовая доля сухих веществ рас- твора после разбавления, %; d – плотность раствора после раз- бавления, г/см3 (Приложение 1).

Цветность с использованием фотоэлектроколориметра КФК-2 рассчитывают по формуле

Ц = 1000 ×100× D ,

СВ × d ×l

где D – показания фотоэлектроколориметра (оптическая плот- ность раствора); СВ - массовая доля сухих веществ раствора по- сле разбавления, %; d – плотность раствора после разбавления, г/см3 (Приложение 1); l – длина кюветы, мм.

Для перевода цветности из единиц оптической плотности в условные единицы, единицы оптической плотности необходимо разделить на коэффициент 25: Ц = Ц560/25.

Вопросы для самоподготовки

1.Каковы требования ГОСТ Р 52304-2005 к качеству ме-

лассы?

2.Как используют мелассу в народном хозяйстве?

Какова методика определения массовой доли сухих ве- ществ методом непосредственного рефрактометрирования?

3. Как определяют массовую долю сухих веществ методом разбавления 1:1?

37

4.В чем заключается методика определения массовой доли сухих веществ методом нормальной навески?

5.Как определить массовую долю сахарозы в неразбавлен- ной мелассе?

6.Какова методика определения массовой доли сахарозы в мелассе, разбавленной 1:1?

7.Как определить массовую долю сахарозы в нормально разбавленной мелассе?

8.Какой из методов определения чистоты мелассы наибо- лее точный и почему?

9.Как определяется мелассообразующий коэффициент?

Каково влияние мелассообразующего коэффициента на выход и потери сахарозы в мелассе?

10.Какова методика определения реакции мелассы?

11.В чем заключается методика определения цветности

мелассы?

Лабораторная работа № 4.

АНАЛИЗ МУКИ

Цель работы: определить по органолептическим и физико- химическим показателям качества сорт и технологические свой- ства муки, ее «силу».

Теоретические сведения

Мука – важнейший продукт переработки зерна. Ее класси- фицируют по виду, типу, сорту.

Вид муки определяется культурой, из которой она вырабо- тана (пшеничная, ржаная, ячменная, овсяная, рисовая, кукуруз- ная, гречневая, соевая).

Тип муки зависит от ее целевого назначения. Например, пшеничную муку подразделяют на макаронную, хлебопекарную или общего назначения.

38

Сорт зависит от технологии переработки зерна и является основным качественным показателем муки. Сорт муки связан с ее выходом, т. е. количеством муки, получаемой из 100 кг зерна. Выход муки выражается в процентах. Чем больше выход муки, тем ниже ее сорт. Пшеничная хлебопекарная мука может выпус- каться сортов: экстра, высший, крупчатка, первый, второй и обойная. Ржаную муку подразделяют на три сорта – сеяная, об- дирная и обойная.

Мука содержит, в среднем, в %: воды - 14,0; белка - 10-16; крахмала - 65-80; сахаров - 1,5-6,0; клетчатки - 0,1-2,0; липидов - 0,8-2,0; зольных веществ - 0,5-1,9 (табл. 10).

Таблица 10

Химический состав пшеничной и ржаной хлебопекарной муки

Определяющую роль в формировании технологических по- казателей играют ферменты, поэтому ферменты и компоненты, на которые они действуют, объединяют в комплексы: углеводно- амилазный; белково-протеиназный; липидный; комплекс соеди- нений, обусловливающий потемнение муки, включающий фер- мент полифенолоксидазу и аминокислоту тирозин. Технологиче-

ские достоинства определяются свойствами каждого компонента комплекса и их взаимодействием между собой.

Углеводно-амилазный комплекс муки состоит из крахмала, декстринов, клетчатки, пентозанов и слизей, сахаров (сахароза, немного глюкозы и фруктозы, в муке из проросшего зерна – маль- тоза), амилолитических ферментов, активаторов и ингибиторов

39

ферментов. Из них наибольшее технологическое значение имеет состояние крахмальных зерен, определяющее водопоглотительную способность муки, интенсивность образования мальтозы в процес- се ферментативного гидролиза крахмала, вкус, аромат, пористость хлеба, скорость черствения его при хранении. Декстрины являются первичными продуктами гидролиза крахмала, образующими с во- дой коллоидные растворы. По молекулярной массе они разделяют- ся на высокомолекулярные амилодекстрины, средней молекуляр- ной массы эритродекстрины и низкомолекулярные ахро- и мальто- декстрины. При повышенном содержании низкомолекулярных декстринов, плохо связывающих воду, мякиш хлеба становится липким, плохо пропекающимся, темным, что характерно для пше- ничной муки из проросшего зерна.

Амилолитические ферменты муки представлены α- и β-амилазами. В пшеничной муке из доброкачественного зерна в активной форме содержится β-амилаза, в ржаной - α- и β-амилазы.

Белково-протеиназный комплекс муки на 90 % состоит из белков и на 10 % из небелковых азотистых веществ, ферментов протеиназ, активаторов и ингибиторов протеолитических фер- ментов. Содержание белков в муке одного и того же сорта разных партий может колебаться в пределах 9-26 %.

В пшеничной муке содержатся щелочерастворимый белок глютенин и спирторастворимый глиадин. При замесе и созрева- нии теста они набухают, адсорбционно связывая воду и образуя непрерывную резиноподобную фазу теста – клейковину. При за- месе теста эти белки определяют водопоглотительную способ- ность муки, а также газо- и формоудерживающие способности теста. Водо- и солерастворимые белки в пшеничной муке состав- ляют 13-20 %. Количество и качество белков пшеничной муки характеризует ее «силу».

Белки ржаной муки по составу отличаются от пшеничных: водо- и солерастворимых в два раза больше, а спиртораствори- мых в три раза меньше. При замесе теста из ржаной муки нерас- творимые в воде белки в присутствии пентозанов и гумми-слизей быстро и неограниченно набухают, переходя в коллоидные рас-

40