Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология отрасли. Технология пива
.pdf
91
Вещество
Содержание, %
в сырой дробине
в сухой дробине
Вода
76,3
9,0
Белок
6,63
25,5
Жир
1,7
7,5
Безазотистые экстрактивные
вещества
9,72
37,3
Клетчатка
5,1
16,0
Зола
1,2
4,6
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9
АНАЛИЗ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ПИВА
Цель работы: проанализировать солодовую и хмелевую
дробину, качество сточных вод.
9.1. Теоретические положения
В процессе производства пива образуются следующие отходы: отходы полировки солода, пивная дробина, хмелевая дробина, белковый отстой, остаточные дрожжи, диоксид углерода.
Отходы полировки обладают значительной пищевой
ценностью 0,7–0,82 кормовых единиц (к. е.) и реализуются на
корм скоту.
При производстве сусла образуется большое количество
солодовой дробины: из 100 кг зерна получают в среднем 110–
120 кг сырой дробины, химический состав которой представлен
в табл. 9.1.
Пищевая ценность сырой дробины – 0,17–0,28 к. е., сухой –
0,80–0,82 к. е. Вещества дробины легко усваиваются. Дробина
реализуется на корм скоту, а также используется в качестве питательной среды для выращивания плесневых грибов – продуцентов гидролитических ферментов. Мука из дробины применяется
также в пищевой промышленности, как источник натуральной
целлюлозы при производстве печенья, кексов, хлеба, соусов [31].
Таблица 9.1
Состав пивной дробины
92
Солодовую дробину подвергают анализу на содержание в
ней экстрактивных веществ. Их количество зависит от качества
солода, несоложеных зернопродуктов и от правильности их переработки на стадии дробления, затирания и фильтрации.
Общий экстракт дробины состоит из вымываемого и невымываемого экстракта и вычисляется в процентах к массе переработанного сырья. Общий экстракт в дробине не должен
превышать 1,5–2,0 %, в том числе вымываемый – 0,5–0,7 %, невымываемый – 0,8–1,2 % к массе сырья.
При использовании шишкового хмеля образуется хмелевая дробина. Она очень горькая, поэтому может реализовываться на корм скоту только в смеси с солодовой дробиной. В ней
задерживается часть сусла. Анализируют хмелевую дробину на
содержание растворимых экстрактивных веществ, которых
должно быть не более 2,5 %.
Производство пива связано с большим расходом воды.
Только часть ее остается в готовом производстве, основная же
масса воды образует производственные стоки. Загрязнения
сточных вод пивоваренных заводов имеют в основном органическую природу и находятся в виде взвесей, коллоидов и в растворенном состоянии [38].
Сточные воды подразделяются на условно-чистые (от
промывки дробины, от охлаждения сусла и пива) и производственно-загрязненные (после мойки технологического оборудования, от бутылкомоечных машин, после мойки дрожжей).
Условно-чистые стоки повторно используются на технологические и хозяйственно-бытовые нужды, а загрязненные – сбрасывают в городскую канализацию или поверхностные водоемы.
Показателями загрязнения сточных вод являются цвет и
запах, рН, сухой остаток, содержание взвешенных частиц, биохимическое потребление кислорода (БПК), химическое поглощение кислорода (ХПК). Наиболее важными показателями являются БПК и ХПК, которые характеризуют концентрацию в
водах органических соединений, являющихся основной частью
загрязнений сточных вод пивоваренных заводов.
БПК – количество кислорода (в мг), расходуемое для
разложения органических веществ в 1 дм3 сточных вод путем
биохимического окисления. Биохимическое окисление органи-
93
ческих веществ воды происходит в результате развития микроорганизмов, использующих эти вещества в качестве источника
питания. Кислород, необходимый для окисления, микроорганизмы берут из воды.
ХПК – количество кислорода (в мг), расходуемое для
химического окисления бихроматом калия органических соединений, находящихся в 1 дм3 сточных вод.
Типичный состав сточных вод пивоваренных заводов
приведен в источнике [37]. Сточные воды подвергают очистке
различными способами: применяют механическую, химическую
и биологическую очистку. Современные очистные сооружения
позволяют достигать степени очистки стоков 99,0–99,5 % [37].
9.2. Порядок выполнения работы
Солодовую дробину отбирают из фильтрационного чана
после стекания последних промывных вод. Отбор проводят небольшим черпаком в 14–20 точках поверхности и на разной глубине слоя дробины. Разовые пробы собирают в отдельном сосуде и тщательно перемешивают. Масса пробы должна быть не
менее 100 г.
Хмелевую дробину отбирают из хмелеотделителя. Отбор
проводят аналогично солодовой дробине.
9.2.2. Анализ солодовой дробины
9.2.2.1. Определение влажности
Приборы и оборудование: шкаф сушильный СЭШ-ЗМ, ве-
сы аналитические, эксикатор, тигельные щипцы.
Посуда и материалы: металлическая бюкса с крышкой.
Расход сырья: солодовая дробина – 10 г.
Техника определения
В предварительно взвешенную бюксу помещают 8–10 г
тщательно перемешенной дробины. Бюксу с навеской взвешивают с точностью до четвертого знака и ставят в сушильный
шкаф, нагретый до 60 °С. После 2 ч высушивания температуру в
шкафу повышают до 105 °С и продолжают высушивание еще 3 ч.
9.2.1. Отбор проб
94
По окончании высушивания бюксу охлаждают в эксикаторе и
взвешивают.
Влажность дробины W (в %) рассчитывают по формуле
W = (a – в)∙100/( a – в ), (9.1)
где а – масса бюксы с навеской до высушивания, г;
в – масса бюксы с навеской после высушивания, г;
с – масса пустой бюксы, г.
Влажность солодовой дробины должна быть не более 88 %.
9.2.2.2. Определение общего экстракта
Приборы и оборудование: шкаф сушильный, мельница
тонкого помола, весы технические, весы аналитические, водяная
баня температурой 70 °С, водяная баня температурой 20 °С,
электроплитка, термометр ртутный с ценой деления 0,1 °С.
Посуда и материалы: стеклянные пластинки – 10 шт., нож,
колба коническая объемом 500 см3, палочка стеклянная –2 шт.,
воронка стеклянная – 2 шт., колба коническая объемом 250 см3 –
2 шт., складчатые бумажные фильтры, бюкс металлический, стакан заторный объемом 500 см3, цилиндр объемом 500 см3, сетка
асбестовая, пипетка на 100 см3, пикнометр объемом 50-100 см3,
пипетка на 1 см3, салфетки из фильтровальной бумаги, салфетки
марлевые, стакан химический объемом 200 см3 – 2 шт.
Реактивы: вода дистиллированная.
Расход сырья: солодовая дробина – 500 г, солод свет-
лый – 100 г.
Техника определения
Содержание общего экстракта определяют в высушенной
дробине опытным затиранием с солодовой вытяжкой и выражают в процентах к массе переработанного сырья.
Метод определения общего экстракта в солодовой дробине состоит из нескольких операций: высушивания дробины,
приготовления солодовой вытяжки, определения влажности сухой дробины, кипячения и затирания дробины с солодовой вытяжкой, ее фильтрования, определения пикнометром относительной плотности фильтрата и солодовой вытяжки, расчета
общего экстракта.
95
Высушивание дробины. Влажную дробину массой около
500 г помещают тонким слоем на стеклянные пластинки и высушивают при температуре (60±5) °С в течение нескольких часов. Затем дробину тщательно снимают, перемешивают и размалывают на мельнице для тонкого помола.
Для приготовления солодовой вытяжки 100 г светлого
тонко размолотого солода смешивают с 400 см3 воды и оставляют на 2 ч при периодическом размешивании, затем фильтруют через бумажный складчатый фильтр. Желательно, чтобы вытяжка содержала около 4 % экстрактивных веществ.
Для определения влажности сухой дробины около 5 г
тонко измельченной дробины помещают в предварительно
взвешенный металлический бюкс и высушивают при 105 °С 3 ч
(см. лабораторную работу № 3).
Для кипячения и затирания дробины 25 г тонко размолотой высушенной дробины взвешивают в предварительно
взвешенном заторном стакане объемом 500 см3. Цилиндром
вносят 200 см3 воды, при помешивании стеклянной палочкой
доводят содержимое стакана до кипения и кипятят в течение
20 мин на асбестовой сетке. Одновременно нагревают водяную
баню до 70 °С. Содержимое заторного стакана охлаждают до
70–75 °С, устанавливают в гнездо водяной бани и приливают
одной пипеткой 100 см3 солодовой вытяжки. В стакане при перемешивании поддерживают температуру 70 °С в течение 1 ч.
Затем содержимое стакана быстро охлаждают до комнатной
температуры, стеклянную палочку ополаскивают водой, сливая
эту воду внутрь стакана.
Перед фильтрованием в стакан наливают воду для доведения содержимого до массы 300 г и фильтруют через складчатый фильтр в сухую колбу. Первые 100 см3 фильтрата фильтруют вторично.
В фильтрате определяют относительную плотность пикнометрически. Расчет относительной плотности проводят по
формуле
d
= (b – a)/(c – a), (9.2)
20
где а – масса пустого пикнометра, г;
в – масса пикнометра с фильтратом, г;
с – масса пикнометра с водой, г.
96
По относительной плотности в прил. 1 находят содержание экстрактивных веществ (в %).
С помощью пикнометра находят также относительную
плотность солодовой вытяжки и содержание в ней экстрактивных веществ.
Для расчета общего экстракта вначале находят экстрактивность высушенной дробины на воздушно-сухое вещество E1 (в %):
E1=[eф∙(1099,64 + ω) – 400∙eв∙dв + 36] / (100 – eф), (9.3)
где eф – содержание экстрактивных веществ в фильтрате после
осахаривания дробины, % масс.;
dв – относительная плотность солодовой вытяжки;
eв – содержание экстрактивных веществ в солодовой вытяжке, %
масс.;
ω – влажность высушенной дробины, %.
Пересчет экстрактивности на сухое вещество дробины Е2
(в %) проводят по формуле:
Е
= Е1 ∙100/(100 – ω ). (9.4)
2
Количество общего экстракта дробины Е3, полученное из
100 частей затертых зернопродуктов, находят по формуле (в %)
Е
= Е2 [100 – (Е+ ω1)] / (100 – Е2), (9.5)
3
где Е, ω1 – соответственно экстрактивность и влажность зерно-
продуктов,%.
9.2.2.3. Определение вымываемого экстракта
Приборы и оборудование: весы аналитические, баня водя-
ная температурой 20 °С.
Посуда и материалы: стакан химический объемом 150–
200 см3, воронка, колба коническая объемом 100–150 см3,
складчатый бумажный фильтр, салфетки из фильтровальной
бумаги, салфетки марлевые, термометр ртутный с ценой деления 0,1 °С, пикнометр объемом 50–100 см3.
Реактивы: вода дистиллированная.
Расход сырья: солодовая дробина – 500 г.
97
Техника определения
Из 200±5 г отобранной сырой дробины при помощи марлевой салфетки отжимают жидкость в стакан и отстаивают.
Верхний слой жидкости сливают на складчатый бумажный
фильтр и фильтруют в чистую колбу. В фильтрате определяют
относительную плотность пикнометром, а по прил. 1 находят
содержание экстракта. Эта величина показывает количество вымываемого экстракта на 100 г отжатой дробины. Для пересчета
на 100 г влажной дробины необходимо учитывать ее влажность:
Е
= eэ ∙ ω2/(100 – eэ), (9.6)
4
где Е4 – вымываемый экстракт дробины, %;
eэ – количество экстракта в отжиме, % масс.;
ω2 – влажность дробины, %.
Вымываемый экстракт дробины Е4 пересчитывают в проценты к массе израсходованного сырья по формуле
Е
= [100 – (Е + ω1)] / (100 – ω2), (9.7)
5
где Е – экстрактивность перерабатываемых зернопродуктов, %;
ω1 – влажность перерабатываемых зернопродуктов, %;
ω2 – влажность дробины, %.
9.2.2.4. Расчет невымываемого экстракта
Этот показатель находят по разности между общим экстрактом дробины Е3 и содержанием вымываемого экстракта Е5
(в % к массе зернопродуктов):
Е
= Е3 – Е5. (9.8)
6
9.2.3. Анализ хмелевой дробины
9.2.3.1. Определение влажности
Влажность хмелевой дробины определяют так же, как и в
солодовой дробине (см. п. 9.2.2.1).
9.2.3.2. Определение вымываемого экстракта
Приборы и оборудование: весы аналитические, баня водя-
ная температурой 20 °С.
98
Посуда и материалы: стакан химический объемом
150–200 см3, воронка стеклянная, колба коническая объемом
100–150 см3, складчатый бумажный фильтр, салфетки из филь-
тровальной бумаги, салфетки марлевые, термометр ртутный с
ценой деления 0,1 °С, пикнометр объемом 50–100 см3.
Реактивы: вода дистиллированная.
Расход сырья: хмелевая дробина – 500 г.
Техника определения
Пробу отжимают при помощи марлевой салфетки, отжим
фильтруют через складчатый бумажный фильтр в сухую колбу.
В фильтрате пикнометром устанавливают относительную плотность. По прил. 1 находят количество экстракта.
Пересчет содержания экстракта Е (в %) на влажную дробину проводят по формуле
Е = ω ∙ e / (100 – e), (9.9)
где ω — влажность хмелевой дробины, %;
е – количество экстракта, установленное по относительной
плотности, %.
Содержание экстракта в хмелевой дробине не должно
превышать 2,5 %.
9.2.4. Анализ сточных вод
9.2.4.1. Отбор средней пробы сточных вод
Степень загрязнения сточных вод подвержена изменениям
в течение часа, смены, суток. Поэтому отбирают одноразовые
пробы через равные промежутки времени в течение того или
иного периода, смешивают их и получают среднепропорциональную пробу. Одноразовые пробы из канализационных коммуникаций отбирают в склянки на 150–200 см3. Из коллектора
через контрольный колодец пробы отбирают с помощью ведра
или черпака. Из отобранного объема воды в склянку с притертой пробкой выделяют лабораторную пробу объемом 3 дм3.
9.2.4.2. Определение ХПК
Определение ХПК (бихроматной окисляемости) основано
на окислении загрязнений бихроматом калия в сильно-кислой
99
среде с последующим титрованием избытка бихромата раствором сульфата аммония железа (II).
Приборы и оборудование: электроплитка.
Посуда и материалы: круглодонная колба объемом 250 см3
с пришлифованным обратным холодильником, пипетки на 10,
20 см3, мерный цилиндр на 100 см3, бюретка, стеклянные шарики.
Реактивы: раствор бихромата калия концентрацией
0,25 моль/дм3 – 10 см3, концентрированная серная кислота ч. д. а. –
30 см3, сульфат ртути ч. д. а. – 0,4 г, сульфат серебра ч. д. а. –
0,4 г, раствор сульфат аммония-железа (II) концентрацией
0,25 моль/дм3 – 50 см3, индикатор ферроин – 1 см3, дистиллированная вода.
Расход сырья: сточные воды – 100 см3.
Техника выполнения
20 см3 исследуемой воды вносят в круглодонную колбу на
250 см3, приливают 10 см3 0,25 моль/дм3 раствора бихромата
калия и добавляют в качестве катализаторов по 0,4 г сульфата
серебра и сульфата ртути. Для обеспечения равномерного кипячения в колбу помещают стеклянные шарики. Перемешивают
содержимое колбы и осторожно вносят в нее 30 см3 концентрированной серной кислоты. Вставляют в колбу холодильник и
кипятят смесь 2 ч. После кипячения дают колбе остыть, отсоединяют холодильник и приливают в колбу 100 см3 дистиллированной воды. Охлаждают колбу, вносят в нее 2–3 капли ферроина и титруют избыток бихромата калия солью Мора концентрацией 0,25 моль/дм3 до изменения окраски раствора до зеленоголубой. Аналогично проводят контрольный опыт, где вместо
сточной воды берут 20 см3 дистиллированной воды.
Бихроматную окисляемость – ХПК (мг/дм3) вычисляют по
формуле
ХПК = (а – в) ∙ 0,25 ∙ 8 ∙ 1000 / V, (9.10)
где а – объем соли Мора, израсходованный на титрование в кон-
трольном опыте;
в – объем соли Мора, израсходованный на титрование в основ-
ном опыте;
0,25 – молярность раствора соли Мора;
100
Показатель
Значение показателей
в образце
по требованиям норма-
тивной документации
8 – эквивалент кислорода, мг/см3;
V – объем воды, взятый на определение, см3.
9.3. Анализ результатов работы
По окончании работы полученные результаты сводят в
табл. 9.2 и делают вывод о соответствии полученных данных
требованиям.
В случае обнаружения отклонений делают прогноз возможных причин их возникновения, составляют план мероприятий по их устранению.
Таблица 9.2
Характеристика солодовой и хмелевой дробины
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]