Способ определения начальной концентрации сбраживаемого углеводсодержащего сусла Советский патент 1990 года по МПК G01N33/14 

Изобретение относится к пищевой промышленности, к спиртовой ее отрасли, а именно к способам технохимичес- кого контроля процесса спиртового брожения углеводсодержащего сусла.

Цель изобретения - повышение точности определения.

Способ осуществляется следующим образом.

При производстве спирта из сбраживаемого сусла отбирают пробу. В отобранной пробе сбраживаемого сусла определяют действительную концентрацию сухих веществ, концентрацию спирта, содержание глицерина и биомассы дрожжей. В зависимости от применяемого метода сбраживания и вида сырья устанавливают коэффициент пересчета сбраживаемого углевода в спирт (для моносахаридов - 1,54, для дисахаридов - 1,47), а также величину выхода спирта. Используя полученные данные, определяют начальную концентрацию сбраживаемого сусла по формуле

Сл 41

сд

Изобретение относится к пищевой промышленности, к спиртовой ее отрасли, в частности к способам технохимического контроля процесса спиртового брожения углеводсодержащего сусла. Цель изобретения - повышение точности определения. В процессе сбраживания сусла отбирают пробу сусла. В исследуемой пробе сбраживаемого сусла определяют действительную концентрацию сухих веществ, спирта, плотности среды и количество сбраживаемых веществ, расходуемых на образование глицерина и биомассы дрожжей. Затем с учетом полученных величин определяют начальную концентрацию сбраживаемого сусла по формуле. Способ позволяет повысить точность определения начальной концентрации сухих веществ сбраживаемого сусла за счет учета расхода углеводов сырья на биосинтез глицерина и биомассы дрожжей.

кн и-р +п -

100

100- --ХГ-КГ+0,4 Д)-0,95-0,1

100

где Км - начальная концентрация сбраживаемого сусла, г/100 мл;

И - действительная концентрация сухих веществ в пробе, %;

& - плотность среды при данной И, г/мл;

П - коэффициент, численно-равный количеству углеводов, расходуемых на образование 1 мл спирта;

100 - теоретический выход спирта, 7

/о,

а - концентрация спирта в пробе,

об.%;

с - ожидаемый выход спирта для конкретного технологического способа и вида сырья, дал/т условного крахмала; ГРД - содержание глицерина и био- массы дрожжей 75%-ной влажности в исследуемой пробе, г/л; Кг - расход сахарозы на образова. ние 1 г глицерина, г

(1,858 г );

0,4 - расход сахарозы на образование 1 г дрожжей 75%-кой влажности, г; 0,95 - коэффициент пересчета саха™

розы в условный крахмал; Oj1 - коэффициент пересчета размерности кг/т в мас.%. Знаменатель дроби выражает долю сахара (в % к введенному в процесс сбраживания), израсходованного на об- разование спирта, а вся дробь является коэффициентом, учитывающим тот факт, что сахар при брожении расходуется не только на спирт, но и на син- ,-

тез дрожжевой биомассы вторичных продуктов брожения, преобладающим среди которых (по расходу сахара) является глицерин.

Определение значений действительной концентрации сухих веществ (И), спирта (а) и биомассы дрожжей (Д) в сбраживаемой среде, является обязательным элементом контроля процесса спиртового брожения и выполняется заводской лабораторией регулярно.

Концентрацию же глицерина (Г) в сбраживаемой среде определяют следующим образом.

В мерную колбу на 50 мл отмеривают 2 мл исследуемой среды и всыпают необходимое количество ВаСОН) для осаждения Сахаров (количество этого реактива рассчитывают по формуле

А(0,04-В+0,15), где А - объем взятой среды, мл; В - концентрация сахара в среде, г/100 мл). Смесь перемешивают и фильтруют через бумажный- фильтр. Первые 5 мл фильтрата выливают, а последующие собирают в сухую колбу. Затем 5 мл фильтрата вводят в эбулиостат, приливают 10 мл 0,15%- ного раствора периодата калия. Эбулиостат закрывают пробкой, опускают в коническую колбу с кипящей водой и соединяют с шириковнм холодильником.

Отгонку формальдегида, образовавшегося при окислении глицерина йодной кислотой, ведут в мерную колбу на 50 мл объема дистиллята 40 - 45мл. По окончании перегонки объем дистиллята доводят до 50 мл при 20 С, перемешивают и используют 1 мл его для колориметрической реакции. Реакцию формальдегида с хромотроповым реагентом осуществляют в мерных или обычных колбах на 50 мл. Прибавляют 10мл раствора хромотроповой кислоты в 90%- ной серной кислоте. Общий объем смеси 11 мл. Жидкость в колбе быстро перемешивают, погружают в водяную баню с температурой 62° С и выдерживают 3 мин при 60°С. Затем раствор охлаждают до 20°С и определяют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре в кюветах на 5 мм при зеленом светофильтре (длина волны 490 - 540 нм).

В качестве контрольного раствора, против которого производится фиксирование оптической плотности исследуемой жидкости, служит раствор хромотроповой кислоты (10 мл), дополненный до 11 мл дистиллированной водой и выдержанный 3 мин при 60°С.

Пользуясь калибровочным графиком или таблицей, находят содержание глицерина (в мкг) в объеме анализируемого раствора (А), а концентрацию глицерина в исходной пробе (Г) вычисляют по формуле

Г А-Б/(10000-В-Р),

где Б - величина разбавления исследуемой среды, мл; В - количество исследуемой среды,

взятой на анализ, мл; Р - объем раствора, израсходованного на колориметрическую реакцию, мл;

10000 - коэффициент перевода мкг в г и содержание глицерина в 100 мл.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. В технологическом процессе сбраживания подвергают свеклосахарную мелассу усовершенствованным однопоточным способом.

Для сахарозы II 1,47. Ожидаемый выход спирта по данной технологии JQ с 66,5 дал/т.

кн и

+п

100-(Г-КГ +0,4.ДГ-0,95-0,1

,5-1,0338 + 1,4766,5

100- g- (4,4 1f858+0,4-28)-0,95-0,1

8,0 22,67 г/100 мл.

П р и м е р 2. Сбраживают сахаро-В исследуемой пробе сбраживаемой

тростниковую мелассу усовершенство-среды (бражки) определены значения:

ванным двухпоточным способом П 1,47, а 8,9 об„%; И 9,5%; Д 22 г/л; выход спирта - 64,5 дал/т (для данно- 25 Г 5,0 г/л. го сырья), надбавка при применении указанного способа - 0,3 дал/т, итого с 64,8 дал/т.

Н

Расчет К

-по существующему способу

К 9,5-1,038+1,47-8,,94 г/100м

100 f +П

100- --(Г-КГ + 0,4-Д)-0,950,1

а

9,5-1,038 + 1,47

24,81 г/100 мл.

Занижение величины Кн при осуществлении контроля процесса брожения влечет за собой нарушение технологического режима и ухудшение конечных результатов спиртового производства.

Современные способы сбраживания мелассы предусматривают . разделение мелассы, используемой в процессе, на две части, причем из одной части готовят мелассное сусло для дрожжей, а остальное количество делят для пода чи в головные бродильные аппараты и дрожжегенераторы. Регулирование количеством вводимой по ходу процесса мелассы возможно только на основе величины К и поддержания этого показателя на таком уровне, который обеспечивает требуемую концентрацию спирта в бражке.

Поскольку существующий способ определения Кн занижает истинный резульВ исследуемой пробе сбраживаемой , среды определены следующие.параметры: спирт (а) 8,0 об.%; И 8,5Ј; биомасса (Д) 28 г/л; глицерин (Г)

4,4 г/л. Расчет К

К

-по существующему способу р+1,47-а 8,5-1,0338+1,47

8,0 20555 г/100 мл;

-по предлагаемому

100

100

66,5

g-

8,9 об„%; И 9,5%; Д 22 5,0 г/л.

Н

Расчет К

-по существующему способу

К 9,5-1,038+1,47-8,,94

-по предлагаемому

1 а

100

Q Q -

100 -Ј-(5,0-1,858 + 0,4-22)-0,95/0,1 о, У

тат, то количество мелассы, вносимой для поддержания заданной Кн, будет большим, чем необходимо фактически, при этом концентрация спирта в среде повысится сверх оптималь- ной. В этом случае ухудшается сос5 тояние дрожжей и их физиологическая активность, увеличивается количество несброженного сахара, удлиняется срок брожения, т.е. нарушается технологический режим сбраживания с одт

0 повременным снижением экономических показателей процесса.

Данные, полученные в примерах 1 и 2, наглядно показывают, что применение существенного способа определения Кн дает заниженные результаты, что нарушает объективность контроля и управления процессом, вызывает необходимость увеличения количества мелассы, задаваемой в бродильные апч

параты, и влечет за собой в конечном итоге неоправданное повышение конт . центрации спирта в зрелой бражке, т.е. нарушение установленного технологического режима.

Использование предлагаемого способа в технохимическом контроле производства спирта из мелассы позволяет повысить объективность определения величины начальной концентрации су- сих веществ сбраживаемого сусла и за Счет этого стабильно поддерживать Јежим задачи мелассы по ходу процесса, что обеспечит ведение технологии без отклонений от соответствующих fpe6oBaHirfi.

кн ц. f + п100

100 - - (Г-КГ + 0,4-Д)-0,95-0,1

3

- начальная концентрация сбраого сусла, г/100 мл;

- дейстивтельная концентрация веществ в пробе, %;

- плотность среды при данной

И, г/мл;

- коэффициент, численно равный количеству углеводов, расходуемых на образование 1 мл спирта;

- теоритеческий выход спирта, %; концентрация спирта в пробе,

об.%;

- ожидаемый выход спирта для конкретного технологического

Формула изобретения

Способ определения начальной концентрации сбраживаемого углеводсодер- жащего сусла, предусматривающий отбор пробы сбраживаемого сусла, определение в ней концентрации сухих веществ, спирта, плотности среды -и последую- , щий расчет начальной концентрации сбраживаемого сусла, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, в исследуемой пробе сбраживаемого сусла дополнительно определяют количество образовавшихся глицерина и биомассы дрожжей, а расчет начальной концентрации сбраживаемого сусла ведут по формуле

100

5

а,

способа и вида сырья, дал/т условного крахмала; Г - содержание глицерина, г/л; Д - содержание биомассы дрожжей 75-%-ной влажности в исследуемой пробе, г/л;

К г - расход сахарозы на образование 1 г глицерина, г (1,858г); 0,4 - расход сахарозы на образование 1 г дрожжей 75%-ной влажности, г;

0,95 - коэффициент пересчета сахарозы в условный крахмал; 0,1 - коэффициент пересчета кг/т в мас.%.