Файл: Общая технология отрасли Часть 1.doc

Приготовление солода сопровождается потерей белковых веществ. Они теряются при замачивании зерна на выщелачивание и со сплавом, при проращивании – на дыхание и в ростках. В среднем потери белковых веществ составляют 12,76%.

Содержание азотистых веществ во время брожения уменьшается примерно на 1/3. Это уменьшение происходит главным образом вследствие ассимиляции аминокислот и низкомолекулярных продуктов расщепления белков и также благодаря выделению комплексов азотистых веществ.

Азотистые вещества представляют значительную часть (около 8-10%) экстракта готового пива. Содержание белков в пиве составляет 0,4-0,5%.

Цель работы. Исследовать содержание азотистых веществ в ячмене, солоде, сусле и готовом пиве по методу Къельдаля и дать их сравнительную оценку.

Определение содержания общего азота по методу Къельдаля (ГОСТ 10846)

Сущность этого метода состоит в том, что навеска измельченного зерна (ячменя) сжигается с крепкой серной кислотой в присутствии катализатора. При этом углерод и водород окисляются кислородом, выделяющимся при разложении серной кислотой (сгорают), а азот отщепляется в виде аммиака, который с серной кислотой образует сульфат аммония. Протекающие при этом реакции можно представить следующими уравнениями:

H₂SO₄ H₂O + SO₂+ O

C + O₂  CO₂

H₂ + O  H₂O

RNH₂ + HOH  ROH + NH₃

(где R – радикал органического соединения)

2 NH₃ + H₂SO₄  (NH₄)₂ SO₄

После сжигания сульфат аммония разлагают раствором гидроксида натрия: выделяются аммиак, который направляют в титрованный (0,1 н) раствор серной кислоты.

(NH₄)₂ SO₄ + 2 NаОН  Nа₂ SO₄ + 2H₂O +2 NH₃

Избыток кислоты титруют 0,1 н раствором NаОн и по количеству кислоты, вступившей в реакцию с аммиаком, определяют количество аммиака в пересчете на азот.

Аппаратура и реактивы. Колбы Къельдаля; установка для отгонки аммиака; 0,1 н раствор H₂SO₄; 0,1 н раствор NаОН; 33%-й раствор NаОН; H₂SO₄ конц., х..ч., отн. плот. 1,84; катализатор (смесь 10 г сульфата меди, 100 г сульфата калия и 2 г металлического селена тщательно смешивают и растирают в ступке); смешанный индикатор (смесь 100 см³ раствора 0,13 г метиленового голубого в спирте и 200 см³ раствора 0,14 г метилового красного в спирте, которая в кислой среде дает красно-фиолетовое окрашивание, в щелочной среде – зеленое, в точке перехода при рН 5,5 – почти бесцветное).

Ход определения. При анализе муки навеску около 1 г отбирают в сухую пробирку и подвешивают ее при помощи проволочного кольца к крючку над чашкой аналитических весов. Пробирку с мукой взвешивают с точностью до  0,0002 г. Затем муку пересыпают в колбу Къельдаля, для чего колбе придают горизонтальное положение, вводят в ее горло по возможности глубже пробирку и, придерживая пробирку, ставят колбу вертикально, следя, чтобы частицы муки не попали на стенки горла. Пустую пробирку взвешивают и по разности двух взвешиваний находят величину навески. Анализ ведут в двух параллельных пробах и одновременно берут две навески для определения влажности.

При анализе жидких продуктов пробу отбирают пипеткой в таком объеме, который содержал бы 20-40 мг азота. Пипетку с пробой опускают до дна колбы Къельдаля и переводят в колбу пробу жидкости. Жидкость подкисляют несколькими каплями концентрированной серной кислоты и выпаривают до сиропообразного состояния, не допуская подгорания и обугливания жидкости на стенках колбы. Для сжигания в колбу вливают х.ч. концентрированную серную кислоту относительной плотностью 1,835 (столько, чтобы на каждый грамм сухого вещества навески приходилось не менее 10 см³ кислоты). При внесении навески в колбу наблюдают, чтобы частицы исследуемого материала не прилипли к горлышку колбы; если это все же случилось, то прилипшие частицы смывают при вливании серной кислоты, в противном случае они не будут сожжены. В колбу Къельдаля, кроме серной кислоты, прибавляют 10-15 мг металлического селена в виде тонкого порошка в качестве катализатора, ускоряющего окисление органических веществ.

Полученную смесь осторожно нагревают в вытяжном шкафу на слабом огне до тех пор, пока она не перестанет вспучиваться вследствие выделения газообразных продуктов реакции, при этом следят, чтобы содержимое колбы не выбросило из нее. После прекращения вспучивания нагревание усиливают так, чтобы серная кислота непрерывно кипела. Для кипения колбу ставят в наклонное положение, чтобы ее длинное горло не нагревалось. Длинное горло колбы служит воздушным холодильником; без него серная кислота быстро бы выпаривалась. Поэтому кипение кислоты не должно быть слишком бурным, чтобы пары успевали конденсироваться в горле колбы. При кипячении должна улетучиваться не серная кислота, а только продукты сжигания – Н₂О, СО₂, SO₂.

Сжигание навески ведут до полного осветления содержимого колбы, если на стенках колбы осели обугленные частицы, то их следует смыть горячей смесью, осторожно поворачивая колбу. Затем осветленную жидкость подвергают дополнительному нагреванию в течение 1-2 часа. После полного сжигания колбу Къльдаля охлаждают и добавляют в нее немного воды. Полученный раствор количественно переносят в перегонную колбу емкостью 500 см³; колбу Къельдаля 3-4 раза ополаскивают водой в количестве около 200 см³, которую также выливают в перегонную колбу. Затем собирают прибор для перегонки: перегонную колбу с помощью каплеуловителя соединяют с холодильником; к другому концу холодильника присоединяют отводную трубку, конец которой погружают в коническую колбу на 200 см³, куда наливают 25 см³ 0,1 н. раствора серной или соляной кислоты и добавляют 3-4 капли смешанного индикатора.

При уменьшении нагревания часть кислоты из приемной колбы может затянуть в холодильник и в перегонную колбу. Для предупреждения этого присоединяемая к холодильнику отводная трубка должна иметь расширение. Когда прибор собран, в перегонную колбу добавляют для предотвращения толчков при кипении стеклянные бусы или кусочки пемзы, приливают 35-40 см³ 33%-го раствора щелочи. После этого перегонную колбу немедленно, во избежание потерь аммиака, присоединяют к прибору и начинают нагревание.

Пары из колбы поступают сначала в каплеуловитель, чтобы брызги щелочной жидкости, кипящей в колбе, не попали в приемную колбу. Аммиак и конденсирующиеся в холодильнике водяные пары поступают в приемную колбу с 0,1 н раствором серной кислоты, которая связывает аммиак в сернокислый аммоний. Перегонка обычно продолжается 45-60 минут. Конец перегонки определяют по реакции дистиллята: если капля его не дает посинения красной лакмусовой бумаги, то перегонку прекращают. По окончании перегонки отводную трубку, не вынимая из колбы, ополаскивают небольшими порциями воды, вынимают отводную трубку из колбы и титруют 0,1 н раствором NаОН до зеленой окраски.

Содержание азота в процентах (N) вычисляют по формуле

(18)

где а – количество 0,1 н раствора H₂SO₄ в приемной колбе, см³;

б – количество 0,1 н раствора NаОН, пошедшее на титрование избытка

раствора серной кислоты, см³;

в – взятая навеска исследуемого материала, г;

0,0014 – количество азота, соответствующее 1 см³ 0,1 н. раствора серной кислоты.

На сухое вещество муки:

(19)

где W – влажность муки, %.

Для определения общего азота в сусле и готовом пиве 20 см³ сусла или пива упаривают осторожно в колбе Къельдаля до сиропообразного состояния, затем сжигают, как обычно, и далее анализ ведут по методике, изложенной выше.

Содержание азота (в граммах) в 100 г экстракта сусла рассчитывают по формуле

(20)

где d – относительная плотность сусла;

с – концентрация сусла, мас. %.

Исследование содержания аминного азота

Аминный азот включает в себя азот аминокислот и пептидов. Его количество в солоде дает представление о распаде белков и степени растворения солода, а следовательно, и его качества. Считают, что солод перерастворен, если в 100 г экстракта содержится свыше 230 мг аминного азота, очень хорошо растворен – 230-200 мг, хорошо растворен –200-180 мг. Следует учитывать, что количество аминного азота повышается с увеличением содержания общего азота.

Содержание аминного азота колеблется для светлых сортов пива в пределах 13-30 мг, для пива с добавками несоложеного сырья 10-14 мг на 100 см³ пива. Аминный азот составляет 28-32% общего азота.

Существует несколько способов определения аминного азота. Наиболее прост и удобен так называемый медный способ.

В основу метода положена способность аминокислот образовывать растворимые соединения с медью, количество которой определяют йодометрическим титрованием. Сущность метода заключается в том, что к слабощелочному раствору аминокислот прибавляют избыток суспензии ортофосфата меди Cu(РО₄)₂ в обратном буферном растворе. Для отделения образовавшихся при этом растворимых медных соединений от нерастворимого ортофорсфата меди смесь фильтруют. Затем к фильтрату прибавляют уксусную кислоту, которая отщепляет медь от комплексного соединения и превращается в ацетат меди.

Для определения количества меди, участвующей в реакциях, к раствору добавляют йодит калия: 2Cu (СН₃СОО)₂ + 4КJ = J₂ +2 CuJ + 4СН₃СООК. В результате реакции выделяется йод в количестве, эквивалентном количеству меди, а следовательно, и азоту аминокислот, который оттитровывают раствором тиосульфата натрия: J₂ + Na₂S₂O₃ = 2NaJ + Na ₂S₄O₆. 1 см³ 0,01 н раствора тиосульфата натрия соответствует 0,28 мг аминного азота, так как один атом меди реагирует с двумя молекулами аминокислот, образуя соединения типа Cu (RСНNН₂СОО)₂.

Реактивы. Раствор хлорида меди (27,3 г соли растворяют в 1 дм³ воды); раствор фосфата натрия (64,5 г гидроортофосфата натрия Na ₂Н РО₄ растворяют в 500 см³ дистиллированной воды, освобожденной от СО₂, добавляют 7,2 г гидроксида натрия и после растворения доливают водой до 1 дм³); боратный буферный раствор (57,21 г буры растворяют в 1,5 дм³ воды, добавляют 100 см³ 1н раствора соляной кислоты и доводят водой до 2 дм³) суспензия фосфата меди (один объем раствора хлорида меди смешивают с двумя объемами раствора фосфата натрия и добавляют два объема боратного буферного раствора. Суспензия хранится не более 3 дней); раствор тимолфталеина (0,25 г индикатора в 100 см³ 50%-го спирта); 0,01 н раствор тиосульфата натрия; 1%-й раствор крахмала; 80%-я или ледяная уксусная кислота; 1н раствор гидроксида натрия; 10%-й раствор йодида калия.