Основной критерий качества сырья

КОНЦЕНТРАЦИИ УГЛЕВОДОВ

В объектах спиртового производства содержится большое количество разнообразных углеводов (крахмал, декстрины, глюкоза, мальтоза, олигосахариды, целлюлоза, гемицеллюлоза и др.).

Работу спиртового завода оценивают по выходу спирта. Под выходом понимают количество спирта, получаемое из единицы массы крахмала или сахара, содержащегося в сырье.

Следовательно, углеводы в спиртовом производстве являются основным критерием качества сырья.

Содержание углеводов определяют не только в сырье (зерно, картофель, меласса, сахарная свекла), но и в полупродуктах спирто­вого производства (сусло, бражка, барда) и в осахаривающих мате­риалах (солод, поверхностная и глубинная культуры плесневых грибов). В каждом из перечисленных объектов содержатся разные виды углеводов, поэтому определение содержания одного из такого большого разнообразия углеводов имеет значительные трудности, и для практических целей достаточно ограничиться определением двух условных показателей: содержанием редуцирующих углеводов и содержанием общего сахара.

Редуцирующими углеводами называют сумму всех сахаров, восста­навливающих щелочной раствор меди (раствор Фелинга) или дру­гих поливалентных металлов.

Реакция восстановления щелочного раствора меди обусловлива­ется наличием в этих сахарах альдегидных и кетонных групп.

Редуцирующими свойствами обладают все простые сахара (мо­носахариды), а также некоторые дисахариды, например мальтоза.

Сахароза не содержит свободных карбонильных групп и, следо­вательно, не является редуцирующим веществом.

Поскольку в сырье и полупродуктах спиртового производства содержатся как простые, так и сложные углеводы (крахмал, декст­рины, олигосахариды), то для определения их общего содержания необходимо предварительно провести гидролиз сложных углеводов для перевода последних в простые редуцирующие сахара.

Процесс гидролиза полисахаридов протекает довольно сложно, и скорость гидролиза зависит от их строения. Поэтому для гидроли­за каждого из них необходимо подобрать такие условия, при кото­рых гидролиз прошел бы полностью и не сопровождался разложе­нием образовавшихся моносахаридов.

В сырье, используемом для производства спирта, по количе­ству и производственной значимости первое место занимает крахмал. Крахмальные зерна содержат около 97 % химически чи­стого крахмала и около 3 % минеральных веществ. Крахмал со­стоит из амилозы и амилопектина, образующих в процессе гид­ролиза глюкозу. Крахмал — это полисахарид, состав которого выражается формулой (С₆Н₁₀О₅)_n, т. е. крахмал является полиме­ром глюкозы.

Кроме крахмала практическую ценность для спиртового произ­водства представляют и другие сбраживаемые углеводы — декстри­ны и сахара.

Декстрины — это промежуточные продукты расщепления крах­мала. Они бывают разного состава и молекулярной массы. Декстри­ны не сбраживаются спиртовыми дрожжами, однако под действием фермента глюкоамилазы могут осахариваться до глюкозы, которая сбраживается.

Во всех полупродуктах наряду со сбраживаемыми углеводами (гексозами) всегда присутствуют несбраживаемые углеводы. В со­став этих углеводов входят пентозаны (C₅H₈O₄), и пентозы — арабиноза и ксилоза (С₅Н₁₀0₅).

При гидролизе пентозанов образуются арабиноза, ксилоза, га­лактоза.

Пентозаны не сбраживаются, но обладают редуцирующими свойствами, поэтому при определении крахмала химическими ме­тодами они определяются вместе со сбраживаемыми углеводами. После определения содержания редуцирующих веществ устанавли­вают содержание пентоз и по разности вычисляют количество сбра­живаемых углеводов.

Вторым важным для спиртового производства углеводным ком­понентом зерна является сахар, содержание которого в разных зер­новых культурах неодинаковое.

В клеточных стенках зерна содержатся так называемые высоко­молекулярные не крахмалистые полисахариды (целлюлоза и геми-целлюлоза), которые не гидролизуются ферментами солода, но при воздействии целлюлолитических ферментов гидролизуются до целлобиозы и глюкозы.

Определение содержания углеводов (сахаров) имеет существен­ное значение и в контроле ликеро-водочного производства. Их оп­ределяют в плодово-ягодном сырье, в полуфабрикатах (соки, мор­сы, настои), в полупродуктах (купаж), ингредиентах (сахар-песок и сахар-рафинад, мед, патока) и в готовой продукции (водка и лике­ро-водочные изделия).

Наличие сахара в изделиях обусловливает их вкусовые качества.

В ликеро-водочном производстве углеводы плодово-ягодного сырья, полуфабрикатов и полупродуктов представлены в основном глюкозой, фруктозой и сахарозой. Согласно рецептурам при приго­товлении ликеро-водочных изделий в купаж добавляется сахар в виде сахарных сиропов, которые представляют собой сахарозу.

Контролировать добавленное количество сахарозы невозможно, так как она под действием органических кислот, присутствующих в сырье и полуфабрикатах, частично подвергается инверсии с образо­ванием глюкозы и фруктозы (инвертный сахар). Поэтому обычно определяют общее количество сахаров.

Поскольку сахароза не содержит свободных карбонильных групп и не является редуцирующим веществом, она не может быть непосредственно определена с помощью раствора Фелинга, йода или калия гексацианоферрата (II) тригидрата.

Для определения сахарозы необходимо провести ее гидролиз, т. е. инверсию.

Общим сахаром или сахаром после инверсии называют сумму всех сахаров, восстанавливающих щелочной раствор меди и получа­ющихся после обработки раствором соляной кислоты в специаль­ных условиях раствора, содержащего редуцирующие сахара и сахарозу. Гидролиз сахарозы протекает при нагревании в кислой среде по уравнению

Из одной молекулы сахарозы при присоединении молекулы воды образуются две молекулы моносахаридов — молекула глюко­зы и молекула фруктозы. Кислота катализирует эту реакцию. В при­сутствии сильных кислот (HCI и H₂S0₄) процесс протекает с боль­шой скоростью, а в присутствии слабых (молочной, уксусной) — медленнее.

Количество общего сахара выражают двумя различными услов­ными способами: в пересчете на инвертный сахар или в пересчете на сахарозу.

Пересчет одного из этих условных количеств содержания общего сахара в другой проводят умножением на коэффициент 0,95, при­нимая во внимание, что из 0, 95 г сахарозы образуется 1 г инвертного сахара.

Поскольку содержание углеводов в спиртовом и ликеро-водоч­ном производствах — основной контролируемый показатель, точ­ное и быстрое определение их является одной из главнейших задач технохимического контроля.

В зависимости от свойств анализируемого вещества и типов ис­пользуемых химических реакций методы определения углеводов подразделяют на химические и физико-химические (поляриметри­ческие и фотоэлектроколориметрические).

Химические методы основаны на наличии в сахарах карбониль­ных групп, которые, окисляясь, восстанавливают в щелочном ра­створе оксиды меди, йод, калия гексацианоферрат.

Химическими методами определяют содержание углеводов в са­харной свекле, дефектном зерне, полупродуктах спиртового произ­водства.

Фотоэлектроколориметрические методы основаны на измере­нии интенсивности окраски, образующейся в результате реакции сахарсодержащих растворов с различными химическими реагента­ми. Эти методы в основном используются при определении малых концентраций сахаров (в бражке, сусле).

Поляриметрические методы основаны на способности сахарсо­держащих растворов вращать плоскость поляризации поляризован­ного луча.

Вещества, способные отклонять плоскость поляризации, назы­ваются оптически активными.

Вращение плоскости поляризации анализируемым сахарсодержащим раствором определяют при помощи сахариметров или авто­матических поляриметров.

Эти методы используются в контроле спиртового производства в основном для определения условной крахмалистости зерна (сбра­живаемых углеводов), а также содержания сахарозы и раффинозы в мелассе, сбраживаемых углеводов в солоде.

Дата добавления: 2017-01-13