Материал: Д6574 Смотраева И.В. Анализ качества готового солода

3. Физические и химические показатели лабораторного сусла

Основными показателями лабораторного сусла являются: качество процесса фильтрации; активная и титруемая кислотность; цветность и вязкость сусла; содержание аминного азота.

3.1. Определение качества фильтрации

Во время фильтрации лабораторного затора определяется качество фильтрации. Этот показатель имеет большое значение для определения производительности варочного отделения. Качество фильтрации оценивается продолжительностью фильтрации, которая включает и возврат первой порции фильтрата (около 50…100 cм³) на фильтр. Фильтрация считается нормальной, если продолжительность ее не превышает 1 ч. Если фильтрация длится более часа, то она оценивается как медленная или очень медленная.

Фильтрат оценивается по таким показателям, как прозрачность. Он может быть прозрачным, опалесцирующим и мутным. Сусло из светлого солода должно быть прозрачным, для сусла из темного солода допускается легкая опалесценция.

3.2. Определение активной и титруемой кислотности

Активная кислотность в солоде оказывает существенное влияние на ферментативные процессы при затирании. Определяют активную кислотность с помощью pH-метров. Обычно рН затора составляет 5,4…5,6. Титруемую кислотность определяют методом выноса капель.

Приборы и реактивы, необходимые для проведения анализа: 0,1 н. раствор едкого натра; красный фенолфталеин; конические колбы на 150 см³; стеклянные палочки; белая пластинка.

Приготовление красного фенолфталеина. Раствор готовят ежедневно. Он представляет собой смесь из 20 см³ прокипяченной дистиллированной воды, 10 капель 1 %-го спиртового раствора фенолфталеина и трех капель 0,1 н. раствора NаОH.

Ход определения. 50 см³ лабораторного сусла титруют в конической колбе 0,1 н. раствором NаОН до тех пор, пока четыре капли сусла, перенесенные из колбы при помощи стеклянной палочки на плас-тину, перестанут обесцвечивать две капли красного фенолфталеина.

Кислотность выражается в кубических сантиметрах 1 н. раствора NaOH на 100 г экстрактивных веществ солода:

(3.1)

где а – объем 0,1 н. раствора NaOH, пошедшего на титрование, см³; d – относительная плотность сусла; c – концентрация сусла, %.

В солоде хорошего качества титруемая кислотность колеблется в пределах 10…14 см³ 1 н. раствора NaOH на 100 г экстракта.

3.3. Определение цвета сусла

Цвет определяют в лабораторном сусле и выражают ее в кубических сантиметрах 0,1 н. раствора йода на 100 см³ воды.

Цвет определяют либо с помощью КФК, либо путем колоримет-рического титрования.

3.3.1. Определение цвета сусла с помощью кфк

Приборы и реактивы, необходимые для проведения анализа: мерные колбы вместимостью 100 см³; 0,1 н. раствор йода; пипетки на 1,0 и 2,0 см³; КФК и набор кювет.

Ход определения. Для измерения цвета в продуктах пивоваренного производства рекомендована рабочая длина волны 540 нм. Оптическую плотность продукта измеряют на фотоэлектроколориметре КФК-3, а затем пересчитывают в общепринятых единицах.

Для вычисления цвета на 100 % СВ предложено следующее уравнение:

(3.2)

где D – оптическая плотность при 540 нм; СВ – содержание сухих веществ, %; ρ – плотность анализируемого продукта, г/см³; l – длина рабочей кюветы, см; K_п – переводной коэффициент при длине волны 540 нм, равный 0,078.

Единица измерения «1 см³ 0,1 н. раствора йода в 100 см³» выражена через оптическую плотность при длине волны 540 нм, равную 0,078.

Пример. После экстрагирования растворимых веществ темного солода горячей водой в течение 10 мин при температуре 75 С получили экстракт, содержащий 7,23 % сухих веществ. Охладив его до 22 С, установили рН 6,2 и профильтровали. Фильтрат содержал 6,63 % сухих веществ и практически все красящие вещества солода. После фотометрирования экстракта на КФК-3 при длине волны 540 нм в кювете на 3 см установили оптическую плотность 0,018. Подставив эту величину в уравнение, вычислили цвет в кубических сантиметрах раствора йода на 100 частей сухих веществ:

.

Цвет 7,23 %-го экстракта

Цв = .

Пиво и сусло содержат небольшую концентрацию сухих веществ и небольшую плотность, близкую к единице, поэтому их цвет можно вычислять по упрощенной формуле

(3.3)

Цвет светлого солода составляет 0,16…0,26 см³ 0,1 н. раствора йода на 100 см³ лабораторного сусла, а цвет темного солода – 0,7…1,3. Для пересчета цветности, выраженной в кубических сантиметрах 0,1 н. раствора йода на 100 см³ в единицах EBC, можно воспользоваться графической зависимостью (рис. 3.1).

Рис. 3.1. График пересчета цветности продуктов пивоваренного производства в единицах EBC

В международных единицах EBC нормативными значениями цвета являются: для светлого солода – до 4 ед. EBC; для среднеокрашенного солода – до 5…8 ед. EBC; для темного – до 9,5…16 ед. EBC.

3.3.2. Определение цвета методом колориметрического титрования

Приборы и реактивы, необходимые для проведения анализа: химические стаканы на 100…150 см³; микропипетка или микробюретка; компаратор; 0,1 н. раствор йода.

Ход определения. В один стакан наливают исследуемое сусло, в другой – воду (по 100 мл) и прибавляют в последний при размешив

а

ании из микробюретки 0,1 н. раствор йода. Йод приливают до тех пор, пока цвет жидкости в обоих стаканах не станет одинаковым, что устанавливают, наблюдая за изменением окраски в проходящем свете и сверху. В случае темной окраски сусла его разбавляют водой и при расчетах учитывают степень разбавления.

3.4. Определение вязкости сусла

Относительная вязкость лабораторного сусла характеризует солод с точки зрения получения из него пива с хорошей пенистостью: чем выше вязкость, тем лучше будет пенистость пива.

П

б

риборы, необходимые для проведения анализа: вискозиметр Оствальда; секундомер.

Сущность определения сводится к после-довательному установлению времени истечения дистиллированной воды, а затем сусла из одного и того же объема, ограниченного метками а и b. При этом вискозиметр должен находиться в во-дяной бане при 20 С.

Х

Рис. 3.2. Вискозиметр Оствальда

од определения. Во время определения в тщательно вымытый дистиллированной водой вискозиметр наливают столько воды, чтобы она не доходила до капилляра. Воду всасывают через трубку, присоединенную к узкому колену таким образом, чтобы верхний мениск воды установился выше метки а, и при помощи зажима на трубке фиксируют это положение. Вискозиметр выдерживают на водяной бане при 20 С в течение 15…20 мин. Затем открывают зажим и по секундомеру устанавливают время, необходимое для вытекания воды из пространства, заключенного между метками а и b; после чего вискозиметр ополаскивают суслом и определяют время его вытекания из фиксированного объема таким же образом, как и в случае с водой.

Относительную вязкость сусла определяют по формуле

µ = τ₂  d / τ₁, (3.4)

где τ₂ – время истечения сусла, с; d – относительная плотность сусла; τ₁ – время истечения воды, с.

Пример. Плотность лабораторного сусла 1,0357; время истечения воды 83,1 с; время истечения сусла 126,2 с. Тогда

µ = 126,2  ∙ 1,0357/ 83,1 = 1,57 мПа  с.

Относительная плотность лабораторного сусла колеблется в интервале 1,52…1,63 мПа  с.

3.5. Определение α-аминного азота

Аминный азот в сусле определяют медным способом. Используют также метод с нингидрином.

3.5.1. Определение аминного азота медным способом

Метод основан на способности большинства аминокислот и пептидов образовывать с медью растворимые комплексные соединения («медный способ»). Избыток меди оттитровывают, а ее количество, эквивалентное аминному азоту, уксусной кислотой переводят в соль уксусной кислоты и количественно определяют йодометрическим титрованием.

Реактивы, необходимые для проведения анализа:

– раствор хлорной меди (27,3 г хлорной меди растворяют в 1 дм³ дистиллированной воды);

– раствор трехзамещенного фосфата натрия (64,5 г двухзамещенного фосфорно-кислого натрия Na₂HPO₄ растворяют в 500 см³ дегазированной дистиллированной воды; добавляют 7,2 г гидроксида натрия, а после растворения доливают водой до 1 дм³);

– боратный буферный раствор (57,21 г буры растворяют в 1,5 дм³ воды, добавляют 100 cм³ 1 н. раствора соляной кислоты и доводят водой до 2 дм³);

– суспензия фосфорнокислой меди (1 объем хлорной меди смешивают с 2 объемами раствора фосфата натрия и приливают 2 объема раствора боратного буфера; суспензию можно использовать в течение 2...3 сут);

– раствор тимолфталеина (0,25 г тимолфталеина растворяют в 100 см³ 50 %-го этилового спирта);

– 0,01 н. раствор тиосульфата натрия (Nа₂S₂О₃) (готовится ежедневно путем разбавления 0,1 н. раствора тиосульфата натрия с последующей проверкой титра по К₂IО₃);

– 80 %-я уксусная кислота (ледяная);

– 1 %-й раствор крахмала.

Ход определения. В мерную колбу вместимостью 100 см³ помещают 10 см³ прозрачного сусла, прибавляют три-четыре капли тимолфталеина и 1 н. раствор гидроксида натрия до бледно-голубого окрашивания. При перемешивании осторожно приливают 30 см³ суспензии фосфорнокислой меди и доводят до метки дистиллированной водой. Смесь после тщательного перемешивания фильтруют через бумажный фильтр, перефильтровывая первые порции фильтрата.

10 см³ прозрачного фильтрата подкисляют 0,5 см³ 80 %-й уксусной кислоты, прибавляют к нему 1 г йодистого калия и после размешивания оттитровывают выделившийся йод 0,01 н. раствором тиосульфата натрия и добавляют в конце титрования одну-две капли раствора крахмала. Титрование заканчивают при обесцвечивании раствора от одной капли тиосульфата натрия.

Количество пошедшего на титрование тиосульфата натрия, умноженное на 0,28, дает содержание аминноro азота в 10 cм³ фильтрата. Это соответствует 2 см³ сусла с учетом разбавления, исходя из того, что 1 см³ 0,01 н. раствора тиосульфата соответствует 0,28 г азота.

Количество аминного азота (N, мг) в 100 см³ сусла вычисляют по формуле

N = а ∙ 0,28 ∙ 5 ∙ 10, (3.5)

где а – количество 0,01 н. раствора тиосульфата натрия, пошедшее на титрование выделившегося йода, см³; 5 и 10 – коэффициенты пересчета с 2 см³ на 100 см³.

Пример. На титрование лабораторного сусла относительной плотностью 1,0357 (содержание СВ 8,951 %) пошло 1,28 см³ тиосульфата натрия. Содержание аминного азота в 100 см³ сусла

N = 1,28 ∙ 0,28 ∙ 5 ∙ 10 = 17,92 мг.

В 100 г экстракта аминного азота N₁ = 17,92∙100/(1,0357∙8,951) = = 193,3 мг.

Если солод перерастворен, то в 100 г экстракта будет содержаться более 230 мг аминного азота; если солод очень хорошо растворен – 230...200 мг; если хорошо растворен – 200...180 мг; если плохо растворен – менее 180 мг.

В пересчете на 100 г СВ солода содержание аминного азота варьирует от 120 до 160 мг.

3.5.2. Определение аминного азота с нингидрином

Метод, основанный на декарбоксилировании аминокислот с нингидрином, является достаточно точным, так как в отличие от большинства методов не зависит от содержания в сусле пептидов. Нингидрин окисляет α-аминокислоты при рН 2,5 до аммиака, диоксида углерода, альдегида. Содержание α-аминного азота рассчитывают по количеству выделившегося диоксида углерода.

Реактивы, необходимые для проведения анализа:

– 0,1 н. раствор гидроксида бария (17 г Ва(ОН)₂∙8Н₂О и 29 г ВаСl₂ ∙ 2Н₂О растворяют в 1000 см³ дистиллированной воды, нагревают до кипения и отфильтровывают через бумажный фильтр, титр проверяют по 0,1 н. раствору НСl ежедневно);

– цитратный буферный раствор с рН 2,5 (2,06 г тринатрийцитрата и 19,5 г лимонной кислоты растирают в ступке и растворяют в дистиллированной воде в колбе вместимостью 1 дм³);

– нингидрин.

Ход определения. Прибор для определения α-аминного азота (рис. 3.3) состоит из двух плоскодонных колб вместимостью 50 см³, закрывающихся шлифованными пробками с трубками, немного не доходящими до дна колбы, мембранного насоса, подающего 1000 см³ воздуха в минуту. Шлифы смазывают вакуумным силиконовым жиром или вазелином. Насос и колбы соединяют шлангами в замкнутую систему.

В реакционную колбу 3 последовательно вносят 30 см³ сусла, одну каплю пеногасителя и 600 мг цитратного буферного раствора (рН 2,5). Для удаления диоксида углерода, содержащегося в этой смеси, колбу выдерживают 10 мин на кипящей водяной бане, встряхивая колбу через каждые 2 мин. Затем колбу переносят в водяную баню с температурой 0 С, выдерживают 5 мин и вносят в нее 1…1,5 г нингидрина.

Рис. 3.3. Прибор для определения α-аминного азота

В колбу 1 наливают 25 см³ 0,1 н. раствора гидроксида бария, закрывают ее шлифованной пробкой, после чего колбы соединяют трубками.

Колбу с реакционной смесью ставят на кипящую водяную баню и включают мембранный насос 2. После начала окрашивания смеси колбу выдерживают в бане 20 мин, затем снимают трубки и выключают насос.

Диоксид углерода, выделившийся в результате окисления α-ами-нокислот и количественно эквивалентный α-аминному азоту сусла, в колбе 1 вступает в реакцию с гидроксидом бария. Методом обратного титрования оставшегося гидроксида бария можно рассчитать количество α-аминного азота.

В плоскодонную колбу вместимостью 300 см³ переливают содержимое колбы 1. Колбу 1 ополаскивают дистиллированной водой, освобожденной от диоксида углерода. Неиспользованный гидроксид бария оттитровывают 0,1 н. раствором НСl, используя в качестве индикатора фенолфталеин.

Для исключения погрешности определяют поправку на реактивы, для чего повторяют весь анализ, используя вместо 30 см³ сусла дистиллированную воду. Для повышения точности анализа находят содержание азота аспарагиновой кислоты ферментативным способом.

Содержание α-аминного азота в сусле (А, мг/дм³)

, (3.6)

где a – объем 0,1 н. раствора НСl, пошедшего на титрование 25 см³ 0,1 н. раствора гидроксида бария, см³; b – объем 0,1 н. раствора НСl при определении поправки на реактивы, см³; c – объем 0,1 н. раствора НСl, пошедшего на обратное титрование, см³; g – объем пробы, см³; e – количество азота аспарагиновой кислоты, мг/см³.