Фотометрический способ определения диацетила в пиве

Фотометрический способ определения диацетила в пиве

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области пищевых технологий, а именно к контролю качества пива в процессе пивоварения.

Известны способы фотометрического (фотоколориметрического, спектрофотометрического) определения диацетила, основанные на измерении оптической плотности фотометрических комплексов, образованных при взаимодействии диацетила с реактивом (диметилглиоксим). Оптическую плотность измеряют на спектрофотометре СФ-4А при длине волны λ=230 нм относительно контрольной пробы [Мальцев П.М. Химико-технологический контроль производства солода и пива. / П.М.Мальцев. - М.: Пищевая промышленность, 1975. - 280 с.; Косминский Г.И. Технология солода, пива и безалкогольных напитков: Лаб. Практикум по технохимическому контролю производства. - Минск: Дизайн ПРО, 1998. 352 с.].

Известны также методы, используемые в аналитике ЕВС (Европейская пивоваренная конвенция) и МЕВАК (Среднеевропейская техническая аналитическая комиссия по пивоварению), согласно которым дистиллят, отогнанный с паром из пива, смешивают с раствором ортофенилендиамина (в присутствии соляной кислоты) и так же спектрофотометрически при λ=335 нм определяют оптическую плотность реакционной смеси [Методы анализа в пивоварении. Сборник методов Среднеевропейской аналитической комиссии по пивоварению (МЕВАК). / Под. ред. Г.Пфенинга, Цюрих, 1996].

Во всех приведенных способах определения диацетила необходимой стадией пробоподготовки пива является отгонка диацетила с паром. При этом в дистиллят, согласно утверждениям авторов, происходит переход диацетила, содержащегося в пиве. Однако можно однозначно утверждать, что в процессе перегонки возможно улетучивание и переход в азеатропную смесь некоторого количества определяемого вещества (диацетила) или переход его предшественников в диацетил. Это неизбежно приводит к появлению погрешности конечного результата. Кроме этого, во всех рассмотренных выше способах пробоподготовка занимает до 1,5-2,0 часов.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является способ, когда в отогнанный из пива с паром дистиллят вносят реактивы: 1,0 мл 0,5%-ного водного раствора креатина и 1,0 мл 5%-ного щелочного раствора α-нафтола. При этом оптическую плотность растворов определяют спектрофотометрически при длине волны 490 нм на фотоэлектроколориметре ФЭК-56 с зеленым светофильтром (№6), используя кюветы на 2,0 см [Фертман Г.И. Справочник для работников лабораторий пивоваренных заводов. / Г.И.Фертман, Л.В.Муравицкая Л.В. - М.: Легкая и пищевая промыш-сть, 1982. - С.167-169]. Расчет содержания диацетила определяют либо по градуировочным графикам, либо методом добавок.

Существенным недостатком способа также является наличие отгонки с паром, которая занимает около 1,5 часа времени и требует тщательного соблюдения температурного режима и технического регламента процесса. Кроме значительных затрат времени на данный процесс всегда существует вероятность потерь диацетила в процессе отгонки, что неизбежно вносит систематическую погрешность в результат измерений.

Отгонка диацетила с паром является вынужденной и обязательной операцией, так как только в этом случае можно определить оптическую плотность растворов относительно «холостого раствора» и, на основании этого, рассчитать действительную концентрацию диацетила в пиве.

Данное обстоятельство не позволяет своевременно и надежно корректировать параметры технологического процесса. Однако известно, что изменение концентрации диацетила, в частности химические превращения в системе «диацетил-ацетоин-2,3-бутандиол», служат критерием созревания пива, а повышенные концентрации диацетила отрицательно сказываются на его вкусе и аромате [Булгаков Н. Вкус, аромат и стойкость пива. - М.: ЦНИТИПИЩЕПРОМ, 1962 - 45 с.; Кунце В., Мит Г. Технология солода и пива: пер. с нем. - СПб.: Изд-во Профессия, 2001. - 912 с. и др.]. Поэтому отсутствие экспрессных методик, доступных пивоваренным лабораториям, сдерживает выпуск качественного пива.

Техническим результатом заявляемого способа является сокращение времени анализа и повышение точности определения диацетила в сусле, молодом пиве и в готовом продукте путем исключения процесса отгонки диацетила с паром и измерения оптической плотности растворов относительно произвольного раствора сравнения. Это позволит своевременно вырабатывать управляющие воздействия на технологический процесс приготовления пива.

Задача решается тем, что при контроле режима созревания пива применяют фотометрический способ определения диацетила в пиве, включающий определение его концентрации путем сравнения оптических плотностей раствора пива с добавкой стандартизованного раствора диацетила и раствора пива, согласно изобретению концентрацию диацетила определяют путем сравнения прироста оптической плотности раствора пива с добавкой диацетила к приросту оптической плотности раствора пива, причем прирост оптической плотности растворов измеряют относительно произвольного раствора сравнения с момента добавления реагентов до достижения максимальной величины оптической плотности.

На чертеже показан график зависимости оптической плотности растворов пива и пива с добавкой стандартизованного раствора диацетила во времени.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Фотометрическое определение диацетила в пиве проводят на фотоэлектроколориметре КФК 3-01 с использованием кюветы на 2,0 см.

В мерную колбу на 25,0 мл заливают 10,0 мл анализируемого пива, прибавляют 1,0 мл 0,5%-ного водного раствора креатина и 1,0 мл 5%-ного щелочного раствора а-нафтола (свежеприготовленного!). Доводят раствор дистиллированной водой до метки. После этого максимально быстро полученный раствор переносят в фотометрическую кювету и начинают измерение оптической плотности раствора на фотоэлектроколориметре КФК-3-01. В качестве раствора сравнения используют дистиллированную воду.

Измеряют величину оптической плотности анализируемого раствора в течение 30,0 мин с интервалом в 1,0 мин;

Аналогичное измерение проводят с раствором пива с добавкой стандартного раствора диацетила. При этом в мерную колбу на 25,0 мл приливают 10,0 мл пива и 5,0 мл стандартного раствора диацетила (концентрация диацетила в стандартном растворе равна 0,5 мг/л, что соответствует среднестатистическому содержанию диацетила в отечественных и зарубежных сортах пива). Затем прибавляют 1,0 мл 0,5%-ного водного раствора креатина и 1,0 мл 5%-ного щелочного раствора α-нафтола (свежеприготовленного!). Доводят раствор дистиллированной водой до метки и переносят полученный раствор в фотокювету. В качестве раствора сравнения также используют дистиллированную воду.

Строят график зависимости оптической плотности измеряемых растворов от времени, представленный на чертеже. Для повышения точности расчетов необходимо провести экстраполяцию величин оптических плотностей до времени t=0.

По графику определяют величину максимального прироста оптических плотностей раствора пива и раствора пива с добавкой стандартного раствора диацетила.

В нашем случае имеем:

ΔD₁=0,254-0,231=0,023 - прирост оптической плотности раствора пива

ΔD₂=0,287-0,231=0,056 - прирост оптической плотности раствора пива с добавкой стандартного раствора диацетила.

Используем выражение для расчета концентраций в методе добавок

где C_x - концентрация диацетила в пиве, находящемся в фотокювете;

C_д - концентрация добавленного диацетила. Отсюда

Концентрация диацетила в стандартном растворе равна C_Д.Р=0,5 мг/л.

Тогда концентрация диацетила в мерной колбе, с учетом разбавления, будет равна

где V_д - объем добавленного раствора диацетила, мл; V_к - объем колбы.

Концентрация диацетила в анализируемом пиве С_д.пиво можно определить, учитывая разбавление пива в реакционной колбе

где V_пиво - объем пива, взятый для анализа, мл.

С учетом выражений (3) и (4) получаем выражение (2) в виде

Для марки пива «Гофман» концентрация диацетила составила:

.

Для повышения точности результатов анализа выбор концентрации диацетила в стандартном растворе должен соответствовать условиям, при которых отношение прироста оптических плотностей исследуемого образца пива с добавкой стандартного раствора диацетила и образца пива без добавки составляли 1,3…1,5.

Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемый способ позволяет сократить время анализа, уменьшить число операций в процессе пробоподготовки (исключение отгонки диацетила с паром), снизить потери диацетила в процессе пробоподготовки, проводить измерение оптической плотности относительно произвольного раствора сравнения (например, дистиллированной воды), исключив при этом процесс измерения оптической плотности относительно «холостого раствора».

Фотометрический способ определения диацетила в пиве, включающий определение его концентрации путем сравнения оптических плотностей раствора пива с добавкой стандартизованного раствора диацетила и раствора пива, отличающийся тем, что концентрацию диацетила определяют путем сравнения прироста оптической плотности раствора пива с добавкой диацетила к приросту оптической плотности раствора пива, причем прирост оптической плотности растворов измеряют относительно произвольного раствора сравнения с момента добавления реагентов до достижения максимальной величины оптической плотности.