РОЗДІЛ 2
ОБ’ЄКТИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Загальна схема проведення досліджень
Дослідження проводили в науково-дослідних лабораторіях кафедр технології
цукристих речовин, органічної хімії та фізики НУХТ, мікробіологічний аналіз
здійснювали в мікробіологічній лабораторії УкрНДІЦП – філії кафедри технології
цукристих речовин, дослідження амінокислотного складу проводили в інституті
біохімії ім. Паладіна, дослідження складу мікроелементів здійснювали в
інституті геохімії та фізики мінералів.
Промислові дослідження здійснювали на Лучанському цукровому заводі.
2.2. Методи досліджень
У процесі досліджень окремих технологічних стадій отримання інвертних сиропів з
клеровок жовтого цукру використовували наступні методи досліджень.
Вміст масової частки цукрози в жовтому цукрі, клеровці на різних стадіях
очищення визначали інструментальним методом за допомогою цукрометра СУ-4
методом прямої та інверсійної поляризації, вміст масової частки сухих речовин
рефрактометрично на рефрактометрі РПЛ-3, а рН – на іономірі ЄВ-74 [98]. Якісний
та кількісний склад вуглеводів інвертного сиропу визначали хроматографічним
методом [99,100]. Для досліджень використовували пластини з шаром сілікагелю.
Система розчинників являла собою суміш – бензол:метанол:оцтова кислота (1:3:1).
Дослідження проводили за допомогою висхідного методу хроматографії.
Забарвленість продуктів визначали вимірюванням їх оптичної густини на
фотоелектричному концентраційному колориметрі КФК-3. Як розчин порівняння
використовували дистильовану воду. Значення оптичної густини досліджуваних проб
при довжині хвилі, близькій до максимуму поглинання (540 нм), є мірою
інтенсивності їх забарвлення [101]. Визначення вмісту колоїдно-диспергованих
речовин проводили за прийнятою в контролі бурякоцукрового виробництва методикою
[102]. Вміст редукувальних речовин визначали методом Берлінського інституту
цукрової промисловості, який грунтується на окисній дії міднолужного реактиву
Мюллера. Визначення вмісту солей кальцію проводили методом комплексометричного
титрування, а питому електропровідність розчинів визначали за допомогою
кондуктометра-золоміра КЛЗ-1.
Кількісний і видовий склад мікроорганізмів досліджували методом висіву проб на
живильні середовища (м’ясопептонний агар, сусло-агар, середовище Чапека,
м’ясопептонний агар з 10 % цукрози) в чашки Петрі, а підрахунок колоній різних
груп мікроорганізмів проводили за допомогою напівавтоматичного лічильника
[103].
Масову частку загального азоту визначали методом Кьєльдаля [104,105]. Якісний і
кількісний склад амінокислот визначали методом іонообмінної хроматографії на
автоматичному аналізаторі амінокислот Т-339 «Мікротехно» виробництва Чехії.
Склад мікроелементів інвертного сиропу досліджували за допомогою методу
атомно-абсорбційної спектрофотометрії. В даному методі аналітичний сигнал
залежить від кількості незбуджених атомів, що обумовлює покращення
відтворюваності результатів та підвищення точності вимірювання. Підготовку проб
до визначення здійснювали залежно від елементу, який необхідно визначити
[106,107].
Інверсію цукрових розчинів проводили в термостаті, в якому підтримували
необхідну для гідролізу (кислотного чи ферментативного) температуру – для
кислотного – 95…100єС, ферментативного – 52…55єС.
При дослідженні параметрів проведення кислотного гідролізу, який здійснювали за
допомогою органічних кислот, контролювали вміст токсичної речовини –
оксиметилфурфуролу, який визначали спектрофотометричним методом на
спектрофотометрі СФ – 4 [108]. Нейралізацію кислоти здіснювали за допомогою
гідрокарбонату натрію.
При проведенні гідролізу за допомогою біологічного каталізатора використовували
інвертазовмістний фермент INVERTIN фірми MERSK, активність якого періодично
визначали за методом Самнера [109]. Визначення інвертазної активності проводили
за допомогою реактиву, який складається з суміші 3,5-динітросаліцилової
кислоти, NaOH та сегнетової солі. Суть методу полягає в тому, що при реакції
проінвертованої за допомогою ферменту цукрози з реактивом Самнера утворюються
сполуки з забарвленням, інтенсивність якого залежить від кількості
проінвертованої цукрози. Методику наведено в додатку А. Фермент інактивували
кип’ятінням.
Рис. 2.1. Принципова схема НВЧ-пристрою:
джерело живлення;
перетворювач НВЧ-енергії;
3-пристрій для передачі НВЧ-енергії;
4- передавач енергії;
нагріваюча камера;
система НВЧ-уловлювачів;
розподільник енергії;
система управління.
Інтенсифікацію процесу кислотного гідролізу здійснювали в результаті дії
мікрохвильової енергії в НВЧ-печі з частотою хвиль 2450 МГц, потужність 1,1
кВт.
Конструктивні особливості установки дозволяють здійснювати додатковий
конвективний підігрів оброблюваного продукту. Принципову схему НВЧ-пристрою
наведено на рисунку 2.1.
Оброблення в полі дії ультразвукових коливань з метою інтенсифікації процесу
ферментативного гідролізу цукрових розчинів здійснювали в установці “Медитон”,
що генерує коливання частотою 22-44 кГц, інтенсивність випромінювання – 0,8-2,5
Вт/см3. Робоча частина кювети установки виготовлена із нержавіючої сталі, що
дає змогу в якості досліджуваних зразків використовувати навіть хімічно активні
речовини. До дна кювети приєднується магнітострикційний перетворювач, який і є
джерелом ультразвукових коливань. При вмиканні ультразвукового генератора по
обмотці перетворювача проходить постійний струм поляризації і змінний струм
збудження, які створюють в магнітострикційному пакеті змінний і постійні
потоки, під дією яких пакет перетворювача змінює свої лінійні розміри з
частотою, що дорівнює частоті змінного струму зб