啤酒糟預處理工藝研究

◎ 曹大紅，朱中原，程 偉，程大忠

（1.江蘇省徐州醫(yī)藥高等職業(yè)學校，江蘇 徐州 221116 2.徐州歐迪克農(nóng)牧發(fā)展有限公司，江蘇 徐州 221110）

啤酒糟是啤酒生產(chǎn)行業(yè)的主要固體廢棄物，其營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，干啤酒糟中蛋白質(zhì)含量平均達26.5%，粗纖維14.6%，粗脂肪6.25%，總糖36.77%，含有較為豐富的鈣、磷、鉀[1-3]。我國是啤酒生產(chǎn)大國，目前年產(chǎn)啤酒糟量在1 000萬t左右。不充分利用這些啤酒糟是對資源的浪費，同時啤酒糟的無序排放也會對環(huán)境造成污染，充分利用可提高啤酒生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟效益，也可解決廢物的排放問題。

目前對啤酒糟再利用研究與開發(fā)主要集中在功能食品、風味食品、動物飼料等方面。合理處理啤酒糟后，能實現(xiàn)蛋白質(zhì)、膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì)富集，可用于動物飼料中的營養(yǎng)添加，或用于開發(fā)功能性食品，經(jīng)濟效益前景良好[4-10]。本文探索了啤酒糟的干燥工藝參數(shù)與干燥后粉碎過篩的初步營養(yǎng)物質(zhì)分離富集情況。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮啤酒糟，來自江蘇省徐州醫(yī)藥高等職業(yè)學校生物藥物實訓基地發(fā)酵實訓室；93%濃硫酸，臨沂茂興化工有限公司；98%片堿，南通潤源環(huán)保科技有限公司；氫氧化鉀，濟南大暉化工科技有限公司

1.2 儀器與設備

DGF30/14-12電熱鼓風干燥箱，南京實驗儀器廠；WM-10000高效多功能粉碎機，浙江順敬工貿(mào)有限公司；50目藥篩（三號篩），杭州同祺儀器有限公司；JC-NY8A型凱氏定氮分析儀，青島精誠儀器儀表有限公司；JC-XHL系列數(shù)顯式消化爐，青島精誠儀器儀表有限公司；MS881-225L電熱恒溫箱，吳江市明順烘箱制造廠；FA1004分析天平，上海恒平精密電子分析天平；G2型砂心坩鍋，宇邦工業(yè)陶瓷有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 啤酒糟干燥與粉碎

新鮮啤酒糟平鋪在長25 cm、寬20 cm的托盤內(nèi)，分為2組，A組為500 g，B組為400 g，放入電熱鼓風干燥箱內(nèi)以70 ℃熱風進行干燥。干燥時間以2 h為一個測量點，共計干燥6 h結束。

干燥結束后的啤酒糟，分別使用高效多功能粉碎機以26 000 r·min-1粉碎2 min和3 min，再使用50目藥篩進行篩分，得篩上樣品與篩下樣品分別進行蛋白質(zhì)與纖維含量測定。

1.3.2 啤酒糟中水分含量測定

依據(jù)國家標準GB 5009.3—2016方法，對樣品進行水分含量測定。水分蒸發(fā)量比例=（干燥后樣品減輕量/干燥前樣品重量）×100%。

1.3.3 樣品重量比例測定

用FA1004分析天平測定樣品重量，樣品重量比例=篩上樣品或篩下樣品重量/（篩上樣品重量+篩下樣品重量）。

1.3.4 啤酒糟中蛋白質(zhì)含量測定

采用凱氏定氮法，啤酒糟與濃硫酸和催化劑共同加熱消化，使蛋白質(zhì)分解，產(chǎn)生的氨與硫酸結合生成硫酸銨留在消化液中，然后加堿蒸餾使氨游離，用硼酸吸收后，再用鹽酸標準溶液滴定，用酸的消耗量乘以蛋白質(zhì)換算系數(shù)6.25，即得蛋白質(zhì)含量。

1.3.5 啤酒糟中纖維素含量測定

樣品先后與熱的1.25%硫酸、1.25%氫氧化鉀共煮，并分別經(jīng)亞麻布過濾分離、清水洗滌殘留物、抽干操作，再用乙醇、乙醚清洗一次，后置于105 ℃烘箱中烘干至恒重，最后移入550 ℃高溫爐中灰化處理，所得的殘渣干燥后減去灰分重即為粗纖維含量。

2 結果與分析

2.1 本實驗所使用啤酒糟水分含量

本實驗所使用的新鮮啤酒糟為江蘇省徐州醫(yī)藥高等職業(yè)學校生物藥物實訓基地發(fā)酵實訓室提供，新鮮啤酒糟中的水分含量為80.6%。

2.2 不同鋪裝厚度對水分蒸發(fā)的影響

在鼓風干燥箱內(nèi)使用托盤干燥過程中，樣品在干燥之前的平均鋪裝厚度A組為0.8 cm，B組為0.6 cm；啤酒糟的鋪裝厚度對其水分蒸發(fā)有一定的影響。在相同的托盤面積下，相同的鼓風干燥條件下，兩種鋪裝量的干燥結果如圖1所示。

由圖1可以看出，B組干燥2 h和干燥4 h，水分蒸發(fā)比例明顯高于A組，且兩個時間段內(nèi)A組與B組的水分蒸發(fā)量比例之差相似。但干燥6 h時A組與B組水分蒸發(fā)量相似。干燥6 h后，經(jīng)計算，B組的水分蒸發(fā)總比例明顯高于A組。

2.3 樣品不同水分含量對粉碎效果的影響

最終干燥6 h后，A組樣品水分含量為19.6%，B組 樣品水分含量為13.4%。兩組樣品使用高效多功能粉碎機以26 000 r·min-1粉碎2 min和3 min，用50目藥篩篩分，得到篩上與篩下樣品，測定樣品重量如圖2所示。

圖2 兩組樣品粉碎后篩分得篩上與篩下物重量比例圖

由圖2可以得出，在同樣的粉碎條件下，3 min粉碎時間下A組樣品篩分后篩上與篩下樣品重量相當，而B組樣品則有近九成樣品被篩分到篩下，說明B組樣品被粉碎的更細。如粉碎2 min，則A組樣品有六成多仍在篩上，B組樣品則有七成多被篩分到篩下。這說明，A組樣品的粉碎效果明顯差于B組。這暗示樣品中的水分含量高低對粉碎效果有明顯影響，當樣品水分含量在13.4%左右時，樣品粉碎效果較理想。

2.4 篩分后樣品中蛋白質(zhì)含量的變化

兩組樣品經(jīng)粉碎與50目藥篩篩分后，分別對篩上和篩下樣品的蛋白質(zhì)含量進行測定，得到結果如圖3所示。

圖3 篩分樣品中蛋白質(zhì)含量圖

在圖3中A組樣品無論在粉碎3 min還是2 min，其篩分后的篩上與篩下樣品中蛋白質(zhì)含量相似，無明顯變化。B組樣品在粉碎3 min后，篩下樣品中蛋白質(zhì)含量明顯高于篩上樣品，而粉碎2 min的，篩下樣品中蛋白質(zhì)含量略高于篩上樣品。

與圖2結果相聯(lián)系，可以看出樣品中水分含量影響了樣品的粉碎效果，粉碎效果影響到了樣品中蛋白質(zhì)含量的變化。而單從B組樣品結果可以看出，粉碎3 min粉碎效果最佳，同時蛋白質(zhì)含量在篩下樣品中得到富集。

2.5 篩分后樣品中纖維含量的變化

兩組樣品經(jīng)粉碎與50目藥篩篩分后，分別對篩上和篩下樣品的纖維含量進行測定，得到結果如圖4所示。

圖4 篩分樣品中纖維含量圖

從圖4結果可以看出，A組樣品在兩種粉碎時間下，篩分所得樣品無論篩上還是篩下，所測得的纖維含量都相似。B組樣品在粉碎篩分后，篩上樣品中纖維含量明顯高于篩下樣品，其中以粉碎3 min結果最為明顯。樣品中水分含量與粉碎效果對纖維含量影響也很明顯。

3 結論

水分含量為71.6%的啤酒糟在干燥過程中，使用長25 cm、寬20 cm的托盤平鋪400 g，在70 ℃溫度下鼓風干燥6 h，可使水分蒸發(fā)量比例達67.2%，最終樣品水分含量為13.4%。干燥后的樣品使用高效多功能粉碎機以26 000 r·m-1粉碎2 min和3 min，水分含量為13.4%的B組樣品的蛋白質(zhì)與纖維兩種成分分別在篩分后篩下和篩上樣品中含量升高，其中又以粉碎3 min效果最佳。