CC BY
27
https://doi.org/10.47370/2072-0920-2020-15-4-41-52 УДК 663.481
ш
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ / ORIGINAL ARTICLES
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СВОБОДНОЙ И СВЯЗАННОЙ ВЛАГИ В ПИВНОЙ ДРОБИНЕ
Александра С. Данильченко1, Хазрет Р. Сиюхов2, Татьяна Г. Короткова1, Белла Б. Сиюхова2
1ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет»;
ул. Московская, д. 2, г. Краснодар, 350072, Российская Федерация 2 ФГБОУ ВО «Майкопский государственный технологический университет», ул. Первомайская, д. 191, г. Майкоп, 385000, Российская Федерация
Аннотация. Приведены экспериментальные данные по кинетике сушки сырой пивной дробины Майкопского пивзавода для двух температурных режимов 60°С и 55°С. Содержание сухого вещества 12,7%. Скорость сушильного агента составляла 4,5 м/с.
Цель - определение содержания свободной и связанной влаги в пивной дробине, полученной в качестве отхода при производстве пива по классической технологии.
Анализ кривых сушки и кривых скорости сушки показал, что свободная влага удаляется при изменении влагосодержания от начального 687,4% до 360%, при дальнейшем уменьшении влагосодержания удаляется связанная влага. Значение влагосодержания 360% принято находящимся на стыке между первым и вторым периодами сушки. В среднем содержание свободной влаги составляет 47%, связанной - 53%. Значительное количество связанной влаги свидетельствует о недостаточном разрушении клеточной структуры материала.
Ключевые слова: пивная дробина, кинетика сушки, скорость сушки, клеточная структура, влагосодержание, сухие вещества, свободная влага, отходы
Для цитирования: Определение содержания свободной и связанной влаги в пивной дробине / Данильченко A.C. [и ()/>./ Новые технологии. 2020. Т. 15, № 4. С. 41-52. https://doi. org/10.47370/2072-0920-2020-15-4-41-52
DETERMINATION OF THE CONTENT OF FREE AND ATTACHED MOISTURE IN SPENT GRAIN
Alexandra S. Danilchenko1, Khazret R. Siyukhov2, Tatiana G. Korotkova1, Bella B. Siyukhova2
1FSBSIHE «Kuban State Technological University»; 2Moskovskaya str., Krasnodar, 350072, the Russian Federation
2 FSBSI HE «Maykop State Technological University», 191 Pervomavskava str., Maykop, 385000, the Russian Federation
Annotation. Experimental data on the kinetics of drying of raw brewer's grains from the Maykop brewery for two temperature regimes of 60°C and 55°C are presented. The dry matter content is 12,7%. The drying agent speed is 4,5 m/s.
The purpose is to determine the content of free and attached moisture in brewer's grains obtained as a waste in the production of beer using classical technology.
Analysis of the drying curves and drying rate curves has shown that free moisture is removed when the moisture content changes from the initial 687,4% to 360%; with a further decrease in the moisture content, the attached moisture is removed. A moisture content of 360% is assumed to be at the interface between the first and second drying periods. The average free moisture content is 47%, that of the attached one is 53%. A significant amount of the attached moisture indicates insufficient destruction of the cellular structure of the material.
Keywords: brewer's grains, drying kinetics, drying rate, cell structure, moisture content, dry matter, free moisture, waste
For citation: Determination of the content of free and attached moisture in spent grain / Damlchenko A.S. [et al] // New technologies. 2020. Vol. 15. No. 4. P. 41-52. https://doi. org/10.47370/2072-0920-2020-15-4-41-52
В технологии производства пива в заторном чане при смешивании дробленого солода с горячей водой образуется затор, из которого в процессе затирания извлекаются углеводы, белки, минеральные соли, дубильные, горькие и другие растворимые вещества. Полученный экстракт отделяют от затора методом фильтрации, а оставшийся влажный твердый осадок - пивная дробина - является отходом производства, который богат клетчаткой, белками, жирами и незаменимыми аминокислотами [1]. Содержание воды в пивной дробине составляет 75-85%, а сухой остаток содержит порядка 6,6% белковых веществ, 1,7% жира и 9,7% безазотистых экстрактивных веществ [2]. Предложено много путей утилизации пивной дробины: рекультивация нефтезагрязненной черноземной почвы [2-4], экспериментально апробированная в полевых условиях на черноземе в Самарской области [3]; использование в качестве ингредиента в исходном сырье для получения жидкофазных биологически активных средств для растениеводства и земледелия [5]; применение в качестве реагента для обработки буровых растворов [6]; в качестве сырья для получения ксилозы и ксилита [7] для производства молочной кислоты, активированного угля и фенольных кислот [8] при химико-термической обработке для получения топлива [9]. В обзоре [10] рассмотрено применение пивной дробины (brewer'sspentgrain (BSG)) в различных
производствах. Однако основным направлением является получение пищевой кормовой добавки, добавляемой в рацион сельскохозяйственных животных [11-13].
Разработана технология получения кормового концентрата на основе пивной дробины, прошедшей биологическую обработку путем биоферментации с помощью закваски Леснова, включающая стадии прессования для отделения жидкой фракции и смешения отпрессованной твердой фракции влажностью 50-60% с минеральными добавками и посевным материалом, приготовленным на основе отрубей и закваски Леснова. После биоферментации продолжительностью 6-8 ч при температуре 50-60°С полученный кормовой продукт влажностью 50-55% подвергают сушке в конверторной сушилке при 80°С до содержания влаги 12-14% с получением кормового концентрата [13].
Предложена технологическая схема производства биоразлагаемой упаковки из отходов пищевых производств пивоваренных, спиртовых, мясоперерабатывающих, маслоэкстракционных и сахарных заводов. Технология переработки отходов 4 класса опасности пивной дробины, свекловичного жома, спиртовой барды, масленичного жома и костного клея включает следующие этапы: обезвоживание, измельчение, смешивание, разваривание, формирование, глазирование. Преимущество биоразлагаемой
Таблица 1
Результаты исследования кинетики сушки при температуре 60°С
Table 1
Results of the study of drying kinetics at a temperature of 60°C
Процентное содержание сухого вещества 12,7 % Эксперимент 1 Эксперимент 2
Масса чашки Петри, г 121,292 120,527
Масса навески, г 50,563 50,568
Масса сухого вещества, г 6,642501 6,422136
Время, мин Эксперимент № 1 (чашка Петри 1) Эксперимент № 2 (Чашка Петри 2)
Масса навески, тг Влажность, W, % Влаго- содержание, и, % Среднее значение двух измерений, и, % Скорость сушки, N, мшг1 Масса навески, тг Влажность, w, % Влаго- содержание, и, % Среднее значение двух измерений, и, % Скорость сушки, N, мин-1
0 50,563 87,300 687,402 687,402 0 50,568 87,300 687,402 687,402 0
5 49,711 87,082 674,134 680,768 2,654 50,023 87,162 678,915 683,158 1,697
10 48,598 86,786 656,801 665,467 3,466 49,063 86,910 663,967 671,441 2,990
15 47,459 86,469 639,064 647,933 3,547 47,967 86,611 646,901 655,434 3,413
20 46,320 86,137 621,327 630,195 3,547 46,844 86,290 629,415 638,158 3,497
25 45,146 85,776 603,044 612,186 3,656 45,734 85,958 612,131 620,773 3,457
30 43,988 85,402 585,011 594,028 3,607 44,591 85,598 594,333 603,232 3,560
35 42,854 85,015 567,352 576,181 3,532 43,435 85,214 576,333 585,333 3,600
40 41,708 84,604 549,505 558,429 3,569 42,276 84,809 558,286 567,309 3,609
45 40,607 84,186 532,360 540,933 3,429 41,107 84,377 540,083 549,184 3,641
50 39,477 83,734 514,763 523,561 3,519 39,966 83,931 522,316 531,200 3,553
55 38,359 83,259 497,353 506,058 3,482 38,867 83,477 505,204 513,760 3,423
60 37,238 82,756 479,896 488,624 3,491 37,729 82,978 487,484 496,344 3,544
65 36,112 82,218 462,361 471,128 3,507 36,612 82,459 470,091 478,787 3,479
70 34,955 81,629 444,343 453,352 3,604 35,507 81,913 452,885 461,488 3,441
75 33,835 81,021 426,902 435,622 3,488 34,403 81,333 435,694 444,289 3,438
80 32,729 80,380 409,678 418,290 3,445 33,279 80,702 418,192 426,943 3,500
85 31,617 79,690 392,362 401,020 3,463 32,171 80,037 400,939 409,566 3,451
90 30,518 78,958 375,247 383,804 3,423 31,094 79,346 384,169 392,554 3,354
95 29,405 78,162 357,915 366,581 3,466 29,999 78,592 367,119 375,644 3,410
100 28,321 77,326 341,034 349,474 3,376 28,949 77,816 350,769 358,944 3,270
105 27,270 76,452 324,667 332,851 3,273 27,914 76,993 334,653 342,711 3,223
110 26,251 75,538 308,799 316,733 3,174 26,880 76,108 318,552 326,603 3,220
115 25,259 74,577 293,350 301,074 3,090 25,879 75,184 302,966 310,759 3,117
120 24,290 73,563 278,260 285,805 3,018 24,907 74,216 287,830 295,398 3,027
125 23,345 72,493 263,544 270,902 2,943 23,924 73,156 272,524 280,177 3,061
130 22,407 71,342 248,937 256,241 2,921 22,970 72,041 257,669 265,097 2,971
135 21,493 70,123 234,704 241,820 2,847 22,045 70,868 243,266 250,468 2,881
140 20,622 68,861 221,140 227,922 2,713 21,142 69,624 229,205 236,235 2,812
145 19,758 67,499 207,685 214,412 2,691 20,264 68,308 215,534 222,369 2,734
150 18,954 66,121 195,165 201,425 2,504 19,416 66,923 202,329 208,931 2,641
155 18,170 64,659 182,956 189,060 2,442 18,609 65,489 189,763 196,046 2,513
160 17,402 63,099 170,996 176,976 2,392 17,807 63,935 177,275 183,519 2,498
165 16,657 61,449 159,394 165,195 2,320 17,036 62,303 165,270 171,273 2,401
170 15,918 59,659 147,886 153,640 2,302 16,302 60,605 153,841 159,555 2,286
175 15,205 57,767 136,783 142,334 2,221 15,599 58,830 142,894 148,368 2,189
180 14,549 55,863 126,567 131,675 2,043 14,929 56,982 132,462 137,678 2,087
185 13,921 53,872 116,787 121,677 1,956 14,291 55,062 122,527 127,494 1,987
190 13,300 51,718 107,117 111,952 1,934 13,686 53,075 113,107 117,817 1,884
195 12,713 49,489 97,976 102,546 1,828 13,085 50,920 103,748 108,428 1,872
200 12,147 47,135 89,161 93,568 1,763 12,500 48,623 94,639 99,194 1,822
205 11,596 44,623 80,581 84,871 1,716 11,958 46,294 86,200 90,420 1,688
Продолжение таблицы 1
210 11,062 41,950 72,265 76,423 1,663 11,449 43,907 78,274 82,237 1,585
215 10,579 39,300 64,743 68,504 1,504 10,971 41,463 70,831 74,553 1,489
220 10,110 36,484 57,440 61,092 1,461 10,489 38,773 63,326 67,078 1,501
225 9,680 33,662 50,744 54,092 1,339 10,043 36,054 56,381 59,853 1,389
230 9,266 30,698 44,296 47,520 1,289 9,628 33,297 49,919 53,150 1,292
235 8,889 27,759 38,426 41,361 1,174 9,259 30,639 44,173 47,046 1,149
240 8,561 24,991 33,318 35,872 1,022 8,908 27,906 38,708 41,440 1,093
245 8,262 22,277 28,662 30,990 0,931 8,589 25,228 33,741 36,224 0,993
250 8,008 19,811 24,706 26,684 0,791 8,340 22,996 29,863 31,802 0,775
255 7,794 17,610 21,373 23,040 0,667 8,132 21,026 26,625 28,244 0,648
260 7,636 15,905 18,913 20,143 0,492 7,959 19,310 23,931 25,278 0,539
265 7,516 14,562 17,044 17,979 0,374 7,810 17,770 21,611 22,771 0,464
270 7,444 13,736 15,923 16,484 0,224 7,683 16,411 19,633 20,622 0,396
275 7,409 13,328 15,378 15,651 0,109 7,583 15,309 18,076 18,855 0,311
280 7,392 13,129 15,113 15,246 0,053 7,499 14,360 16,768 17,422 0,262
285 7,378 12,964 14,895 15,004 0,044 7,438 13,658 15,818 16,293 0,190
290 7,364 12,799 14,677 14,786 0,044 7,427 13,530 15,647 15,733 0,034
295 7,347 12,597 14,413 14,545 0,053 7,406 13,285 15,320 15,483 0,065
300 7,334 12,442 14,210 14,311 0,040 7,399 13,203 15,211 15,265 0,022
305 7,320 12,275 13,992 14,101 0,044 7,393 13,132 15,117 15,164 0,019
310 7,314 12,203 13,899 13,945 0,019 7,388 13,073 15,040 15,079 0,016
315 7,305 12,094 13,758 13,829 0,028 7,383 13,015 14,962 15,001 0,016
320 7,301 12,046 13,696 13,727 0,012 7,380 12,979 14,915 14,938 0,009
325 7,293 11,950 13,572 13,634 0,025 7,377 12,944 14,868 14,892 0,009
330 7,286 11,865 13,463 13,517 0,022 7,374 12,908 14,822 14,845 0,009
335 7,284 11,841 13,431 13,447 0,006 7,370 12,861 14,759 14,790 0,012
340 7,284 11,841 13,431 13,431 0 7,370 12,861 14,759 14,759 0
упаковки состоит в низкой себестоимости и в полном разложении в природных условиях [14].
Способами переработки пивной дробины являются механическое обезвоживание и сушка нагретым воздухом. Подбор оборудования осуществляют на основе данных, полученных путем экспериментального исследования кинетики сушки.
В данной работе исследована кинетика сушки сырой пивной дробины для двух температурных режимов 60°С и 55°С. Образцы пивной дробины отобраны на Майкопском пивоваренном заводе, расположенном в г. Майкопе.
Исследование кинетики сушки проведено в сушильном шкафу Memmert UFE 400 класса Basic (Германия), оснащенном вентилятором AC axial fans Series 4000 N 119x119x38 фирмы ЕВМ для создания принудительной циркуляции воздуха. Для каждого температурного режима шкаф предварительно прогревали до заданной температуры. На дисплее, расположенном
на панели управления, отображалась температура процесса. Скорость сушильного агента составляла 4,5 м/с, которая определена нами ранее в работе [15]. Для каждого температурного режима использовались две чашки Петри, в каждую из которых помещалась навеска сырой пивной дробины. Убыль массы навески фиксировали на весах Ohaus Discovery через 5 минут в течение всего эксперимента. Результаты экспериментальных данных приведены в таблицах 1 и 2. Содержание сухого вещества в % определено по ГОСТ 31640-2012 путем высушивания в стеклянных бюксах в сушильном шкафу в течение часа при температуре 105±2°С с последующим охлаждением в эксикаторе до комнатной температуры и взвешиванием. Содержание сухого вещества для сырой пивной дробины Майкопского пивзавода составило 12,7%.
По результатам экспериментальных данных построены кривые сушки (рисунок 1) и кривые скорости сушки (рисунок 2). Скорость сушки определена как
Таблица 2
Результаты исследования кинетики сушки при температуре 50°С
Table 2
Results of the study of drying kinetics at a temperature of 50°C
Процентное содержание сухого вещества 12,7 % Эксперимент 1 Эксперимент 2
Масса чашки Петри, г 121,288 120,518
Масса навески, г 49,439 49,147
Масса сухого вещества, г 6,278753 6,241669
Время, мин Эксперимент № 1 (чашка Петри 1) Эксперимент № 2 (Чашка Петри 2)
Масса навески, m г Влажность, w, % Влаго- содержание, и, % Среднее значение двух измерений, и, % Скорость сушки, N, мин-1 Масса навески, m г Влажность, w, % Влаго- содержание, и, % Среднее значение двух измерений, и, % к е t S -г о И 5 *
0 49,439 87,300 687,402 687,402 0 49,147 87,300 687,402 687,402 0
5 49,124 87,219 682,385 684,893 1,978 48,579 87,152 678,301 682,852 1,820
10 48,362 87,017 670,248 676,317 2,817 47,715 86,919 664,459 671,380 2,768
15 47,425 86,761 655,325 662,787 3,072 46,792 86,661 649,671 657,065 2,958
20 46,446 86,482 639,733 647,529 3,090 45,838 86,383 634,387 642,029 3,057
25 45,487 86,197 624,459 632,096 2,940 44,892 86,096 619,231 626,809 3,031
30 44,529 85,900 609,201 616,830 3,082 43,924 85,790 603,722 611,476 3,102
35 43,559 85,586 593,752 601,477 3,016 42,994 85,482 588,822 596,272 2,980
40 42,594 85,259 578,383 586,068 3,053 42,029 85,149 573,362 581,092 3,092
45 41,630 84,918 563,030 570,706 3,009 41,095 84,812 558,398 565,880 2,993
50 40,687 84,568 548,011 555,520 2,920 40,139 84,450 543,081 550,739 3,063
55 39,756 84,207 533,183 540,597 2,939 39,173 84,066 527,605 535,343 3,095
60 38,799 83,817 517,941 525,562 3,075 38,221 83,670 512,352 519,978 3,050
65 37,820 83,398 502,349 510,145 3,081 37,283 83,259 497,324 504,838 3,006
70 36,838 82,956 486,709 494,529 3,094 36,323 82,816 481,944 489,634 3,076
75 35,861 82,491 471,148 478,929 3,053 35,376 82,356 466,771 474,358 3,034
80 34,900 82,009 455,843 463,496 2,986 34,428 81,870 451,583 459,177 3,038
85 33,947 81,504 440,665 448,254 3,012 33,490 81,363 436,555 444,069 3,006
90 32,979 80,961 425,248 432,956 3,071 32,558 80,829 421,623 429,089 2,986
95 32,018 80,390 409,942 417,595 2,971 31,605 80,251 406,355 413,989 3,054
100 31,070 79,792 394,843 402,393 2,996 30,681 79,656 391,551 398,953 2,961
105 30,125 79,158 379,793 387,318 2,946 29,744 79,015 376,539 384,045 3,002
110 29,199 78,497 365,045 372,419 2,877 28,822 78,344 361,768 369,153 2,954
115 28,290 77,806 350,567 357,806 2,835 27,923 77,647 347,364 354,566 2,881
120 27,409 77,092 336,536 343,551 2,709 27,025 76,904 332,977 340,171 2,877
125 26,455 76,266 321,342 328,939 2,660 26,157 76,138 319,071 326,024 2,781
130 25,713 75,581 309,524 315,433 2,632 25,312 75,341 305,533 312,302 2,708
135 24,898 74,782 296,544 303,034 2,493 24,489 74,512 292,347 298,940 2,637
140 24,107 73,955 283,946 290,245 2,484 23,694 73,657 279,610 285,978 2,547
145 23,319 73,075 271,395 277,671 2,468 22,906 72,751 266,985 273,298 2,525
150 22,547 72,153 259,100 265,248 2,390 22,151 71,822 254,889 260,937 2,419
155 21,799 71,197 247,187 253,143 2,314 21,423 70,865 243,226 249,057 2,333
160 21,073 70,205 235,624 241,405 2,253 20,726 69,885 232,059 237,642 2,233
165 20,371 69,178 224,443 230,034 2,158 20,032 68,842 220,940 226,499 2,224
170 19,695 68,120 213,677 219,060 2,096 19,352 67,747 210,045 215,493 2,179
175 19,034 67,013 203,149 208,413 2,056 18,691 66,606 199,455 204,750 2,118
180 18,386 65,850 192,829 197,989 2,024 18,067 65,453 189,458 194,456 1,999
185 17,754 64,635 182,763 187,796 1,948 17,450 64,231 179,573 184,515 1,977
190 17,144 63,376 173,048 177,906 1,890 16,855 62,968 170,040 174,806 1,907
195 16,554 62,071 163,651 168,349 1,820 16,260 61,613 160,507 165,274 1,907
200 15,986 60,723 154,605 159,128 1,750 15,684 60,204 151,279 155,893 1,846
Продолжение таблицы 2
205 15,444 59,345 145,972 150,289 1,659 15,141 58,776 142,579 146,929 1,740
210 14,931 57,948 137,802 141,887 1,569 14,606 57,266 134,008 138,294 1,714
215 14,443 56,527 130,030 133,916 1,497 14,081 55,673 125,597 129,802 1,682
220 13,975 55,072 122,576 126,303 1,444 13,591 54,075 117,746 121,671 1,570
225 13,525 53,577 115,409 118,993 1,390 13,116 52,412 110,136 113,941 1,522
230 13,087 52,023 108,433 111,921 1,362 12,658 50,690 102,798 106,467 1,468
235 12,671 50,448 101,808 105,120 1,256 12,227 48,952 95,893 99,346 1,381
240 12,278 48,862 95,548 98,678 1,211 11,812 47,158 89,244 92,569 1,330
245 11,897 47,224 89,480 92,514 1,185 11,402 45,258 82,675 85,960 1,314
250 11,528 45,535 83,603 86,542 1,139 11,018 43,350 76,523 79,599 1,230
255 11,180 43,839 78,061 80,832 1,047 10,639 41,332 70,451 73,487 1,214
260 10,849 42,126 72,789 75,425 1,038 10,287 39,325 64,812 67,631 1,128
265 10,542 40,441 67,900 70,344 0,887 9,964 37,358 59,637 62,224 1,035
270 10,263 38,821 63,456 65,678 0,871 9,656 35,360 54,702 57,170 0,987
275 9,989 37,143 59,092 61,274 0,852 9,349 33,237 49,784 52,243 0,984
280 9,730 35,470 54,967 57,030 0,773 9,080 31,259 45,474 47,629 0,862
285 9,489 33,831 51,129 53,048 0,748 8,819 29,225 41,292 43,383 0,836
290 9,255 32,158 47,402 49,265 0,724 8,596 27,389 37,720 39,506 0,715
295 9,030 30,468 43,818 45,610 0,689 8,396 25,659 34,515 36,117 0,641
300 8,821 28,820 40,490 42,154 0,626 8,204 23,919 31,439 32,977 0,615
305 8,627 27,220 37,400 38,945 0,591 8,045 22,416 28,892 30,166 0,509
310 8,446 25,660 34,517 35,959 0,547 7,907 21,061 26,681 27,786 0,442
315 8,281 24,179 31,889 33,203 0,490 7,790 19,876 24,806 25,744 0,375
320 8,130 22,771 29,484 30,687 0,462 7,691 18,845 23,220 24,013 0,317
325 7,991 21,427 27,270 28,377 0,412 7,604 17,916 21,826 22,523 0,279
330 7,866 20,179 25,280 26,275 0,371 7,534 17,153 20,705 21,266 0,224
335 7,747 18,952 23,384 24,332 0,318 7,475 16,499 19,760 20,232 0,189
340 7,632 17,731 21,553 22,469 0,280 7,425 15,937 18,959 19,359 0,160
345 7,528 16,595 19,896 20,725 0,248 7,382 15,447 18,270 18,614 0,138
350 7,470 15,947 18,973 19,435 0,179 7,357 15,160 17,869 18,069 0,080
355 7,427 15,460 18,288 18,630 0,151 7,335 14,906 17,517 17,693 0,070
360 7,366 14,760 17,316 17,802 0,110 7,322 14,755 17,308 17,413 0,042
365 7,332 14,365 16,775 17,046 0,104 7,291 14,392 16,812 17,060 0,099
370 7,306 14,060 16,361 16,568 0,060 7,267 14,109 16,427 16,619 0,077
375 7,268 13,611 15,755 16,058 0,053 7,232 13,694 15,866 16,147 0,112
380 7,223 13,073 15,039 15,397 0,042 7,200 13,310 15,354 15,610 0,103
385 7,203 12,831 14,720 14,879 0,034 7,197 13,274 15,306 15,330 0,010
390 7,184 12,601 14,418 14,569 0,022 7,182 13,093 15,065 15,186 0,048
395 7,176 12,503 14,290 14,354 0,007 7,175 13,008 14,953 15,009 0,022
400 7,176 12,503 14,290 14,290 0 7,175 13,008 14,953 14,953 0
отношение уменьшения влагосодержа-ния материала к промежутку времени, за которое это уменьшение произошло. При построении кривой скорости сушки взято среднее значение двух рядом стоящих измерений влагосодержания.
Анализ рисунков 1 и 2 показывает наличие трех периодов сушки сырой пивной дробины, что соответствует общим представлениям о сушке влажных материалов. В периоде прогрева материала влагосодержание изменяется от 687,4% до 650%. В периоде постоянной скорости
сушки (первом периоде) влагосодержание изменяется от 650% до 360%, и происходит интенсивное удаление свободной влаги. Скорость сушки составляет 3 мин4 при температуре сушильного агента 55°С и возрастает до 3,5 мин4 при температуре сушильного агента 60°С. В периоде падающей скорости сушки (втором периоде) происходит удаление связанной влаги до достижения равновесного влагосодержания, которое в среднем находится в диапазоне 14,0-14,6%. Для сохранения питательных свойств пивной дробины и
Fig. 2. Brewer's grain drying rate curve (experiment No. 2)
О Температура сушки 55°С ° Температура сушки 60°С
Рис. 1. Кривая сушки пивной дробины (эксперимент № 2)
Fig. 1. Drying curve of brewer's grains (experiment No. 2)
Влагосодержание, %
—О—55°С -о-60°С
Рис. 2. Кривая скорости сушки пивной дробины (эксперимент № 2)
700 £ 600
0 500
1 400 Л 300
<и
g 200 о 100
100 150 200 250 300 Продолжительность сушки, мин
исключения денатурации белков температура сушки в производственных условиях не превышает 60°С.
Определим процентное содержание свободной и связанной влаги в иивной дробние. Согласно экспериментальным данным, приведенным на рисунке 2, примем, что влагосодержание 360% соответствует первому критическому вла-госодержаиию, находящемуся на стыке между периодом постоянной скорости сушки и периодом падающей скорости сушки. Это означает, что при этом значении влагосодержаиия заканчивается удаление свободной влаги н начинается удаление связанной влаги. Определим
процентное содержание свободной и связанной влагн в пивной дробине. Необходимые данные для расчета возьмем из таблиц 1 и 2. Массу влаги в навеске определим как разность между массой навески и массой сухого вещества. Исходные и расчетные значения нриведены в таблице 3.
Примем, что содержание свободной влаги составляет 47%, связанной 53%. Данное соотношение свободной и связанной влаги в пивной дробине свидетельствует о превышении количества связанной влаги по сравнению со свободной. Таким образом, применяемое перед сушкой пивной дробины в производственных
Таблица 3
Содержание свободной и связанной влаги в пивной дробине
Table 3
Free and attached moisture content in brewer's grains
Масса Масса на- Масса Содержание Содержание
Температура Масса на- влаги вески, г, при испаренной свободной связанной
сушильного вески, г в навеске, влагосодержа- влаги, г, влаги, %, влаги, %,
агента, °С г нии -360% а- с (d/b)100 100-е
а b с d е f
60 50,563 43,920 29,405 21,158 48,174 51,826
50,568 44,146 29,999 20,569 46,593 53,407
50 49,439 43,160 28,896 20,543 47,597 52,403
49,147 42,905 28,822 20,325 47,372 52,628
Среднее значение 47,434 52,566
условиях её механическое обезвоживание (отжим, прессование) позволяет
Сырая дробина
максимально удалить свободную влагу, но не способствует разрушению
Сухая дробина
Внешний вид (без увеличения)
Увеличение 0,6x14 (8,4 крат)
Сырая дробина Сухая дробина
Увеличение 1x14 (14 крат)
Сырая дробина
Сухая дробина
Увеличение
Увеличение 4x14 (56 крат)
Fig. 3. Beer grain from Maykop brewery before and, after drying at various magnifications under the microscope
клеточной структуры материала и снижению количества связанной влаги.
На рисунке 3 приведен внешний вид пивной дробины Майкопского пивзавода до и после сушки без увеличения и нри различных увеличениях под микроскопом МБС-10.
Размеры крупных частиц пивной дробины составляют 5-7 мм, что соответствует стандартному размолу исходного сырья (солода) иа дробилках. Содержание крупных частиц является преобладающим. Связанная влага удерживается адсорбционными силами (адсорбционно связанная влага) и содержится в клетках
материала (осмотически связанная влага). Наличие большого количества не разрушенных клеток материала объясняет значительное количество связанной влаги в пивной дробине.
Сухая пивная дробина имеет более длительный срок хранения. Ее иснользу-ют в качестве кормовой добавки в корм для сельскохозяйственных животных.
Вывод:
Содержание связанной влаги в пивной дробине больше, чем свободной, что свидетельствует о недостаточном разрушении клеточной структуры материала при дроблении.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов / The authors dectare по conflict of interests
Увеличение 7x14 (98 крат)
Рис. 3. Пивная дробина Майкопского пивзавода до и после сушки при различных увеличениях под микроскопом
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Кунце В. Технология солода и пива / пер. с нем. СПб.: Профессия, 2001. 911 с.
2. Руденко Е.Ю. Влияние отходов пивоварения на ферментативную активность нефтеза-грязненной чернозёмной почвы // Теоретическая и прикладная экология. 2011. № 3. С. 60-64.
3. Руденко Е.Ю. К перспективам использования отходов пивоварения для рекультивации нефтезагрязненных почв // Экология и промышленность России. 2012. № 2. С. 34-38.
4. Руденко Е.Ю., Бахарев В.В., Чалдаев П.А. Рекультивация нефтезагрязненной почвы с использованием отходов пивоварения // Биотехнология. 2013. № 3. С. 51-57.
5. Рабинович Г.Ю., Фомичева Н.В., Ковалев Н.Г. Исследование воздействия пивной дробины на формирование жидкофазных биологически активных средств для растениеводства и земледелия // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2014. № 5. С. 49-52.
6. Реагент для обработки буровых растворов: патент № 2087512 / Д.А. Галян [и др.]; заявл. 05.17.94, опубл. 08.20.97.
7. Ферментативный гидролиз пивной дробины / Фазлиев ИИ. [и др.] // Экология и промышленность России. 2012. № 8. С. 20-22.
8. Techno-economic analysis for brewer's spent grains use on a biorefinery concept / Mussatto S.I. [et al.] // The Brazilian case. Bioresour. Technol. 2013. No. 148. P. 302-310.
9. Analysis of Drying of Brewers" Spent Grain / Arranz J.I. [et al.] II Proceedings. 2018. 2, 1467; doi:10.3390/proceedings2231467.
10. Aliyu S., Bala M. Brewer's spent grain: A review of its potentials and applications // African Journal of Biotechnology. 2011. Vol. 10(3), pp. 324-331, 17 January, doi: 10.5897/AJBxl0.006.
11. КирееваК.В., Владимиров Н.И. Эффективность использования гранулированной смеси на основе сухой пивной дробины в рационах лактирующих коров // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2019. № 5 (175). С. 92-95.
12. Велямов М.Т. Кормовая добавка из отходов пивоваренных производств с пробиоти-ком для откорма бычков / Ж.С. Алимкулов [и др.] // Алматы технологияльщ университетшщ хабаршысы. 2019. № 4. С. 77-81.
13. Лазаревич А.Н. Кормовой концентрат для сельскохозяйственных животных на основе отходов пивоваренного производства // Вестник КрасГАУ. 2015. № 9. С. 203-207.
14. Антипов С.Т., Шахов С.В., Жигулина М.О. Внедрение принципов устойчивого развития производства биоразлагаемой упаковки из вторичных материальных ресурсов пищевых производств // Вестник ВГУИТ. 2014. № 4. С. 53-57.
15. Данильченко А.С., Короткова Т.Г. Влияние поверхности массообмена системы «вода -воздух» на температуру мокрого термометра при вынужденной конвекции воздуха в замкнутом объеме [Электронный ресурс] // Научные труды КубГТУ. 2016. № 10. С. 1-11. URL: http:// ntk.kubstu.ru/file/1147 (дата обращения: 20.05.2020).
REFERENCES:
1. Kuntze V. Malt and beer technology /transl. from German. SPb.: Professiya, 2001. 911 p.
2. Rudenko E.Yu. The influence of brewing waste on the enzymatic activity of petroleum-contaminated chernozem soil // Theoretical and Applied Ecology. 2011. No 3. P. 60-64.
3. RudenkoE.Yu. On the prospects of using brewing waste for the reclamation of petroleum-contaminated soils // Ecology and industry of Russia. 2012. No 2. P. 34-38.
4. Rudenko E.Yu., Bakharev V.V., Chaldaev P.A. Reclamation of petroleum-contaminated soil using brewing waste // Biotechnology. 2013. No 3. P. 51-57.
5. Rabinovich G.Yu., Fomicheva N.V., Kovalev N.G. Investigation of the effect of brewer grains on the formation of liquid-phase biologically active agents for plant growing and agriculture // Reports of the Russian Academy of Agricultural Sciences. 2014. No 5. P. 49-52.
6. Reagent for drilling fluid treatment: patent No 2087512/ D.A. Galyan [et al.]; declared 05.17.94. published 08.20.97.
7. Enzymatic hydrolysis of brewer's spent grains / Fazliev I.I. [et al.] // Ecology and industry of Russia. 2012. No 8. P. 20-22.
8. Techno-economic analysis for brewer's spent grains use on a biorefinery concept / Mussatto S.I. [et al.] // The Brazilian case. Bioresour. Technol. 2013. 148. P. 302-310.
9. Analysis of drying of brewers' spent grain / Arranz J.I. [et al.] // Proceedings 2018, 2, 1467; doi: 10.3390/proceedings2231467.
10. Aliyu S., Bala M. Brewer's spent grain: A review of its potentials and applications // African Journal of Biotechnology. 2011. Vol. 10(3), pp. 324-331, 17 January, doi: 10.5897/AJBxl0.006.
11. Kireeva K.V., Vladimirov N.I. Efficiency of using a granular mixture based on dry brewer's spent grains in the diets of lactating cows // Bulletin of Altai State Agrarian University, 2019. No 5 (175). P. 92-95.
12. Feed additive from brewing waste with probiotic for fattening bulls / M.T. Velyamov [et al.] // Bulletin of Almaty Technological University. 2019. No 4. P. 77-81.
13. Lazarevich A.N. Feed concentrate for farm animals based on brewing waste // Bulletin Krasnoyarsk State Agrarian University. 2015. No 9. P. 203-207.
14. Antipov ST., Shakhov S.V., Zhigulina M.O. Introduction of the principles of sustainable development of the production of biodegradable packaging from secondary material resources of food production // Voronezh State University of Engineering Technologies Bulletin. 2014. № 4. P. 53-57.
15. Danilchenko A.S., Korotkova T.G. Influence of the surface of mass transfer of the «water - air» system on the temperature of a wet thermometer during forced convection of air in a closed volume [Electronic resource] // Scientific works of KubSTU. 2016. No 10. P. 1-11. URL: http://ntk. kubstu.ru/file/1147 (access date: 20.05.2020).
Информация об авторах / Information about the authors:
Александра Сергеевна Данильчен-
ко, соискатель кафедры безопасности жизнедеятельности ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет»;
bagira.ask@rambler.ru Хазрет Русланович Сиюхов, заведующий кафедрой технологии, машин и оборудования пищевых производств ФГБОУ ВО «Майкопский государственный технологический университет»; доктор технических наук, доцент; siukhov@mail.ru
Татьяна Германовна Короткова,
профессор кафедры безопасности жизнедеятельности ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет»; доктор технических наук, доцент; korotkoval964@mail.ru Белла Батмизовна Сиюхова, старший преподаватель кафедры технологии, машин и оборудования пищевых производств ФГБОУ ВО «Майкопский государственный технологический
университет»;
siyuhowa@mail.ru
Alexandra S. Danilchenko, a postgraduate student of the Department of Life Safety, FSBEI HE «Kuban State Technological University»; bagira.ask@rambler.ru
Khazret R. Siyukhov, Head of the Department of Technology, Machines and Equipment for Food Production, FSBEI HE «Maykop State Technological University»; Doctor of Technical Sciences, an associate professor;
siukhov@mail.ru
Tatiana G. Korotkova, a professor of the Department of Life Safety, FSBEI HE «Maykop State Technological University»; Doctor of Technical Sciences, an associate professor;
korotkoval964@mail.ru Bella B. Siyukhova, a senior lecturer of the Department of Technology, Machines and Equipment for Food Production, FSBEI HE «Maykop State Technological University»; siyuhowa@mail.ru
