啤酒糟預處理工藝研究

◎ 曹大紅，朱中原，程 偉，程大忠

（1.江蘇省徐州醫藥高等職業學校，江蘇 徐州 221116 2.徐州歐迪克農牧發展有限公司，江蘇 徐州 221110）

啤酒糟是啤酒生產行業的主要固體廢棄物，其營養物質含量豐富，干啤酒糟中蛋白質含量平均達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]。我國是啤酒生產大國，目前年產啤酒糟量在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境造成污染，充分利用可提高啤酒生產企業經濟效益，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，能實現蛋白質、膳食纖維等營養物質富集，可用于動物飼料中的營養添加，或用于開發功能性食品，經濟效益前景良好[4-10]。本文探索了啤酒糟的干燥工藝參數與干燥后粉碎過篩的初步營養物質分離富集情況。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮啤酒糟，來自江蘇省徐州醫藥高等職業學校生物藥物實訓基地發酵實訓室；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，分為2組，A組為500 g，B組為400 g，放入電熱鼓風干燥箱內以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與纖維含量測定。

1.3.2 啤酒糟中水分含量測定

依據國家標準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，使蛋白質分解，產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換算系數6.25，即得蛋白質含量。

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藥高等職業學校生物藥物實訓基地發酵實訓室提供，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的影響

在鼓風干燥箱內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，水分蒸發比例明顯高于A組，且兩個時間段內A組與B組的水分蒸發量比例之差相似。但干燥6 h時A組與B組水分蒸發量相似。干燥6 h后，經計算，B組的水分蒸發總比例明顯高于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含量的變化

兩組樣品經粉碎與50目藥篩篩分后，分別對篩上和篩下樣品的蛋白質含量進行測定，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，篩下樣品中蛋白質含量明顯高于篩上樣品，而粉碎2 min的，篩下樣品中蛋白質含量略高于篩上樣品。

與圖2結果相聯系，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。