啤酒糟预处理工艺研究

◎ 曹大红，朱中原，程 伟，程大忠

（1.江苏省徐州医药高等职业学校，江苏 徐州 221116 2.徐州欧迪克农牧发展有限公司，江苏 徐州 221110）

啤酒糟是啤酒生产行业的主要固体废弃物，其营养物质含量丰富，干啤酒糟中蛋白质含量平均达26.5%，粗纤维14.6%，粗脂肪6.25%，总糖36.77%，含有较为丰富的钙、磷、钾[1-3]。我国是啤酒生产大国，目前年产啤酒糟量在1 000万t左右。不充分利用这些啤酒糟是对资源的浪费，同时啤酒糟的无序排放也会对环境造成污染，充分利用可提高啤酒生产企业经济效益，也可解决废物的排放问题。

目前对啤酒糟再利用研究与开发主要集中在功能食品、风味食品、动物饲料等方面。合理处理啤酒糟后，能实现蛋白质、膳食纤维等营养物质富集，可用于动物饲料中的营养添加，或用于开发功能性食品，经济效益前景良好[4-10]。本文探索了啤酒糟的干燥工艺参数与干燥后粉碎过筛的初步营养物质分离富集情况。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜啤酒糟，来自江苏省徐州医药高等职业学校生物药物实训基地发酵实训室；93%浓硫酸，临沂茂兴化工有限公司；98%片碱，南通润源环保科技有限公司；氢氧化钾，济南大晖化工科技有限公司

1.2 仪器与设备

DGF30/14-12电热鼓风干燥箱，南京实验仪器厂；WM-10000高效多功能粉碎机，浙江顺敬工贸有限公司；50目药筛（三号筛），杭州同祺仪器有限公司；JC-NY8A型凯氏定氮分析仪，青岛精诚仪器仪表有限公司；JC-XHL系列数显式消化炉，青岛精诚仪器仪表有限公司；MS881-225L电热恒温箱，吴江市明顺烘箱制造厂；FA1004分析天平，上海恒平精密电子分析天平；G2型砂心坩锅，宇邦工业陶瓷有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 啤酒糟干燥与粉碎

新鲜啤酒糟平铺在长25 cm、宽20 cm的托盘内，分为2组，A组为500 g，B组为400 g，放入电热鼓风干燥箱内以70 ℃热风进行干燥。干燥时间以2 h为一个测量点，共计干燥6 h结束。

干燥结束后的啤酒糟，分别使用高效多功能粉碎机以26 000 r·min-1粉碎2 min和3 min，再使用50目药筛进行筛分，得筛上样品与筛下样品分别进行蛋白质与纤维含量测定。

1.3.2 啤酒糟中水分含量测定

依据国家标准GB 5009.3—2016方法，对样品进行水分含量测定。水分蒸发量比例=（干燥后样品减轻量/干燥前样品重量）×100%。

1.3.3 样品重量比例测定

用FA1004分析天平测定样品重量，样品重量比例=筛上样品或筛下样品重量/（筛上样品重量+筛下样品重量）。

1.3.4 啤酒糟中蛋白质含量测定

采用凯氏定氮法，啤酒糟与浓硫酸和催化剂共同加热消化，使蛋白质分解，产生的氨与硫酸结合生成硫酸铵留在消化液中，然后加碱蒸馏使氨游离，用硼酸吸收后，再用盐酸标准溶液滴定，用酸的消耗量乘以蛋白质换算系数6.25，即得蛋白质含量。

1.3.5 啤酒糟中纤维素含量测定

样品先后与热的1.25%硫酸、1.25%氢氧化钾共煮，并分别经亚麻布过滤分离、清水洗涤残留物、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 ℃高温炉中灰化处理，所得的残渣干燥后减去灰分重即为粗纤维含量。

2 结果与分析

2.1 本实验所使用啤酒糟水分含量

本实验所使用的新鲜啤酒糟为江苏省徐州医药高等职业学校生物药物实训基地发酵实训室提供，新鲜啤酒糟中的水分含量为80.6%。

2.2 不同铺装厚度对水分蒸发的影响

在鼓风干燥箱内使用托盘干燥过程中，样品在干燥之前的平均铺装厚度A组为0.8 cm，B组为0.6 cm；啤酒糟的铺装厚度对其水分蒸发有一定的影响。在相同的托盘面积下，相同的鼓风干燥条件下，两种铺装量的干燥结果如图1所示。

由图1可以看出，B组干燥2 h和干燥4 h，水分蒸发比例明显高于A组，且两个时间段内A组与B组的水分蒸发量比例之差相似。但干燥6 h时A组与B组水分蒸发量相似。干燥6 h后，经计算，B组的水分蒸发总比例明显高于A组。

2.3 样品不同水分含量对粉碎效果的影响

最终干燥6 h后，A组样品水分含量为19.6%，B组 样品水分含量为13.4%。两组样品使用高效多功能粉碎机以26 000 r·min-1粉碎2 min和3 min，用50目药筛筛分，得到筛上与筛下样品，测定样品重量如图2所示。

图2 两组样品粉碎后筛分得筛上与筛下物重量比例图

由图2可以得出，在同样的粉碎条件下，3 min粉碎时间下A组样品筛分后筛上与筛下样品重量相当，而B组样品则有近九成样品被筛分到筛下，说明B组样品被粉碎的更细。如粉碎2 min，则A组样品有六成多仍在筛上，B组样品则有七成多被筛分到筛下。这说明，A组样品的粉碎效果明显差于B组。这暗示样品中的水分含量高低对粉碎效果有明显影响，当样品水分含量在13.4%左右时，样品粉碎效果较理想。

2.4 筛分后样品中蛋白质含量的变化

两组样品经粉碎与50目药筛筛分后，分别对筛上和筛下样品的蛋白质含量进行测定，得到结果如图3所示。

图3 筛分样品中蛋白质含量图

在图3中A组样品无论在粉碎3 min还是2 min，其筛分后的筛上与筛下样品中蛋白质含量相似，无明显变化。B组样品在粉碎3 min后，筛下样品中蛋白质含量明显高于筛上样品，而粉碎2 min的，筛下样品中蛋白质含量略高于筛上样品。

与图2结果相联系，可以看出样品中水分含量影响了样品的粉碎效果，粉碎效果影响到了样品中蛋白质含量的变化。而单从B组样品结果可以看出，粉碎3 min粉碎效果最佳，同时蛋白质含量在筛下样品中得到富集。

2.5 筛分后样品中纤维含量的变化

两组样品经粉碎与50目药筛筛分后，分别对筛上和筛下样品的纤维含量进行测定，得到结果如图4所示。

图4 筛分样品中纤维含量图

从图4结果可以看出，A组样品在两种粉碎时间下，筛分所得样品无论筛上还是筛下，所测得的纤维含量都相似。B组样品在粉碎筛分后，筛上样品中纤维含量明显高于筛下样品，其中以粉碎3 min结果最为明显。样品中水分含量与粉碎效果对纤维含量影响也很明显。

3 结论

水分含量为71.6%的啤酒糟在干燥过程中，使用长25 cm、宽20 cm的托盘平铺400 g，在70 ℃温度下鼓风干燥6 h，可使水分蒸发量比例达67.2%，最终样品水分含量为13.4%。干燥后的样品使用高效多功能粉碎机以26 000 r·m-1粉碎2 min和3 min，水分含量为13.4%的B组样品的蛋白质与纤维两种成分分别在筛分后筛下和筛上样品中含量升高，其中又以粉碎3 min效果最佳。