3.3.1. Подготовка растительного сырья к биоконверсии

Для того чтобы подвергнуть растительное сырьё ферментативной деградации или ферментации микроорганизмами, его необходимо подвергнуть предобработке физическими или химическими способами.

Целлюлозосодержащее и пентозансодержащее сырьё предварительно обрабатывают физическими и химическими методами. Физические и химические методы конверсии растительного сырья изложены ранее в разделе 3.1.1.

При подготовке крахмала (или крахмалсодержащего сырья) к биоконверсии его подвергают термообработке. Эффективность процесса биоконверсии зависит от того, насколько полно прошло растворение крахмала.Для термической обработки необходимо подобрать оптимальный режим, который должен обеспечить более полный переход крахмала в растворимое состояние и образование минимального количества побочных продуктов распада гексоз (оксиметилфурфурола) и взаимодействия углеводов и белков ? меланоидов. Установлено, что при термической обработке зерносырья (55-80оС) зёрна крахмала набухают, распадаются и образуют коллоидный раствор. Т.е. набухание крахмала идёт одновременно с клейстеризацией. Клейстеризация крахмала из зерна ржи и продуктов его переработки проходит при t=50-55oC, а из зерна пшеницы – при t=54-62oC. Причём, температура термообработки зависит от степени измельчения крахмалсодержащего сырья. При термообработке целого зерна для разрушения его клеточной структуры требуется нагревание до t=140-150oC (P=4-5 ати). Для измельчённого сырья, клеточная структура которого разрушена, достаточно температуры 120-126оС. В спиртовом производстве на основе зерносырья для его измельчения используют молотковые дробилки и роторно-пульсационные аппараты. В производстве кормовых добавок на основе зерносырья применяют роторно-пульсационные аппараты.

С тем, чтобы определить оптимальную температуру термообработки водной пульпы пшеничных отрубей, автором [33] исследован широкий интервал температур 60-140о С.

Результаты данных исследований представлены на рисунке 3.10.

Из данных, представленных на рисунке, видно, что степень конверсии и осахаривания полисахаридов отрубей с повышением температуры увеличивается. Но даже при t=140o C термическая обработка пульпы обеспечивает максимальную конверсию легкогидролизуемых полисахаридов только 88,6%. Эффективность процесса подготовки водной пульпы отрубей автор оценивала по двум показателям: 1) «степень конверсии РВИ», это отношение концентрации РВИ, перешедших в раствор, к концентрации РВИ в пульпе, выраженное в процентах; 2) «степень осахаривания» ? это доля суммы сахаров (РВ), перешедших из отрубей в раствор и полученных в результате гидролиза полисахаридов, в процентах от РВИ в пульпе.

Дополнительное измельчение отрубей приводит к увеличению степени конверсии редуцирующих веществ. Для измельчения предлагается использовать роторно-пульсационный аппарат (РПА) [61-65].