Ферментативный гидролиз крахмалсодержащего сырья.

Известны различные схемы тепловой и ферментативной обработки крахмалсодержащего сырья. Ферментативный гидролиз зерносырья в спиртовой промышленности России осуществляют несколькими ферментными препаратами. Ферментативный гидролиз крахмала  производится амилосубтилином, глюкаваморином. Для ферментативного гидролиза белка используют протосубтилин, для гидролиза клетчатки дополнительно применяют целловиридин [33, 70-72], для гидролиза пентозанов – комплексные препараты (ксилаваморин ГЗх, МЭК и др.).

Cуществует ряд способов переработки растительного сырья, в т.ч. и зерновых отходов на кормовые белковые добавки. Термообработка и ферментативный гидролиз зерновых культур проводится при t=65-90oC с последующим выращиванием дрожжей. Но в большинстве публикаций отсутствует количественная оценка эффективности процессов, что затрудняет выбор оптимальных вариантов.

Оптимальные параметры ферментативного гидролиза зерносырья. Авторами [33,73] была исследована эффективность процесса ферментативного гидролиза зерносырья различными ферментными препаратами: амилосубтилином, глюкаваморином, целловиридином.

Установлено, что перед ферментативным гидролизом необходимо зерносырьё подвергнуть предварительной термообработке: гидромодуль 1:5, выдержка при температуре 80-100оС в течение 1 ч. Оптимальные условия последующего ферментативного гидролиза зерносырья с ферментными препаратами амилосубтилином, глюкаваморином, целловиридином (температура 58-60оС, рН 5,0-6,0; время 1,5 ч) обеспечивают высокую степень конверсии полисахаридов отрубей ? 84% и степень осахаривания 34-38%.

Были проведены исследования эффективности ферментативного гидролиза водной пульпы пшеничных отрубей с другими ферментными препаратами: «Зимаджунт НТ-340 С+ N» (активность 340 ед.

Кинетические кривые ферментативного гидролиза водной пульпы отрубей при температуре 80-85оС и рН 6,5 с ферментными препаратами «Зимаджунт НТ-340 С+ N» и «Амилаза НТ-4000» представлены на рисунке 3.11.

Из представленных результатов видно, что с данными ферментными препаратами максимальная степень конверсии полисахаридов отрубей 61% достигается за 3 ч. Степень конверсии ниже, чем при использовании трёх ферментных препаратов, так как ферментативный гидролиз осуществляли без глюкоамилазы.

Авторы [33,73] проверили зависимость степени конверсии РВИ отрубей от условий ферментативного гидролиза: рН (5,0; 5,5; 6,5) и температуры (80-100оС) при дозе внесения иферментных препаратов 0,5 см3/кг ЛГПС. Время ферментативного гидролиза во всех случаях составляло 3 ч. Результаты исследований представлены на рисунках 3.12 и 3.13.

По данным рисунка 3.12 видно, что при ферментативном гидролизе полисахаридов пульпы отрубей с данными ферментными препаратами оптимальным интервалом рН является 5,5-6,5. При этом степень конверсии полисахаридов пульпы отрубей с ферментным препаратом «Зимаджунт НТ-340 С+N» составляет 61-62%. Увеличение объёма дозирования ферментного препарата до 1,2 см3/кг незначительно повышает степень конверсии полисахаридов (63%).

По данным рисунка 3.13 видно, что при t=85оС оптимальным значением рН является интервал 6,0-6,5; при t=90оС ? 5,5-6,0. Максимальная степень конверсии составляет 60-61%.

Таким образом, при ферментативном гидролизе водной пульпы отрубей при оптимальных условиях с ферментными препаратами амилосубтилином, глюкаваморином и целловиридином достигнуты степень конверсии (по РВИ) 84% и степень осахаривания 34-38%.

В случае ферментативного гидролиза фракции пшеничных отрубей с диаметром частиц 1 мм степень конверсии РВИ повышается (таблица 3.7).

3.7. Химический состав ферментолизатов отрубей (фракция с d=1 мм)

По данным таблицы видно, что при ферментативном гидролизе отрубей с диаметром частиц 1 мм и с ферментным препаратом «Зимаджунт НТ-340 С+ N» степень конверсии полисахаридов пшеничных отрубей повышается до 79%. В случае использования дополнительного ферментного препарата целловиридина степень конверсии достигает 92,2%.

При использовании ферментного препарата глюкаваморина, содержащего фермент глюкоамилазу, степень осахаривания возрастает почти в два раза за счёт увеличения содержания глюкозы и снижения концентрации олигосахаридов.

При ферментативном гидролизе измельчённого зерна при диаметре частиц 1 мм ферментным препаратом «Зимаджунт НТ-340 С+ N» при оптимальных условиях, аналогичных полученным для отрубей, степень конверсии по РВИ составила для пшеницы 99% и степень осахаривания – 21,5%, для ржи – 87,5% и 14% соответственно.