Переработка сырья

Механическая. Механическое измельчение является наиболее простым способом предобработки растительного сырья. Измельчение позволяет увеличить удельную поверхность материала, то есть площадь его контакта с химическими агентами или биокатализаторами.

В современных биотехнологических схемах переработки крахмалосодержащего растительного сырья в продукты брожения (пиво, спирт) сырьё не только измельчают, но и фракционируют по величине частиц. Каждую фракцию обрабатывают ферментами в соответствии с кинетикой ферментативных реакций, характерной для конкретной фракции. Это позволяет рационально использовать ферментные препараты и достигать высокой степени конверсии субстратов на стадии брожения. Сильное механическое измельчение приводит к измельчению структуры сырья на молекулярном уровне. Очень важно контролировать температурный режим процесса измельчения, поскольку сильный нагрев вызывает побочные химические реакции в сырье.

При биоконверсии зернового сырья в продукты брожения используют взорванные структуры, имеющие очень высокую пористость. Механические методы переработки часто сочетают с химическими и ферментативными.

Химическая предобработка. Это обработка растительного сырья применяется для разделения комплексов структурных полимеров растений путём преимущественной экстракции какого-либо компонента, а также для расщепления растительных полимеров на низкомолекулярные продукты, которые могут быть использованы м. о. как источник питания. В качестве химических агентов чаще всего используют кислоты и щёлочи. Недостатком химической обработки является то, что она даёт побочные продукты реакции, обладающие токсичным действием на организм. При получении гидролизатов древесины успешно используют сочетание термических, механических и химических воздействий на целлюлозу.

Термохимическая обработка под давлением применяется при разделении древесины на фракции, обогащённые целлюлозой, гемицеллюлозой и лигнином. Метод, получивший название «парового взрыва», разработан применительно к древесине быстрорастущих пород тополя, которую используют как сырьё для получения спирта путём биоконверсии. Паровой взрыв используют при переработке растительного сырья в энергоносителе. Этот метод применяется также для повышения питательной ценности древесины, подсолнечной лузги и других грубых кормов. В этих примерах паровой взрыв можно рассматривать как метод обработки растительного сырья перед биоконверсией, которая имеет место в пищеварительном тракте животных.

Электрохимическая обработка (ЭХО) привлекает внимание биотехнологов как экологически чистый дешёвый и эффективный способ деструкции растительного сырья. ЭХО имеет свои особенности. При обработке ЭХО воду или слабые водные солевые растворы, как таковые или в смеси с растительным сырьём, подвергают электролизу. Благодаря высокой химической активности ЭХО-воды и растворов с их помощью можно достигать в мягких условиях гидролиза тех же результатов, что и при жёсткой химической обработке. Это очень существенно, так как отпадает необходимость конструировать оборудование, устойчивое к агрессивным средам.

Радиационная обработка применяется для повышения степени конверсии целлюлозосодержащих субстратов.

Ферментативную обработку применяют в технологии биоконверсии низкоценного фуражного зерна, миноцеллюлозных материалов (соломы, отходов хлопчатника, подсолнечника и др.). В животноводстве ферменты используют для получения кормов повышенной усвояемости. Ферментные препараты выбирают в соответствии с составом сырья.