Способы предобработки растительного сырья

Ферментолиз лигноцеллюлозы протекает медленно, что обусловлено с тремя факторами:

- целлюлоза в лигноцеллюлозе имеют устойчивую кристаллическую структуру;

- лигнин, окружающий целлюлозу, создает физический барьер для ферментов;

- немногочисленность возможных точек контактов ферментов с целлюлозой.

Установлено, что целлюлоза в лигноцеллюлозе находится как в виде кристаллов, так и в виде аморфных компонентов. Аморфные компоненты разрушаются ферментами быстрее, чем кристаллические, поэтому любые способы, которые способствуют увеличению содержания аморфной целлюлозы в лигноцеллюлозе, ускоряют процесс ферментолиза. Лигнин препятствует процессу ферментолиза еще в большей степени. В связи с этим требуется предобработка лигноцеллюлозы, которая сводится к разделению ее на лигнин и свободную целлюлозу, к увеличению поверхности соприкосновения ферментов и целлюлозы, что обеспечивает значительное ускорение процесса ферментолиза. Все способы предобработки подразделяют на физические и химические.

Физические способы в свою очередь подразделяют на механические и немеханические. Наиболее часто применяют химические способы предобработки, с помощью которых можно не только разделить лигноцеллюлозу на фракции, но и провести ее химическую модификацию.

При производстве этилового спирта на крахмалсодержащем сырье также проводят предобработку, осуществляют разваривание субстрата. В целях снижения энергозатрат на стадии разваривания крахмалсодержащего сырья в зерновые замесы перед их пропариванием предлагается добавлять ацетилированные моноглицериды стеариновой кислоты, что снижает вязкость в 2 раза.

Перспективные технологические схемы переработки растительного сырья в этанол

Наиболее разработаны следующие технологии получения этанола из растительной биомассы:

1. одновременное осахаривание и брожение;

2. гидролиз концентрированными кислотами‚ нейтрализация и брожение;

3. гидролиз аммиаком и брожение;

4. паровое разрушение субстрата, гидролиз и брожение;

5. кислотное разрушение и брожение с помощью генетически измененных микроорганизмов;

6. концентрированный кислотный гидролиз, регенерация кислоты, брожение;

7. экстракция лигнина ацетоном, гидролиз целлюлозы и брожение;

8. ультразвуковая обработка субстрата, ферментная обработка и сбраживание полученных сахаров иммобилизованными клетками микроорганизмов.

Рассмотрим эти способы подробнее.