Общая кинетика процесса и эффективность превращения субстрата в этанол существенным образом зависят от предварительной подготов­ки субстрата для ферментации [9]. Поскольку стоимость субстрата влияет на стоимость этанола, методы предварительной подготовки сы­рья имеют важное значение и для снижения производственных расхо­дов.

Некоторые микроорганизмы расщепляют крахмал на сахар-маль­тозу и глюкозу, которые затем могут быть превращены в этанол. Одна­ко используемая в большинстве ферментационных процессов дрожже­вая культура Saccharomyces неспособна превращать крахмал в фермен­тирующиеся сахара. Поэтому крахмал перед ферментацией в этанол подвергают гидролизу, в результате которого образуются мальтоза и глюкоза [2, 10]. При производстве пива гидролиз ячменного крахма­ла осуществляется с помощью растительных ферментов (амилаза), по­лучаемых из прорастающих семян в процессе образования солода [9]. В других процессах ожижение крахмала осуществляется путем добавле­ния грибковых амилаз. В большинстве • ^ случаев производства этанола из крахмала кукурузы, картофеля илй ХЛе^;ебных злаков требуется предвари­тельная подготовка сырья. Такая ^^отовка состоит в восстановлении полимеров крахмала с высокой ^^кулярной массой в мальтозу (ди - мер глюкозы), глюкозу и другие Ферментирующиеся сахара (рис 1) При этом концентрация полимерн о с промежуточной молеКулярной массой (декстринов) должна быть "^^лена к минимуму, так как они не ферментируются ПОД воздействием ДР*Г| рожжей

Сахарный тростник и сахарна* св^екла содержат сахарозу (димёры фруктозы-глюкозы), которая може Г <Ре^Оерментир0ваться непосредственно микроорганизмами, используемыми в промышленности для производ_

Ства этанола. Таким образом, ДЛ" э^Ыих субстратов предварительная подготовка представляет собой ли&ь Щ фттеский процесс> при котором

Гидролиз сахарозы не требуется. ''-очные продукты производства са­

Хара-мелассы также являются ПРев^^зосходным субстратом для изводства этанола ферментацией.

Технология дрожжевой ферментациі,^^ крахмада и сахарозы известна давно, и найдены оптимальные Р^ажимы производства пива, вина и спиртов. В области технологии ^"^ользования целлюлозы такие успе­хи пока не достигнуты, несмотря н^ многочисленные исследования

В области ферментации целлюлоз^;.^^зучалась возможность получения целлюлозы из древесины, сельскохот^ йственнь1Х и промышленных отхо. дов в результате различных физИ^еск^^ химических и биологических процессов. Предварительная подго^овк сырья проводИлась химически.

Ми и физическими методами с пР™^^^ гидролиза при н с помощью сильных кислот и щелочей ^ а также путем измельчения При ферментации целлюлоза предвари™,^ ^ гвдролизуется д0 целлобиозы (димер глюкозы), а затем подверг*"™*^ дальнейшему расщеплению д0 глюкозы (рис. 1) [11, 12J,

В случае жидких отходов, ^Зучаемых из продуктов пищевой промышленности, требуется прад^Чительная подготовка иного рода.

Так, молочная сыворотка содержи г ^^ ферментирующиеся суб.

Страты-казеин и лактозу [8J, одн*«> « 0 их концентрация слишком мала, чтобы можно было обеспечить промь^Мышленное производство этанола

Поэтому, чтобы довести содержание ф^ ферментирующегося субстрата до значительного уровня, необходимо. Чэвысить их концентрации в потоке отходов настолько, чтобы конечны^ ®ь1^Ъ1Ход этанола был достаточно вы­соким, а следовательно, экономич0ым-

Предварительная подготовка ^"'"-отрата не является единственным показателем, характеризующим вь^ОД ферментирующихся сахаров из начального субстрата. На этот прочее, могу_г также влиять ввды _ зующихся Сахаров и их соотношение. М Когда в анаэробной ферментации принимают участие два и более вида ™ то один из них м0жет ин.

Гибировать процесс по отношению к Щ другим сахарам Такое ингибиро. вание, называемое катаболитнои РепРЬ'ърессией, может влиять на выход этанола.

Сахароза (фруктоза, димер глюкозы)

Л

Фруктоза - 1-фоаршп

Крахмал (а М, а 1-6 глюкоза)

І

Декстрины (а 1-4 глюкоза)

І

Мальтоза (димер глюкозы)

Глюкоза

Н —С= О

I

Н—С—ОН

I

Но-с-

I

Н — с-

I

Н —с—он

СН2ОН I Глюкоза-6-фосфат или глюкоза -1-фосфат Н — с=о н —с—он но-с — н н —с—он I Н—с—он сн2о® I Фруктоза-6-фосфат С-Н, ОН І-0

-н - он

I

Но— с •

Н —с-

I

Н —с —он

Сн2о® I

Фруктоза-1,6-фосфат С - нго® с = о но— і — н 1 он

I

Лактоза, (галактоза, Димер глюкозы) Г Л Галактоза

Целлюлоза (р 1-4 глю­коза) I Целлобисза (димер глюкозы)

'Галактоза - 1-фосфат

Н ОН

Н - с і

Н —с-

Он сн2о®

Рис. t. Получение этанола ферментацией.