CC BY
18
УДК 636.087.7
ФАКТОРЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА БИОКОНВЕРСИИ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА В КОРМОВЫЕ ДОБАВКИ ДЛЯ ТЕЛЯТ МОЛОЧНОГО ПЕРИОДА
Ю.А. Цой, доктор технических наук Е.М. Клычев, кандидат технических наук Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ E-mail: evgeniy.klychev@gmail.com
Аннотация. Молочный период выращивания телят оценивается как самый ответственный и дорогой этап технологии молочного животноводства, в котором ключевую позицию занимают вопросы кормления. С целью снижения расхода дорогостоящих животных кормов широкое распространение в хозяйствах получает полная или частичная замена молока на его заменители - жидкие корма из имеющегося на местах фуражного зерна (сои, люпина, гороха, рапса, ржи, ячменя, пшеницы и др.). Целью исследований является поиск новых принципов обработки и выявление основных факторов интенсификации процесса биоконверсии фуражного зерна в легкоусваиваемые безопасные кормовые компоненты для телят молочного периода. Для достижения лучшего качества зерновых кормов-заменителей нужны новые технологии, позволяющие существенно повысить глубину переработки и усвояемость сырья. Главной целью их проведения должна стать структурная модификация сырья, т.е. получение из исходных сложных биополимеров зер-на новых низкомолекулярных производных (мономеров) с улучшенными или принципиально новыми функциональными и биологическими свойствами. Мы предлагаем осуществить предферментацион-ную клеточную деструкцию сырья интенсивным механическим воздействием, при котором может быть достиг-нута принципиальная возможность изменения физико-химических свойств зерна. Механохимиче-ская обработка (активация) не только подготавливает высокомолекулярные соединения к гидролизу путем предварительного разрушения макромолекул субстрата в растворе, но и является катализатором последующего гидролиза субстрата ферментами. Задача интенсификации процесса биотрансформации сырья решается путем представления способа обработки, включающего предферментационную механическую деструкцию сырья в жидкости до микрочастиц с развитой площадью контакта фаз и размерами менее 25 мкм, достаточно легкогидролизуемых ферментами, и последующую ферментативную обработку субстрата в импульсном, высокоградиентном поле массообмена, позволяющем устранить внутри- и внешнедиффузионные сопротивления переносу реагирующих веществ.
Ключевые слова: модификация сырья, ферментация, диффузия продуктов, факторы интенсификации.
Введение. Основными видами кормов для телят в период молочного вскармливания являются жидкие продукты, а именно: в профилакторной фазе выращивания (до 1020-ти дней) - цельное свежевыдоенное молоко; в молочной фазе (до 70-ти дней) - жидкие молочные смеси из порошка-заменителя цельного молока (ЗЦМ) и жидкие растительные заменители цельного молока на белковой основе из семян бобовых культур (сои, люпина и др.). В фазе становления рубцово-го пищеварения (до 120-ти дней) при переходе на грубые корма концентратная часть рациона телят представлена стартерными и лечебными комбикормами с высокой энергетической и протеиновой питательностью,
пребиотическими и лечебно-профилактическими свойствами (также на основе молочных компонентов). В связи с этим молочный период выращивания телят оценивается как самый ответственный и дорогой этап технологии молочного животноводства, в котором ключевую позицию занимают корма на основе цельного молока.
С целью снижения расхода дорогостоящих животных кормов широкое распространение в хозяйствах получает полная или частичная замена молока на его заменители -жидкие корма из имеющегося на местах фуражного зерна (сои, люпина, гороха, рапса, ржи, ячменя, пшеницы и др.). Практикой доказано, что технология постепенного пере-
вода телят с цельного молока на грубые корма с применением жидких растительных кормосмесей дает положительные результаты и способствует повышению рентабельности выращивания телят на 24-35% [1].
При существующих способах и технических средствах обработки зернового сырья с целью повышения его питательной ценности используются, как правило, высокотемпературные (105-135°С) варочные технологии, обладающие рядом важных недостатков, главные из которых - высокие энергозатраты и незначительное повышение переваримости (сухого вещества - на 2,1%, сырого протеина - на 4,5%, сырого жира - на 3,8%) [2].
Цель исследования. Основные проблемы в использовании фуражного зерна как основы заменителей цельного молока и покупных стартерных комбикормов заключаются в труднодоступности его питательных веществ для переваривания телятами, а также в содержании значительного количества так называемых «антипитательных» веществ (ингибиторов трипсина, алкалоидов, глюко-зидов, некрахмалистых полисахаридов и т.п.), снижающих до 40% продуктивность животного. Целью исследований является поиск новых принципов обработки и выявление основных факторов интенсификации процесса биоконверсии фуражного зерна в легкоусваиваемые безопасные кормовые компоненты для телят молочного периода.
Материалы и методы. Для достижения лучшего качества зерновых кормов-заменителей нужны новые технологии, позволяющие существенно повысить глубину переработки и усвояемость сырья [3, 4]. Главной целью их проведения должна стать структурная модификация сырья, т.е. получение из исходных сложных биополимеров зерна новых низкомолекулярных производных (мономеров) с улучшенными или принципиально новыми функциональными и биологическими свойствами. Возможность превращения растительных биополимеров в мономеры, которые могут усваиваться организмом животного, привлекает особое внимание как огромный резерв получения новых функциональных кормовых продуктов. Как следует
из анализа научных данных, достижение таких преобразований возможно применением широкого набора физических, химических и биотехнологических методов разрушения молекулярных структур кормового продукта.
Результаты и обсуждение. Механическая деструкция сырья на основе тонкого и сверхтонкого измельчения благодаря прямому преобразованию сырья в сухой модифицированный продукт-органопорошок могла бы стать наиболее предпочтительным способом углубления степени переработки фуражного зерна. Эффективность деструкции полисахаридов зерна подтверждается снижением содержания полисахаридов в получаемых продуктах и повышением содержания низкомолекулярных веществ. Механохимиче-ское разрушение зерна с высоким содержанием белков дает высокодисперсные продукты с повышенной концентрацией свободных аминокислот и с повышенной биологической ценностью белков. Антипитательные вещества также переводятся в биодоступную форму [5].
Необходимые свойства продукт приобретает только при определенных условиях воздействия: сырье нужно измельчать до микронного и наноразмерного уровня, соизмеримого с размерами молекул вещества (0,2-2 мкм); процесс должен осуществляться в энергонапряженном режиме разрушения и при большой плотности механической энергии, передаваемой частице полимера при единичном акте ее разрушения; измельчение должно происходить в скоростном режиме многократно повторяющихся сжимающих и сдвиговых нагрузок в стесненных условиях с периодом между нагружениями менее 0,0250,030 с и количеством 30-40 и более нагру-жений на измельчаемый продукт [6].
Несмотря на привлекательность данного метода обработки, его применение сегодня имеет существенные ограничения. Недостаточно высок энергетический выход реакции механохимического разрушения, что связано со значительными затратами энергии (свыше 600 кВт-ч/т) на процесс. Известные на сегодняшний день технологии и возможности имеющегося парка измельчителей не
могут эффективно реализовать задачу меха-нохимической деструкции из-за крайней технико-технологической сложности и дороговизны ее решения на промышленном уровне. Для уменьшения затрат на структурную модификацию механическая деструкция сырья может быть остановлена на ранней стадии обработки, а полное химическое превращение достигается в результате других, менее энергоемких процессов, как правило, с участием жидких фаз.
В настоящее время в качестве основного инструмента управляемой деструкции биополимеров зерна на пищевых предприятиях используются на порядок более экономичные технологии химического и ферментативного гидролиза. При гидролизе достигается большая глубина расщепления биополимеров, инактивация антипитательных веществ и исключается возможность бактериального загрязнения гидролизата.
В химических технологиях сырье чаще всего обрабатывают серной или соляной кислотами. Процесс протекает в течение 3 -4 ч при температуре 130-170°С и давлении 2-3 атмосферы [7]. Недостатком кислотного гидролиза является полное разрушение некоторых важных аминокислот, витаминов, образование гуминовых веществ, отделение которых затруднено, а также образование при нейтрализации токсичных для организма хлоридов и сульфатов. Технология кислотного гидролиза достаточно трудоемка и требует использования сложной аппаратуры для нейтрализации и очистки получаемых продуктов. Химический гидролиз имеет, кроме указанных, еще другие существенные ограничения, связанные с реактивностью среды, что приводит к быстрой коррозии оборудования и вызывает необходимость соблюдения жестких требований техники безопасности для обслуживающего персонала.
Наиболее предпочительным для кормовых целей является ферментативный гидролиз, в котором высокомолекулярные вещества зерна расщепляются действием различных гидролитических ферментов. Ферментные технологии, благодаря возможностям избирательного воздействия на полимерные
компоненты сырья, обладают неоспоримыми преимуществами в достижении эффектов направленного регулирования функциональных и физиологических свойств продуктов, используемых в качестве биологически активных добавок и компонентов стартерных комбикормов. Учитывая стремительное развитие биотехнологий и появление на рынке все большего количества ферментных препаратов с высокой субстратной специфичностью и активностью, процесс структурной модификации на основе ферментативного гидролиза представляется на сегодняшний день наиболее экономически перспективным.
Известные представления о механизме гидролиза достаточно убедительно подтверждают, что ферментативный гидролиз приводит к снижению энергии активации (энергетического барьера реакции) более чем в три раза по сравнению с кислотным гидролизом [8]. Это дает возможность проводить процесс в «мягких» условиях (при температуре менее 60°С и атмосферном давлении), исключающих разрушение аминокислот и других ценных продуктов реакции. Выбор в пользу биотехнологического метода обусловлен также его существенными достоинствами, главными из которых являются близость к протекающим в природе естественным процессам (переваривания кормов), доступность и простота проведения, низкая энергозатратность и экологическая безопасность.
В пищеварительном тракте взрослого животного полисахариды, белки и липиды кормов расщепляются до легкоусвояемых соединений под действием пищеварительных ферментов животных. Для телят с неразвитой ферментной системой процесс переваривания растительного корма невозможен. Для решения проблемы нами использована технология «искусственного пищеварения», предусматривающая ферментацию кормов вне организма животного - в специальном реакторном устройстве, и скармливание биотехнологического рациона уже предварительно переваренного корма. Как известно, ферментативный гидролиз - это реакция обменного разложения веществ водой в присутствии катализаторов (температуры, кис-
лот и ферментов) с последовательным переводом их в высокопитательные среды. При гидролизе связей происходит деструкция и уменьшается молекулярная масса полимера. Например, для крахмала этот процесс может быть описан следующей формулой:
Декстрин
Крахмал Н20 Н20
(С6Н1005)п фермент (С6Н1005)ж фермент
где х <п
Мальтоза Н20
-> a D глюкоза
подготавливает высокомолекулярные соединения к гидролизу путем предварительного разрушения макромолекул субстрата в растворе, но и является катализатором последующего гидролиза субстрата ферментами. Схема процесса гидролиза с участием предварительно механически активированного
субстрата выглядит следующим образом: Крахмал Н20 Н20
олигосахариды
фермент
ci2^22°ii фермент run
^6Н12и6
Необходимым условием эффективной ферментации корма является непосредственный контакт между ферментом и субстрак-том. Такой контакт может быть достигнут только диффузией молекул фермента к доступным участкам поверхности внутриклеточных питательных веществ. Между тем, растительное сырье, в т.ч. зерно - сложный структурированный комплекс, клеточные оболочки которого являются физическим барьером, превращающим исходное сырье в непригодный для непосредственного использования в биотехнологическом процессе вид.
Разрушение клеточной структуры сырья и повышение биодоступности внутриклеточных целевых продуктов гидролиза является ключевым фактором интенсификации. Особенно интересны варианты технологий, в которых решение проблемы доступности удается совместить с необходимыми химическими превращениями, действующими в том же направлении, что и основные реакции ферментативного гидролиза.
Традиционно для этих целей используют температурную деструкцию (разрушение структуры сырья при температуре свыше 100°С), гидролиз (разрушение клеточных оболочек под действием химических реагентов) или ферментолиз (разрушение под действием ферментов при повышенной температуре). Мы предлагаем осуществить пред-ферментационную клеточную деструкцию сырья интенсивным механическим воздействием, при котором может быть достигнута принципиальная возможность изменения физико-химических свойств зерна. Механохи-мическая обработка (активация) не только
моносахариды
(СбНю05)п мех
деструкт.
Н20
дисахариды ---
фермент
Замена на начальном этапе реакции гидролиза температурной, химической и ферментативной деструкции механической, которая в отличие от предыдущих происходит почти мгновенно, сокращает время и затраты энергии на процесс. Благодаря превращению высокомолекулярных соединений сырья в короткоцепочные, легкодоступные и легко-ферментируемые формы (олигосахариды), увеличивается скорость процесса, в 2-3 раза снижается расход реагентов и повышается выход целевого продукта на последующих этапах биотехнологической переработки.
В гидролизном процессе наряду со стадиями химических реакций протекают внешние и внутренние диффузионные стадии, а именно: внешняя диффузия молекул ферментов к поверхности нерастворимого в воде субстрата, внутренняя диффузия - проникновение ферментов через поры к ядру твердой частицы, реакция гидролиза, внутренняя и внешняя диффузии продуктов реакции в раствор. В целом, процесс, протекающий в диффузионной области, может быть выражен математическим уравнением, согласно которому количество перенесенного вещества возрастает с увеличением поверхности массообмена (Г), разности концентраций (AC), продолжительности процесса и коэффициента массопередачи (К):
£ = К • ^ АС т, кг 1
где к = ■
1
1
S
коэффициент
вн $ св
массопередачи (главный инструмент управления процессом и выбора метода обработ-
ки); Дсв =
R ■ T
1
коэффициент мо-
N г
лекулярной диффузии; Р - коэффициент мас-сообмена конвективной диффузии; 5 - толщина диффузионного слоя; Двн - коэффициент внутренней диффузии; г - размер частиц твердой фазы.
Лимитирующая стадия всего процесса -диффузия реагентов и продуктов реакции. Как следует из уравнений, основными факторами интенсификации массообменных процессов во внешнедиффузионной области являются увеличение межфазной поверхности взаимодействия ферментов и вещества ^^■тах), разрушение (смывание) пограничного диффузионного слоя (5^-0) и постоянное обновление поверхности контакта фаз (AC^■max). Максимальное действие этих факторов проявляется при создании в обрабатываемой среде высокоградиентного поля массообмена, турбулентных и вихревых потоков с одновременным измельчением сырья (^тат). В результате молекулярная диффузия полностью заменяется на конвективную, а коэффициент массопередачи определяется коэффициентом диффузии во внутренних порах (капиллярах) твердых частиц (К = Двн).
По своей структуре уравнение скорости внутренней диффузии аналогично уравнению скорости внешней диффузии. При интенсификации процессов, протекающих во внутридиффузионной области, фактор снижения диффузионных торможений уменьшением размеров частиц твердой фазы является
основным. Другим фактором является увеличение движущей силы процесса путем изменения давления в жидкофазной среде, обеспечивающего создание возвратно-поступательного движения (перекачивания) жидкости в порах и капиллярах частиц. Условия и основные факторы интенсификации процесса биоконверсии фуражного зерна приведены на схеме (рисунок).
Таким образом, задача интенсификации процесса биотрансформации сырья решается путем представления способа обработки, включающего предферментационную механическую деструкцию сырья в жидкости до микрочастиц с развитой площадью контакта фаз и размерами менее 25 мкм, достаточно легкогидролизуемых ферментами, и последующую ферментативную обработку субстрата в импульсном, высокоградиентном поле массообмена, позволяющем устранить внутри- и внешнедиффузионные сопротивления переносу реагирующих веществ.
Кроме того, стремление к максимально полному использованию сырья и повышению выхода целевого продукта при пониженных температурах влечет за собой повышение требований к процессу: требуется увеличение дозы дорогостоящих ферментных препаратов, что приводит к повышению себестоимости кормов, необходим мелкий и равномерный помол, что значительно усложняет технологический процесс и повышает энергозатраты, возникает риск контаминации субстрата.
Повышение диффузионной проницаемости пограничного слоя и ткани вещества, ускорение массообменных процессов во внешне- и внутридиффузионных областях (/? — тах, 5 — 0, К = Дн)
Разрушение клеточной структуры зерна, открывающее доступ реагента (фермента) к внутриклеточному веществу, механохимическая деструкция (деполимеризация) высокомолекулярных соединений
Доступность питательных веществ действию ферментов, повышение скорости диффузии и гидролиза в 10-12 раз
Уменьшение размера частиц твердой фазы (r^-min), увеличение поверхности контакта фаз
(F^ max), постоянное ее )
Обеспечение соответствия режима процесса физико-химическим характеристикам ферментов (концентрация фермента, рН и температура среды, гидромодуль, стадийность процесса и т.п.)
Рис. Условия и основные факторы интенсификации процесса биоконверсии фуражного зерна
Основным полноценно действующим инструментом данной инновационной обработки является кавитация, представляющая собой средство локальной концентрации энергии низкой плотности в энергию высокой плотности, связанную с пульсациями и захлопыванием кавитационных пузырьков. При этом максимальное энергетическое воздействие захлопывающихся пузырьков на окружающую их жидкость реализуется только в условиях создания и поддержания в жидкости кавитационного процесса в стадии «развитой кавитации» с интенсивностью воздействий порядка 5-15 Вт/см2 .
На практике, для кавитационного воздействия на обрабатываемую среду применяют различные генераторы кавитации: гидродинамические, ультразвуковые и механические. Выбор в пользу ультразвуковых устройств обусловлен их преимуществами по сравнению с другими видами, а именно: высоким (до 80%) коэффициентом полезного преобразования электрической энергии на генерирование колебаний, обеспечением сверхтонкого диспергирования (не реализуемое другими способами), возможностью обработки сред высокой вязкости и повышенной концентрации твердой фазы, универсальностью для различных применений и условий обработки благодаря настройке и контролю над параметрами процесса (таблица).
Экономическая эффективность применения ультразвукового воздействия на водные суспензии зерновой дерти обусловлена следующими данными, полученными в результате исследований [9]: продолжительность процесса гидролиза сокращается на 30-50%, активность эндо- и экзоферментных систем усиливается в 1,5-3,5 раза, дозировка ферментного препарата в среднем в 1,5 раза ниже, выход белка в гидролизат на 10-20% выше, общее содержание микроорганизмов уменьшается на 98-99%, масса негидролизо-ванного осадка меньше на 7-12%. Показано [10], что за счет использования ультразвукового кавитационного гидролиза, например, отрубей, получаемые продукты содержат в 3-4 раза больше растворимых веществ, почти на 30% меньше клетчатки, имеют в 2-4 раза
большую переваримость по сравнению с исходным сырьем.
Таблица. Характеристика различных способов _диспергирования [10]_
Технические КПД, % Медианный
Тип аппарата параметры диаметр ча-
аппаратов стиц dm, мкм
Планетарная Стесненный вы-
мельница сокоскоростной
удар, истирание. Теоретическая <8 34-46
скорость шаров от 18-45 м/с
Гидродина- Кавитация. Ско-
мическая су- рость жидкости в
перкавити-рующая уста- местном сопротивлении до 20 <10 47-62
новка м/с при напоре 200 кПа
Ультразвуко- Кавитация. Ча-
вая установка стота колебаний
с пьезоэлек- (22±10%) кГц >50 9-12
трическим
излучателем
Выводы. Недостатком существующих схем кормления телят является высокий уровень расхода дорогостоящих животных кормов (до 400 кг молока на одного теленка), дефицит растительных заменителей молока определенного качества, а также использование устаревших технологий их получения. Поэтому особенно актуальным является использование соответствующих инновационных биотехнологий глубокой переработки фуражного зерна в легкоусваиваемые корма для телят молочного периода. Важным направлением здесь является разработка способов интенсификации биохимических процессов, в частности, способов повышения доступности веществ действию ферментов и активации процесса биотрасформации сырья в готовый продукт.
На основе анализа механизмов химических реакций и массообменных процессов гидролиза сырья выявлены факторы интенсификации и предложен инновационный способ биоконверсии фуражного зерна в легко-усваиваемые кормовые продукты. Суть способа заключается в предферментационной клеточной деструкции сырья в жидкости интенсивным механическим воздействием и
последующей ферментативной обработке предварительно механоактивированного субстрата в импульсном, высокоградиентном поле массообмена, позволяющем устранить внутри- и внешнедиффузионные сопротивления переносу реагирующих веществ.
Литература:
1. Рекомендации по приготовлению и использованию заменителей цельного молока и комбикормов-стартеров для телят. Дубровицы,1990.
2. Натынчик Т.М., Лемешевский В.О. Новые технологии в кормлении КРС // Вестник ПГУ. 2014. № 1.
3. Кислухина О.В. Ферменты в производстве пищи и кормов. М., 2002. 336 с.
4. Клычев Е.М. Аппаратурно-технологическая схема многофункциональной установки для кормления телят в молочный период // Вестник ВИЭСХ. 2018. № 1.
5. Ломовский О.И. Прикладная механохимия: применение в пищевой промышленности и сельском хозяйстве // Сб. науч. тр. Одесса, 2002. Вып. 12. С. 133-149.
6. Ошкордин О.В. Использование органических полимеров в технологических процессах пищевых производств // Известия УрГЭУ. 2010. № 4(30). С. 158-164.
7. Максимюк Н.Н. О преимуществах ферментативного способа получения белковых гидролизатов // Фундаментальные исследования. 2009. № 1. С. 34-35.
8. Особенности кислотного и ферментативного гидролиза крахмала // Известия Вузов. 1994. № 3. С. 14-17.
9. Смирнова И. Интенсификация технологии спирта с использованием ультразвука в процессе водно-тепловой обработки пшеницы: авт. дис. к.т.н. М., 2007.
10. Быков А.В. Перспективы использования кавитаци-онного гидролиза некрахмальных полисахаридов // Вестник ОГУ. 2011. № 4(123). С. 123-126.
Literatura:
1. Rekomendacii po prigotovleniyu i ispol'zovaniyu za-menitelej cel'nogo moloka i kombikormov-starterov dlya telyat. Dubrovicy,1990.
2. Natynchik T.M., Lemeshevskij V.O. Novye tekhnolo-gii v kormlenii KRS // Vestnik PGU. 2014. № 1.
3. Kisluhina O.V. Fermenty v proizvodstve pishchi i kor-mov. M., 2002. 336 s.
4. Klychev E.M. Apparaturno-tekhnologicheskaya skhe-ma mnogofunkcional'noj ustanovki dlya kormleniya telyat v molochnyj period // Vestnik VIEHSKH. 2018. № 1.
5. Lomovskij O.I. Prikladnaya mekhanohimiya: primene-nie v pishchevoj promyshlennosti i sel'skom hozyajstve // Sb. nauch. tr. Odessa, 2002. Vyp. 12. S. 133-149.
6. Oshkordin O.V. Ispol'zovanie organicheskih polimerov v tekhnologicheskih processah pishchevyh proizvodstv // Izvestiya UrGEHU. 2010. № 4(30). S. 158-164.
7. Maksimyuk N.N. O preimushche-stvah fermentativno-go sposoba polucheniya belkovyh gidrolizatov // Funda-mental'nye issledovaniya. 2009. № 1. S. 34-35.
8. Osobennosti kislotnogo i fermentativnogo gidroliza krahmala // Izvestiya Vuzov. 1994. № 3. S. 14-17.
9. Smirnova I. Intensifikaciya tekhnologii spirta s ispol'-zovaniem ul'trazvuka v processe vodno-teplovoj obrabot-ki pshenicy: avt. dis. k.t.n. M., 2007.
10. Bykov A.V. Perspektivy ispol'zovaniya kavitacionno-go gidroliza nekrahmal'nyh polisaharidov // Vestnik OGU. 2011. № 4(123). S. 123-126.
THE FODDER GRAIN IN MILK PERIOD CALVES' FEED SUPPLEMENTS BYCONVERSION'S FACTORS INTENSIFICATION Y.A. Tsoi, doctor of technical sciences E.M. Klyechev, candidate of technical sciences Federal research agroengineering centre VIM
Abstract. The dairy period of growing calves is estimated as the most responsible and expensive stage of dairy farming technology, in which the issues of feeding are taken the key position. In order to the expensive animal feed's consumption reducing it is in farms widespread full or partial milk replacement with its substitutes - liquid feed from locally available feed grains (soybeans, lupines, peas, rape, rye, barley, wheat, etc.). The aim of the research is searching of processing and identifying new principles and the main factors of intensification of dairy period calves' feed grain into easily digestible safe feed components' bioconversion. To achieve the grain feed substitutes best quality are needed new technologies that can significantly the raw materials' depth of processing and digestibility to increase. The main purpose of their implementation it should be the raw materials' structural modification, i.e. new low-molecular derivatives (monomers) with the initial complex grain biopolymers with improved or fundamentally new functional and biological properties preparing. We propose to carry out pre-enzymatic cell destruction of raw materials by intensive mechanical action, which can be achieved the principal possibility of grain physical and chemical properties changing. Mechanochemical treatment (activation) not only prepares high-molecular compounds for hydrolysis by preliminary substrate's macromolecules in solution destruction, but also acts as a catalyst of following hydrolysis of substrate by enzymes. The problem of raw materials' biotransformation process intensification is solved by a method of processing's presenting, including raw materials' pre - enzymatic mechanical destruction in the liquid till microparticles with a developed area of phases' contact and sizes less than 25 microns, quite easily hy-drolyzed enzymes, and substrate enzymatic treatment in a pulsed, high-gradient field of mass transfer, allowing to eliminate the internal and external diffusion's resistance of reagents.
Keywords: raw materials' modification, fermentation, products' diffusion, factors of intensification.
