Kluczowa różnica między fermentacją w stanie stałym a fermentacją wgłębną polega na tym, że fermentacja w stanie stałym polega na hodowli drobnoustrojów na podłożu stałym o niskiej zawartości wilgoci, podczas gdy fermentacja w stanie stałym polega na hodowli drobnoustrojów w płynnym podłożu, które ma więcej zawartość wody powyżej 95%.
Mikroorganizmy są korzystne w różnych gałęziach przemysłu. Szczególnie bakterie i grzyby mają szerokie zastosowanie w przemyśle. Mikroorganizmy powinny być hodowane na dużą skalę podczas procesu fermentacji przemysłowej, aby wyekstrahować niezbędne produkty powstałe w wyniku metabolizmu drobnoustrojów. Fermentacja w stanie stałym i fermentacja wgłębna to dwa główne rodzaje fermentacji, które pomagają w przemysłowej produkcji enzymów. W fermentacji w stanie stałym fermentacja zachodzi przez mikroorganizmy wyhodowane na stałym podłożu, podczas gdy w fermentacji zanurzonej fermentacja zachodzi przez mikroorganizmy hodowane w pożywce płynnej. Każda metoda ma zalety i wady.
Co to jest fermentacja w stanie stałym?
Fermentacja w stanie stałym to rodzaj fermentacji stosowany w produkcji enzymów. Jak sama nazwa wskazuje, fermentacja zachodzi przez mikroorganizmy wyhodowane na stałej powierzchni lub stałym podłożu o bardzo niskiej zawartości wilgoci. Pojedynczy nierozpuszczalny substrat dostarcza składniki odżywcze, takie jak węgiel, azot itp., do wzrostu drobnoustrojów. Mikroorganizmy rosną przylegając do stałego podłoża. Fermentacja w stanie stałym często wykorzystuje złożone i niejednorodne produkty rolnictwa lub produkty uboczne przemysłu rolnego, takie jak łuska ryżowa, otręby pszenne, wysłodki buraczane, mąka pszenna i kukurydziana itp. Dzięki temu podłoża są tańsze i łatwo dostępne.
Ponadto grzyby nitkowate są idealnymi mikroorganizmami do fermentacji w stanie stałym. Ponadto bakterie, drożdże i inne grzyby mogą również rosnąć na podłożach stałych i mogą być stosowane w fermentacji w stanie stałym.
Rysunek 01: Fermentacja w stanie stałym
Zalety fermentacji w stanie stałym
Podobnie do innych procesów fermentacji, fermentacja w stanie stałym ma również wiele zalet wymienionych poniżej.
- Medium jest proste, łatwo dostępne i niedrogie
- Podłoża wymagają mniej obróbki wstępnej w porównaniu z mediami płynnymi
- Zanieczyszczenia są ograniczone, ponieważ zawartość wilgoci jest niska
- Napowietrzanie wymuszone jest często łatwiejsze
- Uproszczony i zminimalizowany proces dalszego przetwarzania i utylizacja odpadów
- Prosty sprzęt do fermentacji
- Wysoka wydajność wolumetryczna
Chociaż fermentacja w stanie stałym ma wiele zalet, ma również kilka wad, które wymieniono poniżej.
Wady fermentacji w stanie stałym
- Niski poziom wilgoci może ograniczać rozwój mikroorganizmów
- Usuwanie ciepła metabolicznego jest problemem w przypadku fermentacji w fazie stałej na dużą skalę
- Trudności w monitorowaniu parametrów procesu
Co to jest fermentacja zanurzona?
Fermentacja zanurzeniowa to kolejna metoda fermentacji, którą stosujemy w przemysłowej produkcji enzymów. Co więcej, potrzebuje aseptycznego naczynia do fermentacji na dużą skalę, które może zapewnić kontrolowane środowisko, na które składa się optymalna temperatura, pH, stopień mieszania, stężenie tlenu itp., dla rosnących mikroorganizmów. Fermentacja wgłębna zachodzi w środowisku płynnym, w którym obecne są mikroorganizmy. Tak więc zawartość wody jest wysoka, a wszystkie składniki odżywcze są obecne w płynnej pożywce do wzrostu mikroorganizmów. Co najważniejsze, składniki odżywcze są równomiernie dostępne w pożywce dla mikroorganizmów w fermentacji zanurzonej. Mieszanie ułatwia równomierne rozprowadzanie składników odżywczych i komórek drobnoustrojów.
Rysunek 02: Fermentacja zanurzeniowa
Podobna do fermentacji w stanie stałym, fermentacja wgłębna ma również zalety i wady, o których mowa poniżej.
Zalety
- Łatwość pomiaru parametrów procesu
- Równomierna dystrybucja składników odżywczych i mikroorganizmów
- Możliwość kontrolowania warunków wzrostu
- Dostępność wysokiej zawartości wody dla rozwoju drobnoustrojów
Wady
- Korzystanie z drogich mediów i drogiego sprzętu
- Złożony i kosztowny proces na dalszym etapie oraz trudności w usuwaniu odpadów
- Wysokie zużycie energii
Jakie są podobieństwa między fermentacją w stanie stałym a fermentacją zanurzoną?
- Fermentacja w stanie stałym i fermentacja wgłębna to dwa rodzaje typowych fermentacji w produkcji enzymów.
- Ponadto mikroorganizmy przeprowadzają oba procesy.
Jaka jest różnica między fermentacją w stanie stałym a fermentacją w zanurzeniu?
Drobnoustroje rosną na powierzchni stałej w fermentacji w stanie stałym, podczas gdy drobnoustroje rosną w pożywce płynnej w fermentacji zanurzonej. Jest to więc kluczowa różnica między fermentacją w stanie stałym a fermentacją zanurzoną.
Poniższa infografika podsumowuje różnicę między fermentacją w stanie stałym a fermentacją zanurzoną.
Podsumowanie – Fermentacja w stanie stałym a fermentacja zanurzona
Fermentacja w stanie stałym wykorzystuje podłoże stałe do wzrostu mikroorganizmów, podczas gdy fermentacja zanurzona wykorzystuje podłoże płynne do wzrostu mikroorganizmów. Jest to więc kluczowa różnica między fermentacją w stanie stałym a fermentacją wgłębną. Fermentacja w stanie stałym odbywa się przy niskim poziomie wilgoci, podczas gdy fermentacja w zanurzeniu odbywa się przy wysokiej zawartości wody.
