Ključna razlika med fermentacijo v trdnem stanju in potopljeno fermentacijo je v tem, da fermentacija v trdnem stanju vključuje gojenje mikroorganizmov na trdnem substratu z nizko vsebnostjo vlage, medtem ko potopna fermentacija vključuje gojenje mikroorganizmov v tekočem mediju, ki ima več kot 95 % vsebnost vode.
Mikroorganizmi so koristni v različnih vrstah industrije. Bakterije in glive imajo zlasti široko paleto aplikacij v industriji. Mikroorganizme je treba gojiti v velikem obsegu med postopkom industrijske fermentacije, da se izločijo potrebni produkti, ki izhajajo iz presnove mikrobov. Fermentacija v trdnem stanju in potopljena fermentacija sta dve glavni vrsti fermentacije, ki pomagata pri industrijski proizvodnji encimov. Pri fermentaciji v trdnem stanju fermentacijo izvajajo mikroorganizmi, gojeni na trdnem substratu, medtem ko pri potopljeni fermentaciji fermentacijo izvajajo mikroorganizmi, gojeni v tekočem mediju. Vsaka metoda ima prednosti in tudi slabosti.
Kaj je trdna fermentacija?
Fermentacija v trdnem stanju je vrsta fermentacije, ki se uporablja pri proizvodnji encimov. Kot že ime pove, pride do fermentacije mikroorganizmov, ki rastejo na trdni površini ali trdnem substratu z zelo nizko vsebnostjo vlage. En sam netopen substrat zagotavlja hranila, kot so ogljik, dušik itd., za rast mikrobov. Mikroorganizmi rastejo prilepljeni na trdno podlago. Fermentacija v trdnem stanju pogosto uporablja sestavljene in heterogene proizvode kmetijstva ali stranske proizvode kmetijske industrije, kot so riževe lupine, pšenični otrobi, rezanci sladkorne pese, pšenična in koruzna moka itd. Zato so substrati cenejši in lahko dostopni.
Poleg tega so nitaste glive idealni mikroorganizmi za fermentacijo v trdnem stanju. Tudi bakterije, kvasovke in druge glive lahko rastejo na trdnih substratih in se lahko uporabljajo pri fermentaciji v trdnem stanju.
Slika 01: Fermentacija v trdnem stanju
Prednosti fermentacije v trdnem stanju
Podobno kot pri drugih postopkih fermentacije ima tudi fermentacija v trdnem stanju veliko prednosti, ki so navedene spodaj.
- Medij je preprost, lahko dostopen in poceni
- Substrati potrebujejo manj predobdelave v primerjavi s tekočimi mediji
- Kontaminacije so omejene, ker je vsebnost vlage nizka
- Prisilno prezračevanje je pogosto lažje
- Poenostavljen in zmanjšan nadaljnji proces in odlaganje odpadkov
- Enostavna oprema za fermentacijo
- Visoka volumetrična produktivnost
Čeprav fermentacija v trdnem stanju zagotavlja številne prednosti, ima tudi nekaj slabosti, ki so navedene spodaj.
Slabosti fermentacije v trdnem stanju
- Nizka raven vlage lahko omeji rast mikroorganizmov
- Odstranjevanje presnovne toplote je problem pri fermentacijah v trdnem stanju v velikem obsegu
- Težave pri spremljanju procesnih parametrov
Kaj je potopljena fermentacija?
Potopna fermentacija je še ena metoda fermentacije, ki jo uporabljamo pri industrijski proizvodnji encimov. Poleg tega potrebuje veliko aseptično posodo za fermentacijo, ki lahko zagotovi nadzorovano okolje, ki vključuje optimalno temperaturo, pH, stopnjo mešanja, koncentracijo kisika itd., za rastoče mikroorganizme. Potopna fermentacija poteka v tekočem mediju, kjer so prisotni mikroorganizmi. Tako je vsebnost vode visoka, v tekočem mediju pa so prisotna vsa hranila za rast mikroorganizmov. Najpomembneje je, da so hranila enakomerno na voljo po celotnem mediju za mikroorganizme pri potopljeni fermentaciji. Mešanje olajša enakomerno porazdelitev hranilnih snovi in mikrobnih celic.
Slika 02: Potopljena fermentacija
Podobno kot fermentacija v trdnem stanju ima tudi potopljena fermentacija prednosti in slabosti, kot je navedeno spodaj.
Prednosti
- Enostavnost merjenja procesnih parametrov
- Enakomerna porazdelitev hranil in mikroorganizmov
- Možnost nadzora pogojev rasti
- Razpoložljivost visoke vsebnosti vode za rast mikrobov
Slabosti
- Uporaba dragih medijev in drage opreme
- Zapleten in drag nadaljnji proces ter težave pri odstranjevanju odpadkov
- Visoka poraba energije
Kakšne so podobnosti med fermentacijo v trdnem stanju in potopljeno fermentacijo?
- Fermentacija v trdnem stanju in potopljena fermentacija sta dve vrsti pogostih fermentacij pri proizvodnji encimov.
- Poleg tega mikroorganizmi izvajajo oba procesa.
Kakšna je razlika med fermentacijo v trdnem stanju in potopljeno fermentacijo?
Mikrobi rastejo na trdni površini pri trdni fermentaciji, medtem ko mikrobi rastejo v tekočem mediju pri potopljeni fermentaciji. To je torej ključna razlika med fermentacijo v trdnem stanju in potopljeno fermentacijo.
Spodnja infografika povzema razliko med fermentacijo v trdnem stanju in potopljeno fermentacijo.
Povzetek – Fermentacija v trdnem stanju proti potopljeni fermentaciji
Fermentacija v trdnem stanju uporablja trden substrat za rast mikroorganizmov, medtem ko potopna fermentacija uporablja tekoči medij za rast mikroorganizmov. To je torej ključna razlika med fermentacijo v trdnem stanju in potopljeno fermentacijo. Fermentacija v trdnem stanju poteka pri nizki ravni vlage, medtem ko potopljena fermentacija poteka pri visoki vsebnosti vode.
