Nøgleforskellen mellem faststoffermentering og nedsænket fermentering er, at faststoffermentering involverer dyrkning af mikroorganismer på et fast substrat med et lavt fugtindhold, mens neddykket fermentering involverer dyrkning af mikroorganismer i et flydende medium, som har mere mere end 95 % vandindhold.
Mikroorganismer er gavnlige i forskellige typer industrier. Bakterier og svampe har især en bred vifte af anvendelser i industrier. Mikroorganismer bør dyrkes i stor skala under den industrielle fermenteringsproces for at udvinde de nødvendige produkter fra mikrobiel metabolisme. Solid-state fermentering og neddykket fermentering er to hovedtyper af fermentering, der hjælper med at producere enzymer industrielt. Ved fermentering i fast tilstand sker fermentering af mikroorganismer dyrket på et fast substrat, mens fermentering ved neddykket fermentering sker af mikroorganismer dyrket i et flydende medium. Hver metode har fordele såvel som ulemper.
Hvad er solid state-fermentering?
Faststoffermentering er en type gæring, der bruges i enzymproduktionen. Som navnet antyder, sker fermentering af mikroorganismer dyrket på en fast overflade eller fast substrat, der har meget lavt fugtindhold. Et enkelt uopløseligt substrat giver næringsstoffer såsom kulstof, nitrogen osv. til dyrkning af mikrober. Mikroorganismer vokser klæbet til det faste substrat. Fermentering i fast tilstand bruger ofte sammensatte og heterogene produkter fra landbruget eller biprodukter fra agroindustrier som risskaller, hvedeklid, sukkerroemasse, hvede- og majsmel osv. Derfor er substraterne billigere og let tilgængelige.
Yderligere er trådsvampe de ideelle mikroorganismer til fermentering i fast tilstand. Bakterier, gær og andre svampe kan også vokse på faste substrater og kan bruges til fermentering i fast tilstand.
Figur 01: Fermentering i fast tilstand
Fordele ved solid state-fermentering
I lighed med andre fermenteringsprocesser har faststoffermentering også mange fordele som angivet nedenfor.
- Mediet er enkelt, let tilgængeligt og billigt
- Substrater behøver mindre forbehandling sammenlignet med flydende medier
- Forureninger er begrænset, da fugtindholdet er lavt
- Tvungen beluftning er ofte nemmere
- Forenklet og minimeret downstream-proces og bortskaffelse af affald
- Simpelt gæringsudstyr
- Høj volumetrisk produktivitet
Selvom faststofgæring giver mange fordele, har den også adskillige ulemper, som er anført nedenfor.
Ulemper ved solid state-fermentering
- Lavt fugtniveau kan begrænse væksten af mikroorganismer
- Fjernelse af metabolisk varme er et problem i storskala solid-state fermenteringer
- Vanskeligheder med at overvåge procesparametrene
Hvad er nedsænket fermentering?
Neddykket gæring er en anden gæringsmetode, vi bruger i industriel enzymproduktion. Desuden har den brug for en storstilet aseptisk fermenteringsbeholder, som kan give et kontrolleret miljø, der består af optimal temperatur, pH, omrøringsgrad, iltkoncentration osv., for de voksende mikroorganismer. Nedsænket gæring sker i et flydende medium, hvor mikroorganismer er til stede. Vandindholdet er således højt, og alle næringsstofferne er til stede i det flydende medium til vækst af mikroorganismer. Vigtigst er det, at næringsstofferne er jævnt tilgængelige i hele mediet for mikroorganismer i neddykket fermentering. Omrøring letter den jævne fordeling af næringsstoffer og mikrobielle celler.
Figur 02: Nedsænket fermentering
I lighed med faststofgæring har neddykket fermentering også fordele og ulemper som nævnt nedenfor.
Fordele
- Nemhed ved at måle procesparametre
- Jævn fordeling af næringsstoffer og mikroorganismer
- Evne til at kontrollere vækstbetingelser
- Tilgængelighed af højt vandindhold til vækst af mikrober
Ulemper
- Brug af dyre medier og dyrt udstyr
- Kompleks og dyr downstream-proces og vanskeligheder med bortskaffelse af affald
- Højt strømforbrug
Hvad er lighederne mellem solid state-fermentering og nedsænket fermentering?
- Faststofgæring og neddykket fermentering er to typer almindelige gæringer i enzymproduktion.
- Yderligere udfører mikroorganismer begge processer.
Hvad er forskellen mellem fermentering i fast tilstand og fermentering under vand?
Mikrober vokser på en fast overflade i fast-state-fermentering, mens mikrober vokser i et flydende medium i neddykket fermentering. Så dette er den vigtigste forskel mellem fermentering i fast tilstand og gæring under vand.
Nedenstående infografik opsummerer forskellen mellem fermentering i fast tilstand og fermentering under vand.
Opsummering – Fermentering i fast tilstand vs neddykket fermentering
Fasttilstandsfermentering bruger et fast substrat til at dyrke mikroorganismer, mens neddykket fermentering bruger et flydende medium til at dyrke mikroorganismer. Dette er således den vigtigste forskel mellem fermentering i fast tilstand og nedsænket gæring. Fermentering i fast tilstand finder sted under lavt fugtniveau, mens gæring under vand finder sted under højt vandindhold.
