Kľúčový rozdiel medzi fermentáciou v tuhom stave a submerznou fermentáciou je v tom, že fermentácia v tuhom stave zahŕňa kultiváciu mikroorganizmov na pevnom substráte s nízkym obsahom vlhkosti, zatiaľ čo submerzná fermentácia zahŕňa kultiváciu mikroorganizmov v tekutom médiu, ktoré má viac viac ako 95 % obsahu vody.
Mikroorganizmy sú prospešné v rôznych odvetviach. Najmä baktérie a huby majú široké uplatnenie v priemysle. Mikroorganizmy by sa mali pestovať vo veľkom meradle počas procesu priemyselnej fermentácie, aby sa extrahovali potrebné produkty vyplývajúce z mikrobiálneho metabolizmu. Fermentácia v tuhom stave a submerzná fermentácia sú dva hlavné typy fermentácie, ktoré pomáhajú priemyselne vyrábať enzýmy. Pri fermentácii v tuhom stave prebieha fermentácia mikroorganizmami pestovanými na pevnom substráte, zatiaľ čo pri submerznej fermentácii prebieha fermentácia mikroorganizmami pestovanými v kvapalnom médiu. Každá metóda má výhody aj nevýhody.
Čo je to fermentácia v tuhom stave?
Fermentácia v tuhom stave je typ fermentácie používaný pri výrobe enzýmov. Ako už názov napovedá, fermentácia prebieha pomocou mikroorganizmov pestovaných na pevnom povrchu alebo pevnom substráte, ktorý má veľmi nízky obsah vlhkosti. Jediný nerozpustný substrát poskytuje živiny, ako je uhlík, dusík atď., pre rast mikróbov. Mikroorganizmy rastú priľnuté na pevnom substráte. Fermentácia v tuhom stave často využíva zložené a heterogénne produkty poľnohospodárstva alebo vedľajšie produkty agropriemyslu, ako sú ryžové šupky, pšeničné otruby, odrezky cukrovej repy, pšeničná a kukuričná múka atď. Preto sú substráty lacnejšie a ľahko dostupné.
Vláknité huby sú navyše ideálne mikroorganizmy na fermentáciu v tuhom stave. Baktérie, kvasinky a iné huby môžu tiež rásť na pevných substrátoch a môžu sa použiť pri fermentácii v tuhom stave.
Obrázok 01: Fermentácia v tuhom stave
Výhody fermentácie v pevnej fáze
Podobne ako iné fermentačné procesy, fermentácia v tuhom stave má tiež mnoho výhod, ako je uvedené nižšie.
- Médium je jednoduché, ľahko dostupné a lacné
- Substráty potrebujú menej predbežnej úpravy v porovnaní s tekutými médiami
- Kontaminácia je obmedzená, pretože obsah vlhkosti je nízky
- Nútené prevzdušňovanie je často jednoduchšie
- Zjednodušený a minimalizovaný následný proces a likvidácia odpadu
- Jednoduché fermentačné zariadenie
- Vysoká objemová produktivita
Hoci fermentácia v tuhom stave poskytuje mnoho výhod, má aj niekoľko nevýhod, ako sú uvedené nižšie.
Nevýhody fermentácie v pevnej fáze
- Nízka úroveň vlhkosti môže obmedziť rast mikroorganizmov
- Odstránenie metabolického tepla je problém vo veľkých fermentáciách v tuhom stave
- Ťažkosti pri monitorovaní parametrov procesu
Čo je ponorná fermentácia?
Ponorná fermentácia je ďalšou fermentačnou metódou, ktorú používame pri priemyselnej výrobe enzýmov. Okrem toho potrebuje rozsiahlu aseptickú fermentačnú nádobu, ktorá môže poskytnúť kontrolované prostredie, ktoré pozostáva z optimálnej teploty, pH, stupňa miešania, koncentrácie kyslíka atď.pre rastúce mikroorganizmy. Submerzná fermentácia prebieha v tekutom médiu, kde sú prítomné mikroorganizmy. Obsah vody je teda vysoký a všetky živiny sú prítomné v tekutom médiu pre rast mikroorganizmov. Najdôležitejšie je, že živiny sú rovnomerne dostupné v celom médiu pre mikroorganizmy v submerznej fermentácii. Agitácia uľahčuje rovnomernú distribúciu živín a mikrobiálnych buniek.
Obrázok 02: Fermentácia pod vodou
Podobne ako fermentácia v tuhom stave má aj ponorná fermentácia výhody a nevýhody, ako je uvedené nižšie.
Výhody
- Jednoduchosť merania parametrov procesu
- Rovnomerné rozloženie živín a mikroorganizmov
- Schopnosť kontrolovať podmienky rastu
- Dostupnosť vysokého obsahu vody pre rast mikróbov
Nevýhody
- Používanie drahých médií a drahého vybavenia
- Zložitý a drahý následný proces a ťažkosti s likvidáciou odpadu
- Vysoká spotreba energie
Aké sú podobnosti medzi fermentáciou v tuhom stave a submerznou fermentáciou?
- Fermentácia v tuhom stave a submerzná fermentácia sú dva typy bežných fermentácií pri výrobe enzýmov.
- Mikroorganizmy navyše vykonávajú oba procesy.
Aký je rozdiel medzi fermentáciou v tuhom stave a submerznou fermentáciou?
Mikróby rastú na pevnom povrchu pri fermentácii v tuhom stave, zatiaľ čo mikróby rastú v tekutom médiu pri ponorenej fermentácii. Toto je kľúčový rozdiel medzi fermentáciou v tuhom stave a fermentáciou pod vodou.
Nižšie uvedená infografika sumarizuje rozdiel medzi fermentáciou v tuhom stave a submerznou fermentáciou.
Zhrnutie – Fermentácia v tuhom stave verzus ponorená fermentácia
Fermentácia v tuhom stave využíva na pestovanie mikroorganizmov pevný substrát, zatiaľ čo pri submerznej fermentácii sa na pestovanie mikroorganizmov používa tekuté médium. Toto je kľúčový rozdiel medzi fermentáciou v tuhom stave a ponorenou fermentáciou. Fermentácia v tuhom stave prebieha pri nízkej úrovni vlhkosti, zatiaľ čo submerzná fermentácia prebieha pri vysokom obsahu vody.
