Het belangrijkste verschil tussen fermentatie in vaste toestand en fermentatie onder water is dat fermentatie in vaste toestand de teelt van micro-organismen op een vast substraat met een laag vochtgeh alte omvat, terwijl fermentatie ondergedompeld de teelt van micro-organismen in een vloeibaar medium omvat dat meer dan 95% watergeh alte.
Micro-organismen zijn nuttig in verschillende soorten industrieën. Vooral bacteriën en schimmels hebben een breed scala aan toepassingen in industrieën. Micro-organismen moeten op grote schaal worden gekweekt tijdens het industriële fermentatieproces om de noodzakelijke producten te extraheren die voortvloeien uit het microbiële metabolisme. Solid-state fermentatie en ondergedompelde fermentatie zijn twee hoofdtypen fermentatie die helpen bij de industriële productie van enzymen. Bij fermentatie in vaste toestand vindt fermentatie plaats door micro-organismen die op een vast substraat worden gekweekt, terwijl bij fermentatie onder water fermentatie plaatsvindt door micro-organismen die in een vloeibaar medium worden gekweekt. Elke methode heeft zowel voor- als nadelen.
Wat is Solid State-fermentatie?
Solid-state fermentatie is een type fermentatie dat wordt gebruikt bij de productie van enzymen. Zoals de naam al doet vermoeden, vindt fermentatie plaats door micro-organismen die worden gekweekt op een vast oppervlak of een vast substraat met een zeer laag vochtgeh alte. Een enkel onoplosbaar substraat levert voedingsstoffen zoals koolstof, stikstof, enz., voor groeiende microben. Micro-organismen groeien gehecht aan het vaste substraat. Bij fermentatie in vaste toestand worden vaak samengestelde en heterogene landbouwproducten of bijproducten van agro-industrieën gebruikt, zoals rijstschil, tarwezemelen, suikerbietenpulp, tarwe- en maïsmeel, enz. Daarom zijn de substraten goedkoper en gemakkelijk verkrijgbaar.
Bovendien zijn filamenteuze schimmels de ideale micro-organismen voor fermentatie in vaste toestand. Bacteriën, gisten en andere schimmels kunnen ook groeien op vaste substraten en kunnen worden gebruikt bij fermentatie in vaste toestand.
Figuur 01: Solid State Fermentatie
Voordelen van solid-state fermentatie
Vergelijkbaar met andere fermentatieprocessen, heeft fermentatie in vaste toestand ook veel voordelen, zoals hieronder vermeld.
- Het medium is eenvoudig, gemakkelijk verkrijgbaar en goedkoop
- Substraten hebben minder voorbehandeling nodig in vergelijking met vloeibare media
- Verontreinigingen zijn beperkt omdat het vochtgeh alte laag is
- Geforceerde beluchting is vaak makkelijker
- Vereenvoudigd en geminimaliseerd stroomafwaarts proces en afvalverwijdering
- Eenvoudige fermentatie-apparatuur
- Hoge volumetrische productiviteit
Hoewel fermentatie in vaste toestand veel voordelen biedt, heeft het ook verschillende nadelen, zoals hieronder vermeld.
Nadelen van solid-state fermentatie
- Een laag vochtgeh alte kan de groei van micro-organismen beperken
- Het verwijderen van metabolische warmte is een probleem bij grootschalige fermentaties in vaste toestand
- Moeilijkheden bij het bewaken van de procesparameters
Wat is fermentatie onder water?
Ondergedompelde fermentatie is een andere fermentatiemethode die we gebruiken bij de industriële productie van enzymen. Bovendien heeft het een grootschalig aseptisch fermentatievat nodig dat een gecontroleerde omgeving kan bieden die bestaat uit optimale temperatuur, pH, mate van agitatie, zuurstofconcentratie, enz., voor de groeiende micro-organismen. Ondergedompelde fermentatie vindt plaats in een vloeibaar medium waar micro-organismen aanwezig zijn. Het watergeh alte is dus hoog en alle voedingsstoffen zijn aanwezig in het vloeibare medium voor de groei van micro-organismen. Het belangrijkste is dat de voedingsstoffen gelijkmatig beschikbaar zijn in het medium voor micro-organismen in ondergedompelde fermentatie. Agitatie vergemakkelijkt de gelijkmatige verdeling van voedingsstoffen en de microbiële cellen.
Figuur 02: Gisting onder water
Vergelijkbaar met fermentatie in vaste toestand, heeft ondergedompelde fermentatie ook voor- en nadelen, zoals hieronder vermeld.
Voordelen
- Eenvoud van het meten van procesparameters
- Gelijke verdeling van voedingsstoffen en micro-organismen
- Mogelijkheid om de groeiomstandigheden te beheersen
- Beschikbaarheid van een hoog watergeh alte voor de groei van microben
Nadelen
- Gebruik van dure media en dure apparatuur
- Complex en duur stroomafwaarts proces en moeilijkheden bij de afvalverwerking
- Hoog stroomverbruik
Wat zijn de overeenkomsten tussen fermentatie in vaste toestand en fermentatie onder water?
- Vaste fermentatie en ondergedompelde fermentatie zijn twee soorten veel voorkomende fermentaties bij de productie van enzymen.
- Bovendien voeren micro-organismen beide processen uit.
Wat is het verschil tussen fermentatie in vaste toestand en fermentatie onder water?
Microben groeien op een vast oppervlak bij fermentatie in vaste toestand, terwijl microben groeien in een vloeibaar medium bij fermentatie onder water. Dit is dus het belangrijkste verschil tussen fermentatie in vaste toestand en fermentatie onder water.
De onderstaande infographic vat het verschil samen tussen fermentatie in vaste toestand en fermentatie onder water.
Samenvatting – Solid State-fermentatie versus ondergedompelde fermentatie
Vaste fermentatie gebruikt een vast substraat om micro-organismen te laten groeien, terwijl ondergedompelde fermentatie een vloeibaar medium gebruikt om micro-organismen te laten groeien. Dit is dus het belangrijkste verschil tussen fermentatie in vaste toestand en ondergedompelde fermentatie. Vergisting in vaste toestand vindt plaats onder een laag vochtgeh alte, terwijl ondergedompelde gisting plaatsvindt onder een hoog watergeh alte.
