Avainero kiinteän olomuodon fermentaation ja upotetun käymisen välillä on se, että kiinteässä tilassa tapahtuvassa käymisessä viljellään mikro-organismeja kiinteällä alustalla, jonka kosteuspitoisuus on alhainen, kun taas upotettu käyminen sisältää mikro-organismien viljelyn nestemäisessä väliaineessa, jossa on enemmän kuin 95 % vesipitoisuus.
Mikro-organismit ovat hyödyllisiä eri tyyppisillä teollisuudenaloilla. Erityisesti bakteereilla ja sienillä on laaja valikoima sovelluksia teollisuudessa. Mikro-organismeja tulisi kasvattaa suuressa mittakaavassa teollisen käymisprosessin aikana tarvittavien mikrobien aineenvaihdunnan tuloksena saatavien tuotteiden uuttamiseksi. Kiinteäkäyminen ja upotettu käyminen ovat kaksi pääasiallista käymistyyppiä, jotka auttavat tuottamaan entsyymejä teollisesti. Kiinteässä tilassa fermentaatiossa käyminen tapahtuu mikro-organismeilla, jotka on kasvatettu kiinteällä substraatilla, kun taas vedenalaisessa fermentaatiossa käyminen tapahtuu mikro-organismeilla, joita kasvatetaan nestemäisessä alustassa. Jokaisella menetelmällä on sekä etuja että haittoja.
Mitä on solid State Fermentation?
Kiinteän olomuodon käyminen on eräänlainen fermentaatio, jota käytetään entsyymituotannossa. Kuten nimestä voi päätellä, käyminen tapahtuu mikro-organismien toimesta, jotka ovat kasvaneet kiinteällä pinnalla tai kiinteällä alustalla, jonka kosteuspitoisuus on erittäin alhainen. Yksi liukenematon substraatti tarjoaa ravinteita, kuten hiiltä, typpeä jne., mikrobien kasvattamiseen. Mikro-organismit kasvavat kiinnittyneenä kiinteään alustaan. Kiinteässä tilassa käymisessä käytetään usein maatalouden yhdistelmä- ja heterogeenisia tuotteita tai maatalousteollisuuden sivutuotteita, kuten riisinkuoria, vehnäleseitä, sokerijuurikasmassaa, vehnä- ja maissijauhoja jne. Tästä syystä substraatit ovat halvempia ja helposti saatavilla.
Lisäksi rihmasienet ovat ihanteellisia mikro-organismeja kiinteän olomuodon käymiseen. Myös bakteerit, hiiva ja muut sienet voivat kasvaa myös kiinteillä substraateilla, ja niitä voidaan käyttää kiinteässä olomuodossa käymisessä.
Kuva 01: Solid State Fermentation
Soliid State Fermentation edut
Samoin kuin muut käymisprosessit, kiinteässä olomuodossa käymisellä on myös monia alla lueteltuja etuja.
- Media on yksinkertainen, helposti saatavilla ja edullinen
- Substraatit tarvitsevat vähemmän esikäsittelyä verrattuna nestemäisiin väliaineisiin
- Saastumista on rajoitettu, koska kosteuspitoisuus on alhainen
- Pakkoilmastus on usein helpompaa
- Yksinkertaistettu ja minimoitu jatkoprosessi ja jätteiden hävittäminen
- Yksinkertaiset käymislaitteet
- Suuri volyymituottavuus
Vaikka kiinteässä olomuodossa käyminen tarjoaa monia etuja, sillä on myös useita haittoja, jotka on lueteltu alla.
Soliid State Fermentation -haitat
- Matala kosteustaso voi rajoittaa mikro-organismien kasvua
- Aineenvaihduntalämmön poistaminen on ongelma laajamittaisissa kiinteässä olomuodossa käymisissä
- Vaikeudet prosessiparametrien valvonnassa
Mitä on upotettu käyminen?
Upotettu käyminen on toinen käymismenetelmä, jota käytämme teollisessa entsyymituotannossa. Lisäksi se tarvitsee suuren mittakaavan aseptisen käymisastian, joka voi tarjota valvotun ympäristön, joka koostuu optimaalisesta lämpötilasta, pH:sta, sekoitusasteesta, happipitoisuudesta jne., kasvaville mikro-organismeille. Upotettu käyminen tapahtuu nestemäisessä väliaineessa, jossa on mikro-organismeja. Siten vesipitoisuus on korkea ja kaikki ravinteet ovat läsnä nestemäisessä väliaineessa mikro-organismien kasvua varten. Mikä tärkeintä, ravinteet ovat tasaisesti saatavilla kaikkialla elatusaineessa mikro-organismeille upotetussa fermentaatiossa. Sekoitus helpottaa ravinteiden ja mikrobisolujen tasaista jakautumista.
Kuva 02: Upotettu käyminen
Samanlainen kuin kiinteässä olomuodossa käymisessä, myös upotetulla käymisellä on etuja ja haittoja, kuten alla mainitaan.
Edut
- Prosessiparametrien mittaamisen helppous
- Ravintoaineiden ja mikro-organismien tasainen jakautuminen
- Kyky hallita kasvuolosuhteita
- Korkean vesipitoisuuden saatavuus mikrobien kasvua varten
Haitat
- Kalleiden tietovälineiden ja kalliiden laitteiden käyttö
- Monimutkainen ja kallis loppuvaiheen prosessi ja jätteen hävittämisen vaikeus
- Suuri virrankulutus
Mitä yhtäläisyyksiä solid-state-fermentaation ja uppokäymisen välillä on?
- Kiinteä olomuotokäyminen ja upotettu käyminen ovat kaksi yleistä käymistyyppiä entsyymituotannossa.
- Lisäksi mikro-organismit suorittavat molemmat prosessit.
Mitä eroa on solid-state-käymisellä ja uppokäymisellä?
Mikrobit kasvavat kiinteällä pinnalla kiinteässä fermentaatiossa, kun taas mikrobit kasvavat nestemäisessä alustassa upotetussa fermentaatiossa. Joten tämä on avainero kiinteän olomuodon käymisen ja upotetun käymisen välillä.
Alla olevassa infografiikassa on yhteenveto kiinteän olomuodon käymisen ja upotetun käymisen välillä.
Yhteenveto – Kiinteän olomuodon käyminen vs. upotettu käyminen
Kiinteässä olomuodossa käymisessä käytetään kiinteää substraattia mikro-organismien kasvattamiseen, kun taas vedenalaisessa käymisessä käytetään nestemäistä alustaa mikro-organismien kasvattamiseen. Näin ollen tämä on avainero kiinteän olomuodon käymisen ja upotetun käymisen välillä. Kiinteäkäyminen tapahtuu alhaisessa kosteuspitoisuudessa, kun taas vedenalainen käyminen tapahtuu korkeassa vesipitoisuudessa.
