Η βασική διαφορά μεταξύ της ζύμωσης σε στερεά κατάσταση και της βυθισμένης ζύμωσης είναι ότι η ζύμωση σε στερεά κατάσταση περιλαμβάνει την καλλιέργεια μικροοργανισμών σε στερεό υπόστρωμα με χαμηλή περιεκτικότητα σε υγρασία, ενώ η βυθισμένη ζύμωση περιλαμβάνει την καλλιέργεια μικροοργανισμών σε υγρό μέσο που έχει περισσότερο από 95% περιεκτικότητα σε νερό.
Οι μικροοργανισμοί είναι ωφέλιμοι σε διάφορους τύπους βιομηχανιών. Τα βακτήρια και οι μύκητες έχουν ιδιαίτερα μεγάλη ποικιλία εφαρμογών στις βιομηχανίες. Οι μικροοργανισμοί θα πρέπει να αναπτύσσονται σε μεγάλη κλίμακα κατά τη διαδικασία της βιομηχανικής ζύμωσης για την εξαγωγή των απαραίτητων προϊόντων που προκύπτουν από τον μικροβιακό μεταβολισμό. Η ζύμωση στερεάς κατάστασης και η βυθισμένη ζύμωση είναι δύο κύριοι τύποι ζύμωσης που βοηθούν στη βιομηχανική παραγωγή ενζύμων. Στη ζύμωση σε στερεά κατάσταση, η ζύμωση λαμβάνει χώρα από μικροοργανισμούς που αναπτύσσονται σε ένα στερεό υπόστρωμα, ενώ στη βυθισμένη ζύμωση, η ζύμωση λαμβάνει χώρα από μικροοργανισμούς που αναπτύσσονται σε υγρό μέσο. Κάθε μέθοδος έχει πλεονεκτήματα αλλά και μειονεκτήματα.
Τι είναι η ζύμωση στερεάς κατάστασης;
Η ζύμωση σε στερεά κατάσταση είναι ένας τύπος ζύμωσης που χρησιμοποιείται στην παραγωγή ενζύμων. Όπως υποδηλώνει το όνομα, η ζύμωση λαμβάνει χώρα από μικροοργανισμούς που αναπτύσσονται σε στερεά επιφάνεια ή στερεό υπόστρωμα που έχει πολύ χαμηλή περιεκτικότητα σε υγρασία. Ένα μόνο αδιάλυτο υπόστρωμα παρέχει θρεπτικά συστατικά όπως άνθρακα, άζωτο κ.λπ., για την ανάπτυξη μικροβίων. Οι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται προσκολλημένοι στο στερεό υπόστρωμα. Η ζύμωση σε στερεά κατάσταση χρησιμοποιεί συχνά σύνθετα και ετερογενή προϊόντα της γεωργίας ή υποπροϊόντα αγροτοβιομηχανιών όπως φλοιός ρυζιού, πίτουρο σιταριού, πολτός ζαχαρότευτλων, αλεύρι σίτου και καλαμποκιού κ.λπ. Ως εκ τούτου, τα υποστρώματα είναι φθηνότερα και άμεσα διαθέσιμα.
Επιπλέον, οι νηματώδεις μύκητες είναι οι ιδανικοί μικροοργανισμοί για ζύμωση σε στερεά κατάσταση. Επίσης, βακτήρια, μαγιά και άλλοι μύκητες μπορούν επίσης να αναπτυχθούν σε στερεά υποστρώματα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ζύμωση σε στερεά κατάσταση.
Εικόνα 01: Ζύμωση στερεάς κατάστασης
Πλεονεκτήματα της ζύμωσης σε στερεά κατάσταση
Παρόμοια με άλλες διαδικασίες ζύμωσης, η ζύμωση σε στερεά κατάσταση έχει επίσης πολλά πλεονεκτήματα όπως αναφέρονται παρακάτω.
- Το μέσο είναι απλό, εύκολα διαθέσιμο και φθηνό
- Τα υποστρώματα χρειάζονται λιγότερη προεπεξεργασία σε σύγκριση με τα υγρά μέσα
- Οι μολύνσεις είναι περιορισμένες καθώς η περιεκτικότητα σε υγρασία είναι χαμηλή
- Ο εξαναγκασμένος αερισμός είναι συχνά ευκολότερος
- Απλοποιημένη και ελαχιστοποιημένη κατάντη διαδικασία και διάθεση απορριμμάτων
- Απλός εξοπλισμός ζύμωσης
- Υψηλή ογκομετρική παραγωγικότητα
Αν και η ζύμωση σε στερεά κατάσταση παρέχει πολλά πλεονεκτήματα, έχει επίσης αρκετά μειονεκτήματα, όπως αναφέρονται παρακάτω.
Μειονεκτήματα της ζύμωσης σε στερεά κατάσταση
- Το χαμηλό επίπεδο υγρασίας μπορεί να περιορίσει την ανάπτυξη μικροοργανισμών
- Η αφαίρεση της μεταβολικής θερμότητας είναι ένα πρόβλημα σε ζυμώσεις μεγάλης κλίμακας σε στερεά κατάσταση
- Δυσκολίες στην παρακολούθηση των παραμέτρων της διαδικασίας
Τι είναι η βυθισμένη ζύμωση;
Η βυθισμένη ζύμωση είναι μια άλλη μέθοδος ζύμωσης που χρησιμοποιούμε στη βιομηχανική παραγωγή ενζύμων. Επιπλέον, χρειάζεται ένα δοχείο ασηπτικής ζύμωσης μεγάλης κλίμακας που μπορεί να παρέχει ένα ελεγχόμενο περιβάλλον που αποτελείται από βέλτιστη θερμοκρασία, pH, βαθμό ανάδευσης, συγκέντρωση οξυγόνου κ.λπ., για τους αναπτυσσόμενους μικροοργανισμούς. Η βυθισμένη ζύμωση λαμβάνει χώρα σε υγρό μέσο όπου υπάρχουν μικροοργανισμοί. Έτσι, η περιεκτικότητα σε νερό είναι υψηλή και όλα τα θρεπτικά συστατικά υπάρχουν στο υγρό μέσο για την ανάπτυξη μικροοργανισμών. Το πιο σημαντικό, τα θρεπτικά συστατικά είναι ομοιόμορφα διαθέσιμα σε όλο το μέσο για μικροοργανισμούς σε βυθισμένη ζύμωση. Η ανάδευση διευκολύνει την ομοιόμορφη κατανομή των θρεπτικών ουσιών και των μικροβιακών κυττάρων.
Εικόνα 02: Βυθισμένη ζύμωση
Παρόμοια με τη ζύμωση σε στερεά κατάσταση, η βυθισμένη ζύμωση έχει επίσης πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα όπως αναφέρονται παρακάτω.
Πλεονεκτήματα
- Ευκολία μέτρησης παραμέτρων διαδικασίας
- Ομοιόμορφη κατανομή θρεπτικών ουσιών και μικροοργανισμών
- Ικανότητα ελέγχου των συνθηκών ανάπτυξης
- Διαθεσιμότητα υψηλής περιεκτικότητας σε νερό για την ανάπτυξη μικροβίων
Μειονεκτήματα
- Χρήση ακριβών μέσων και ακριβού εξοπλισμού
- Πολύπλοκη και δαπανηρή κατάντη διαδικασία και δυσκολία στη διάθεση των απορριμμάτων
- Υψηλή κατανάλωση ενέργειας
Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ της ζύμωσης σε στερεά κατάσταση και της βυθισμένης ζύμωσης;
- Η ζύμωση σε στερεά κατάσταση και η βυθισμένη ζύμωση είναι δύο τύποι κοινών ζυμώσεων στην παραγωγή ενζύμων.
- Επιπλέον, οι μικροοργανισμοί πραγματοποιούν και τις δύο διαδικασίες.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της ζύμωσης στερεάς κατάστασης και της βυθισμένης ζύμωσης;
Τα μικρόβια αναπτύσσονται σε στερεά επιφάνεια σε ζύμωση στερεάς κατάστασης ενώ τα μικρόβια αναπτύσσονται σε υγρό μέσο σε βυθισμένη ζύμωση. Έτσι, αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ της ζύμωσης σε στερεά κατάσταση και της βυθισμένης ζύμωσης.
Το παρακάτω infographic συνοψίζει τη διαφορά μεταξύ ζύμωσης σε στερεά κατάσταση και βυθισμένης ζύμωσης.
Σύνοψη – Ζύμωση στερεάς κατάστασης εναντίον βυθισμένης ζύμωσης
Η ζύμωση σε στερεά κατάσταση χρησιμοποιεί ένα στερεό υπόστρωμα για την ανάπτυξη μικροοργανισμών ενώ η βυθισμένη ζύμωση χρησιμοποιεί ένα υγρό μέσο για την ανάπτυξη μικροοργανισμών. Έτσι, αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ της ζύμωσης στερεάς κατάστασης και της βυθισμένης ζύμωσης. Η ζύμωση σε στερεά κατάσταση λαμβάνει χώρα σε χαμηλό επίπεδο υγρασίας ενώ η βυθισμένη ζύμωση λαμβάνει χώρα υπό υψηλή περιεκτικότητα σε νερό.
