Ферментация является одним из наиболее распространенных процессов, проводимых как на внутреннем, так и на промышленном уровнях. Вы, возможно, сталкивались с этим или использовали его раньше, но вы когда -нибудь задумывались о науке, стоящей за этим процессом? Как насчет различных видов ферментации, которые делают его таким мощным методом для производства такого восхитительного пива, кимчи и сыра?
Есть несколько видов ферментации, которые во многом различаются, включая оборудование, науку и бактерии.
В этой статье мы собираемся подробно объяснить 8 основных типов ферментации и их роли в различных секторах. Если вы хотите сделать ферментацию частью своей повседневной жизни или включить ее в качестве промышленного процесса, это руководство для вас.
Что такое ферментация?
Ферментация первоначально использовалась много веков назад в пищевой промышленности, в основном для сохранения продуктов питания и производства алкогольных напитков и других угощений. Это анаэробный научный процесс, посредством которого микроорганизмы, такие как дрожжи и бактерии, разлагают органические субстраты, такие как углеводы на более простые соединения. Это приводит к формированию энергии в форме аденозин -трифосфата (АТФ).
Наука, стоящая за ферментацией
Чтобы инициировать ферментацию, вы должны ввести микроорганизмы, такие как бактерии или дрожжи, в вещества
содержащий сахар. Микроорганизмы привлекают сахар, поэтому они переваривают его, ломаясь до
производить спирт, кислоты и углекислый газ.
Когда дело доходит до производства вина и пива, дрожжи вводятся в смесь воды и винограда или солодового зерна. В этом процессе дрожжи бросают виноград или патроны зерна в спирт и углекислый газ. Углеродный диоксид придает пиво и вино их характерную игривую природу, похожую на газированные напитки.
Среди основных соображений во время ферментации – температура и уровень кислорода. Вы должны контролировать
Они внимательно на протяжении всего процесса для обеспечения эффективности. Если температура слишком высока или слишком низкая, микроорганизмы могут не выполнять свои роли должным образом. Точно так же введение большого количества кислорода в процесс препятствует его эффективности. Это связано с тем, что организмы могут сосредоточиться на употреблении всего кислорода вместо производства желаемых конечных продуктов.
Полная ферментация может занять от нескольких дней до нескольких недель. Поэтому вы должны быть терпеливыми и избегать спешки процесса.
типам ферментации
Окончательный конечный продукт ферментации – это еда и напитки с повышенной питательной ценностью, более богатым вкусом,
с неотразимым ароматом. Тем не менее, существуют различные типы ферментации, каждый из которых имеет свои собственные характеристики, использование и результаты. Ниже приведены основные типы этого важнейшего процесса.
1. ферментация молочной кислоты
Ферментация молочной кислоты в основном происходит у животных и в различных бактериях. Например, вы когда -нибудь
Вы когда -нибудь задумывались, как вашему организму удается производить достаточное количество энергии, даже если вам не хватает достаточно кислорода во время напряженных упражнений? Это через ферментацию молочной кислоты.
Этот тип ферментации влечет за собой разрушение сахарозы, фруктозы и других сахаров в молочную кислоту в отсутствие кислорода. В то время как молочная кислота может вызывать мышечную усталость после тренировки или во время тяжелой работы, она также имеет множество преимуществ. Например, молочная кислота используется вне организма человека в сохранении йогурта и квашеной капусты. Это также важный ингредиент в производстве ферментированных продуктов, таких как кефир и несколько видов сыра.
В микроорганизмах, которые выполняют этот тип ферментации, это средство производства энергии, в которой они нуждаются в
их метаболизм. Более того, синтезируя молочную кислоту, они уменьшают рН окружающей среды, делая его достаточно кислотным для предотвращения роста конкурирующих бактерий.
Ферментация молочной кислоты является чрезвычайно популярным выбором для коммерческого использования. Это может быть объяснено его ролью в производстве ферментированных напитков и деликатесов, таких как кимчи, хлеб закваски, квашеная капуста, йогурт и сыр.
2. Ферментация алкоголя
Дрожжи и бактерии играют решающую роль в ферментации. Когда они распадают сахар, чтобы высвобождать углерод
углекислый газ и этанол, этот процесс известен как алкогольная ферментация и происходит в двух простых шагах.
Во -первых, микроорганизмы превращают либо глюкозу, либо фруктозу в две молекулы пирувата. Затем молекулы пирувата, посредством действия алкогольной дегидрогеназы, превращают эти молекулы в этанол и углекислый газ.
Ферментация алкоголя происходит в цитоплазме и может быть усилена, введя агента, известного как Saccharomyces cerevisiae. Это виды дрожжей, который доминирует во время сока и ферментации фруктов.
Более того, ферментация алкоголя начинается из -за селективного осознания, что позволяет ему лучше всего работать в анаэробных условиях. Конечными продуктами ферментации алкоголя являются этанол и углекислый газ. После этого процесса клетки микроорганизмов дифференцируют эти конечные продукты из их тела вместе с другими подпродуктами, такими как сложные эфиры, сукциновая кислота, диацетил и уксусная кислота.
3. Ферментация уксусной кислоты
Ферментация уксусной кислоты является еще одним распространенным типом ферментации, который классифицируется в анаэробной категории. В основном он включает в себя сложный процесс, в котором крахмал, зерна и фрукты естественным образом бродят в кислый уксус и другие приправ.
Бактерии уксусной кислоты (AAB), группа грамотрицательных бактерий, являются основными игроками в этом типе ферментации. Они исключительно окисляют сахар или этанол во время ферментации, образуя уксусную кислоту. Эти бактерии в основном содержатся в кислых, сладких или алкогольных условиях, таких как цветы, фрукты и ферментированные напитки.
Учитывая правильное количество кислорода, AAB может эффективно производить уксус из алкоголя. И хотя они считаются организмами порчи, они также играют решающую роль в производстве продуктов, таких как чайный и какао -порошок.
Будь то полученные с помощью методов погруженного или поверхностного ферментации, уксус должен содержать от 5 до 18% уксусной кислоты, достаточно, чтобы сбалансировать ароматы и улучшить вкус различных блюд. Более того, благодаря его кислым свойствам уксус, продуцируемый с помощью ферментации уксусной кислоты, также используется в качестве естественного варианта в мариновании. Это создает вредную среду для вредных бактерий для сохранения пищевых продуктов, таких как морковь, цветная капуста, персики и лук.
Другие применения уксусной кислоты включают в себя приготовление духов, обработку наружных ушных инфекций, вызванных грибом, и в качестве связующего агента в резиновой промышленности.
4. Ферментация пропионовой кислоты
Большинство людей знают пропионовую кислоту как жидкость с неприятным запахом, напоминающим запах тела. Тем не менее, это также является основным ингредиентом в крупномасштабном производстве швейцарского сыра.
Как и в стандартных процессах ферментации, ферментация пропионовой кислоты включает в себя воздействие бактерий на сахариды, такие как глюкоза, которые они разбивают на пируват с помощью гликолиза. При нескольких шагах восстановления в цикле деревянного ввода пируват затем разбивается на пропионовую кислоту. Помимо пропионовой кислоты, другие конечные продукты этого типа ферментации включают диоксид углерода, сукциновую кислоту и уксусную кислоту.
Хотя ферментация пропионовой кислоты не так экономически эффективна, ученые изучили альтернативные варианты, такие как полагаться на микробы для производства пропионовой кислоты на коммерческом смысле.
Пропионовая кислота обладает способностью ингибировать грибковой и бактериальный рост. Поэтому, помимо использования в производстве швейцарского сыра из -за его уникального вкуса, он является одним из лучших консервантов в индустрии производства продуктов питания.
5. Ферментация бутирической кислоты
Подобно пропионовой кислоте, биографическая кислота представляет собой карбоновую кислоту, содержащуюся в природных источниках, таких как ферментированные продукты, масло и сыр. Ферментация биологической кислоты включает в себя различные микроорганизмы, разрушающие эти природные соединения на бутирную кислоту.
Среди ключевых оркестров этого типа ферментации – Clostridium, который в основном находится в кишечнике животных и почве. Эти бактерии адаптировались к жизни в различных местах обитания и содержит уникальную способность разрушать даже самые сложные органические соединения для производства массовой кислоты.
Во время процесса ферментации Clostridium разбивает органические вещества, такие как масло в аминокислоты и простые сахары. Это первый и самый важный шаг, так как он прокладывает путь для более оптимизированного процесса. Микроорганизмы регулируют последующие реакции, чтобы в конечном итоге образовать массовую кислоту.
Некоторые из условий, необходимых для ферментации биотерийной кислоты, включают в себя;
● Анаэробная обстановка – Основная среда без кислорода имеет решающее значение. Известно, что кислород ингибирует рост и активность микроорганизмов, что делает их неспособными выполнять свою роль в процессе ферментации.
● Диапазон pH – микроорганизмы, которые облегчают ферментацию бутирической кислоты, требуют определенного pH для их процветания. Обычно это от 5,5 до 7,5. Чтобы регулировать этот pH, вы можете рассмотреть возможность использования специализированных ферментационных камер.
● Температура – Рекомендуемая температура для ферментации биологической кислоты составляет от 30 до 40 градусов по Цельсию. Все, что выше, может привести к некачественным конечным продуктам.
Помимо хорошо задокументированных преимуществ для здоровья, ферментация массовой кислоты также имеет решающее значение для экологической устойчивости, поскольку она превращает органические отходы в биотерийную кислоту.
6. Твердовое ферментация
Ферментация твердого состояния – это процесс ферментации, который влечет за собой выращивание микробов без свободной воды. Это единственный в своем роде ферментацию, который использует твердую среду, в отличие от большинства типов ферментации, которые встречаются в жидкости.
Наиболее часто используемые субстраты для процесса твердотельной ферментации включают зерна, соломинку, опилки и пшеничные отруби. Большинство из них являются легко доступными и нерастворимыми материалами, но они содержат постоянный источник питательных веществ для роста микроорганизмов, что имеет решающее значение для любого процесса ферментации.
В ферментации твердого состояния микробиологические компоненты поставляются в форме отдельных культур или коренных микроорганизмов. В то время как бактерии и дрожжи также являются возможными требованиями, они могут потребовать больше жидкости для эффективного выполнения своей роли, чтобы они могли производить более низкие и низкие качества. Вот некоторые из шагов, связанных с такого типа ферментации:
● Обработка сырья химически или механически, чтобы уменьшить их размер и подвергать питательные вещества для более легких реакций.
● Субстраты, такие как белки, гидролизуются, и продукты гидролиза ферментируются.
● Разделение и очистка конечных продуктов.
Ферментация твердого состояния не существует долго, но, как было доказано, является эффективным в производстве микробных продуктов, таких как топливо, продукты питания и медицинские продукты. Это тип промышленной ферментации, которая играет решающую роль в различных биопроцесках, высвобождая наименьшее возможное количество отходов в окружающую среду.
7. Пакет Ферментация
Иногда микробные клетки растут и умножаются перед конвертацией сырых субстратов, таких как углеводы в готовые продукты, такие как углекислый газ и этанол. Этот процесс ферментации проводится в ферментере с перемешиванием резервуара, что делает его закрытой культурой.
Этот тип ферментации включает в себя микробные клетки, ферментирующие сырье в желаемые результаты в течение определенного периода и установленных условий. Эти условия определяются в соответствии с различными факторами, в том числе;
● Условия окружающей среды, такие как температура и рН
● Типы сырья, которые вы рассматриваете.
● Желаемые конечные продукты
Во время партийной ферментации клетки микроорганизмов подвергаются постоянному умножению и росту. Это увеличивает вовлеченные микроорганизмы и облегчает ферментацию в течение определенного периода времени, пока они полностью исчерпают питательные вещества.
В ферментере с перемешиванием резервуара аэратор регулирует количество кислорода, попадающих в ферментационные камеры. Температура также должна быть устойчивой, а антипооружные агенты должны быть в отставке, чтобы сломать пену, когда она будет сформирована внутри биореактора.
Настройка пакетной ферментации легко установить и запустить. Кроме того, из -за своей закрытой системы он оставляет почти нулевые шансы на загрязнение.
8. Смешанная кислотная ферментация
Ферментация смешанной кислоты отличается от всех других процессов ферментации. Как следует из названия, он использует возможности определенных типов микроорганизмов для получения конечного продукта комбинаций органических кислот. В этом случае глюкоза обычно является основным сырью, а продукты могут варьироваться от молочной кислоты, уксусной кислоты и муравьиной кислоты.
Основным игроком в этом процессе ферментации является Escherichia coli, бактерии, в основном встречающиеся в кишечнике здоровых людей и животных. Вот пошаговое руководство по процессу.
● Бактерии берут глюкозу из окружающей среды. Если это процесс закрытого ферментации, микроорганизмы разбивают сахар из предоставленных источников.
● Благодаря ряду реакций клетки бактерий разбивают глюкозу в пируват с помощью гликолиза.
● Затем пируват подвергается дополнительным ферментативным реакциям, чтобы получить диапазон натуральных кислот.
● Затем клетки высвобождают кислоты и другие побочные продукты, такие как углекислый газ и этанол в окружающую среду. Эти конечные продукты занимаются живыми организмами для различных целей.
На протяжении всего процесса микроорганизмы высвобождают энергию в форме аденозин трифосфат.
Смешанная кислотная ферментация является одним из самых универсальных типов ферментации. Следовательно, он используется для различных целей в пищевой промышленности, включая производство уксуса, квашеной капусты, йогурта и соленых огурцов.
Еда на вынос
Ферментация – это просто биохимический процесс, который включает в себя разрушение углеводов и извлечение из них энергии, в отсутствие кислорода. Есть много типов ферментации, и понимание их всех имеет решающее значение. Каждый тип ферментации имеет различные применения, преимущества и недостатки, поэтому понимание различий между этими типами позволит вам выбрать правильный процесс ферментации для удовлетворения ваших потребностей.
Bailun Technology на помощь!
Вы хотите исследовать или коммерциализировать ферментацию? Тогда ты в нужном месте. В технологии Bailun мы предоставляем вам универсальное и высококачественное ферментационное оборудование, начиная от простых ферментеров воздушных перевозок до более сложного 100-литрового союза ферментера из нержавеющей стали.
И не только это, у нас есть дополнительные льготы, такие как своевременные поставки и установки для всех ваших потребностей ферментера. Более того, у нас есть многочисленные ресурсы, начиная от информативных руководств до новостей о тенденциях, чтобы держать вас в курсе. Обратитесь к нам сегодня и повысите свое производство с помощью наших продуктов и услуг в линейке!
Мета Описание: Узнайте больше о 8 основных типах ферментации, их процессах и их использовании в различных секторах.
