Cultures immergées ou sur milieu solide ? Cellules libres ou immobilisées ?

1.1 Fermentations immergées en milieu liquide = Submerged Liquid fermentations = SLF

Très souvent on parle tout simplement de cultures en milieu liquide ou de fermentations en milieu liquide. On trouve aussi le terme de fermentations en mode submergé (anglicisme).

Les cellules peuvent y être en libre culture (cellules bactériennes isolées, filaments de moisissures ...) où immobilisées sur des particules support immergées dans le milieu liquide.

SLF

1.2 Fermentations en conditions de milieux solides = Solid State Fermentations = SSF

Les micro-organismes cultivent sur des particules solides humides selon des modalités qui font que les espaces entre les particules forment une phase gazeuse continue alors que l'eau liquide y est discontinue.

SSF

Dans les chapitres 3, 4, 5 et 6 (menu à droite), on verra quelques types classiques de bioréacteurs. L'imagination des concepteurs étant très très grande, aucune exhaustivité n'est à attendre !

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1.3 SLF versus SSF en un tableau

Critères

SLF

SSF

Micro-organismes

Répartition homogène facile à assurer

Homogénéisation de répartition très difficile à assurer

Milieux, substrats

Solubles ou très très fines suspensions

Matières premières souvent (pas toujours !) coûteuses

Valorisation simple de déchets agricoles et agroalimentaires

Souvent peu couteux

Aw Activité de l’eau

Très adapté aux demandes d’Aw élevées (bactéries classiques)

Possibilité de travailler facilement avecd es Aw faibles (et teneurs en eau) compatibles avec les seuls champignons filamenteux et incompatibles avec la quasi-totalité des bactéries

Température

Homogénéisation et régulation faciles

Homogénéisation très difficile à assurer (pour les gros fermenteurs, il s'agira de refroidir et c'est moins facile d'évacuer la chaleur produite par le métabolisme en SSF qu'en SLF)

pH

Homogénéisation et régulation faciles

Variations entre surface et profondeur des particules substrats !!

Apport d’oxygène (OTR)

Par transfert bulles de gaz injectées milieu liquide

Limitant aux hautes densités cellulaires

O2 de l’air injecté librement accessible en surface des solides mais pas dans leur profondeur

Production de déchets

Volumes liquides importants difficiles à traiter ou valoriser

Masses solides valorisables

Besoins en énergie

Important (refroidissement, transfert d’oxygène)

En général, plus faible qu’en SLF

Stérilisation

Presque toujours indispensable (pas toujours !)

Procédés bien maitrisés

Souvent non nécessaire (simple prétraitement

semi-stérile) pour les champignons filamenteux

Investissement financier

Important

Plus faible qu’en SLF

Types de productions

Multiples

Productions avec champignons filamenteux produisant difficilement ou pas en culture submergée et/ou posant des problèmes de viscosité/cisaillement liés au mycelium

Contrôle d’événements de type sporulation (rapport C/N)

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