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.
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.
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 !
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) |