Fermentācijas sistēmas darba princips galvenokārt ietver mikroorganismu vielmaiņas aktivitātes īpašos apstākļos, un substrāts tiek pārveidots par noderīgiem produktiem, izmantojot fermentu katalīzi. Fermentācijas sistēmu var iedalīt divās kategorijās: aerobā fermentācija un anaerobā fermentācija. Konkrētie darba principi ir šādi:
Aerobā fermentācija: pietiekama skābekļa stāvoklī mikroorganismi pilnībā oksidē substrātu caur aerobo elpošanu, lai iegūtu oglekļa dioksīdu un ūdeni, un izdalītu lielu enerģijas daudzumu. Piemēram, rauga elpošana aerobos apstākļos, glikozes pārvēršana oglekļa dioksīdā un ūdenī un enerģijas atbrīvošana.
Anaerobā fermentācija: anaerobos vai hipoksiskos apstākļos mikroorganismi daļēji oksidē substrātu caur anaerobo elpošanu, lai ražotu tādus produktus kā pienskābe, spirti un gāzes, ko pievieno neliels enerģijas daudzums. Piemēram, raugs veic alkohola fermentāciju anaerobos apstākļos, lai glikozes pārveidotu alkohola un oglekļa dioksīdā.
Specifiski fermentācijas sistēmu piemēri
Fermentācijas sistēmas tiek plaši izmantotas rūpniecības ražošanā, piemēram:
Alkohola ražošana: Cukura vielas tiek pārveidotas par alkoholu, izmantojot rauga anaerobu fermentāciju.
Laktīnskābes ražošana: cukura vielas tiek pārveidotas par pienskābi, fermentējot pienskābes baktērijas.
Atibiotiku ražošana: dažādas antibiotikas tiek ražotas, fermentējot specifiskus mikroorganismus.
Pārtikas apstrāde: raudzētu pārtikas produktu, piemēram, jogurta un kimchi, ražošana.
