По признаку целевого продукта процесса ферментация может быть следующих типов:
1. ферментация, в которой целевым продуктом является сама биомасса микроорганизмов; именно такие процессы часто обозначают словами «культивирование», «выращивание»;
2. целевым продуктом является не сама биомасса, а продукты метаболизма – внеклеточные или внутриклеточные; такие процессы часто называют процессами биосинтеза;
3. задачей ферментации является утилизация определенных компонентов исходной среды; к таким процессам относятся биоокисление, метановое брожение, биокомпостирование и биодеградация.

Исходную среду в процессах ферментации или ее основной компонент часто обозначают словом «субстрат».

По основной фазе, в которой протекает процесс ферментации, различаются:
1) поверхностная (твердофазная) ферментация (культивирование на агаровых средах, на зерне, производство сыра и колбас, биокомпостирование и др.);
2) глубинная (жидкофазная) ферментация, где биомасса микроорганизмов суспендирована в жидкой питательной среде, через которую при необходимости продувается воздух или другие газы;
3) газофазная ферментация, в которой процесс протекает на твердом носителе, где закрепляются микроорганизмы, но сами частицы носителя взвешены в потоке газа, насыщенном аэрозолем питательной среды. Надо сказать, что подобный способ ферментации используется довольно редко, в основном при очистке газов от вредных и одорирующих примесей.

По отношению к кислороду различают аэробную, анаэробную и факультативно-анаэробную ферментацию по аналогии с классификацией самих микроорганизмов.

По отношению к свету – с ветовая (фототрофная) и тем новая (хемотрофная) ферментация.

По степени защищенности от посторонней микрофлоры – асептическая, условно асептическая и неасептическая ферментация. Иногда асептическую ферментацию называют стерильной, что неверно: в среде есть целевые микроорганизмы, но нет чужеродных.

В условно асептической ферментации допускается некоторый уровень попадания посторонней микрофлоры, которая способна сосуществовать с основной или по содержанию не превышает определенного предела.

По числу видов микроорганизмов различают ферментации на основе монокультуры (или чистой культуры) и смешанное культивирование, в котором осуществляется совместное развитие ассоциации двух или более культур.

По способу организации процессы ферментации могут быть:
1. периодические;
2. непрерывные;
3. многоциклические;
4. отъемно-доливные;
5. периодические с подпиткой субстрата;
6. полунепрерывные с подпиткой субстрата.

Все эти виды ферментации (по способу их организации) легко идентифицировать по способу загрузки сырья и выгрузки продукта.

В периодических процессах загрузка сырья и посевного материала в аппарат производится единовременно, затем в аппарате в течение определенного времени идет процесс, а после его завершения полученная ферментационная жидкость выгружается из аппарата. На рис. 4.1 представлен график изменения объема среды в аппарате во времени при периодической ферментации.

Рис. 4.1. Изменение объема жидкости во времени при периодическом способе ферментации:
t₀ – время подготовки аппарата; t_κ – время завершения ферментации; V – объем среды в аппарате

В непрерывных процессах загрузка и выгрузка среды протекают непрерывно и одновременно, причем скорость подачи в аппарат свежей питательной среды равна скорости отбора из аппарата ферментационной жидкости. В итоге объем среды в аппарате сохраняется постоянным в течение длительного времени (рис. 4.2), теоретически –бесконечно, а практически – до какой-нибудь неполадки.

Рис. 4.2. Зависимость объема жидкости от времени при непрерывной ферментации

Многоциклические процессы в основном напоминают периодические, но при выгрузке в аппарате оставляется часть ферментационной жидкости, которая служит посевным материалом для следующей ферментации (цикла), и только после этого добавляется свежая питательная среда (рис. 4.3). Такая организация процесса позволяет обойтись без специальной стадии приготовления посевного материала.

Рис. 4.3. Изменение объема жидкости во времени при многоциклической ферментации. Стрелки вниз указывают загрузку свежей среды, а стрелки вверх – разгрузку аппарата

В отъемно-доливных процессах ферментация в промежутках между загрузкой и разгрузкой аппарата протекает как периодическая, но после некоторого времени, определяемого по состоянию процесса, часть ферментационной среды выгружают и заменяют свежей средой (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Изменение объема жидкости во времени в отъемно-доливном процессе ферментации. Стрелки указывают момент загрузки свежей среды

В сравнении с многоциклическим процессом здесь меньше отбираемая часть жидкости, но зато и интервалы между отборами меньше и число отборов гораздо больше. Процесс при таких частых отборах и добавлениях среды протекает по-другому, чем в строго периодическом процессе, и часто имеет лучшие характеристики, а не только обеспечивает экономию на посевном материале.

В периодическом процессе с подпиткой субстрата часть среды загружается в начале ферментации, а другая часть добавляется непрерывно по мере протекания процесса (рис. 4.5). Естественным завершением процесса является переполнение аппарата, поэтому необходимо переходить на строго периодический процесс с максимальным объемом среды и быстро завершать его.

Рис. 4.5. Изменение объема жидкости во времени в периодическом процессе с подпиткой субстрата. Стрелка указывает начало подпитки

Полунепрерывные процессы с подпиткой субстрата являются сочетанием отъемно-доливных и подпиточных (рис. 4.6). В рассмотренном процессе с подпиткой после достижения определенного состояния происходит отбор части ферментационной жидкости из аппарата, а затем постепенное добавление субстрата до нового заполнения аппарата.

Рис. 4.6. Изменение объема жидкости во времени в полунепрерывном процессе с подпиткой субстрата. Стрелками вниз указаны моменты отбора части жидкости из аппарата

В результате удается снять с одного аппарата во много раз больше культуральной жидкости, да и процесс при этом протекает значительно интенсивнее.

Следует отметить, что во всех случаях здесь имеется в виду основной материальный поток жидкости. Воздух, например, для аэробной ферментации добавляется непрерывно даже и в периодических процессах, то же часто бывает при добавлении щелочи для регулирования величины рН или жидкого пеногасителя.