Diferența cheie – Loturi vs Cultură continuă
Microorganismele precum bacteriile și ciupercile sunt foarte benefice pentru diferite tipuri de industrii. Pentru uz industrial, microorganismele trebuie cultivate pe scară largă în timpul procesului de fermentație pentru a extrage produsele necesare rezultate din metabolismul microbian. Un aparat special numit fermentator industrial este utilizat pentru cultivarea și menținerea biomasei microbiene. Este un vas mare conceput pentru a oferi spațiu și cerințele necesare pentru creșterea și metabolismul microbian. Există două tipuri de culturi de fermentație industrială adoptate în mod obișnuit în industriile numite cultură discontinuă și cultură continuă. Diferența esențială dintre cultura discontinuă și cultura continuă este că cultura discontinuă este o tehnică utilizată pentru a crește microorganismele cu o disponibilitate limitată de nutrienți într-un sistem închis, în timp ce cultura continuă este o tehnică utilizată pentru a crește microorganismele în condiții optime și continue de nutrienți într-un sistem deschis. industrii.
Ce este o cultură în lot?
Cultura în loturi este o tehnică prin care se cultivă microorganisme într-un sistem închis în care sunt furnizate la început o cantitate limitată de nutrienți. Aceasta este cea mai comună tehnică adoptată în industrii pentru a face produse utile folosind microorganisme precum bacteriile și ciupercile. Microbul care crește în fermentator fermentează nutrienții. Fermentarea este un proces de descompunere a carbohidraților în alcooli și acizi de către microorganisme în condiții anoxice. În tehnica culturii discontinue, nutrienții sunt furnizați la început și microorganismul particular este inoculat în fermentator. Fermentatorul este închis și temperatura și pH-ul sunt menținute pentru creșterea microorganismelor. Microorganismul crește în interior și utilizează nutrienții furnizați și alte condiții. Cu timpul, nutrienții devin limitati și condițiile de mediu se modifică în interiorul fermentatorului. Prin urmare, creșterea microbiană prezintă patru etape distincte, cum ar fi faza de întârziere, faza log, faza staționară și faza de moarte. La sfârșitul fermentației, procesul este oprit și produsele utile sunt extrase și purificate. Fermentatorul este spălat și sterilizat înainte de a fi folosit pentru o altă cultură în lot.
Specialitatea tehnicii de cultură în loturi este că aceasta se desfășoară în cantități limitate de nutrienți și pentru o anumită perioadă de timp. Configurația fermentatorului este ușor de făcut și manevrat. Condițiile de mediu din interiorul fermentatorului variază în timp. Cu toate acestea, temperatura necesară, condițiile de pH, agitarea, presiunea etc. sunt menținute corespunzător pentru a obține formarea cu succes a produsului.
Tehnica de cultură în lot este utilizată pe scară largă pentru purificarea metaboliților secundari, cum ar fi antibioticele, pigmenții etc. Această tehnică nu este potrivită pentru producerea de metaboliți primari și produse care sunt asociate cu creșterea.
Figura 01: Cultură în loturi
Ce este o cultură continuă?
Cultura continuă este o altă tehnică prin care se cultivă microorganisme utile. Are ca scop menținerea unei culturi microbiene în continuă creștere în fază exponențială. Se poate realiza prin furnizarea continuu a nutrientilor proaspeti, eliminarea deseurilor acumulate si a produselor in acelasi ritm si mentinerea altor conditii la valori optime. Se realizează în interiorul unei camere speciale numite chemostat, așa cum se arată în figura 02. Mediul proaspăt este adăugat continuu de la un capăt, în timp ce produsele metabolice sunt extrase continuu de la celăl alt capăt al chemostatului pentru a menține volumul culturii la un nivel constant.
Cultura continuă este utilizată în industrii când este necesară extragerea metaboliților primari utili, cum ar fi aminoacizi, acizi organici etc.de la microorganisme. Metaboliții primari sunt produși la cea mai mare rată atunci când microorganismele sunt în faza lor exponențială. Prin urmare, cultura continuă urmărește întotdeauna menținerea biomasei microbiene în faza log. Se realizează prin monitorizarea continuă a procesului și controlul sistemului.
Figura 02: Cultură continuă în chemostat
Care este diferența dintre cultura în lot și cultura continuă?
Lot vs Cultură continuă |
|
| Tehnica de cultură în lot este utilizată pentru a cultiva microorganisme benefice în cantități limitate de nutrienți într-un fermentator închis pentru o anumită perioadă de timp. Creșterea microbiană în interiorul culturii lot arată o curbă tipică de creștere microbiană în care pot fi identificate patru faze distincte. | Tehnica de cultură continuă este utilizată pentru a crește microorganismele benefice la un nivel optim de nutrienți într-un sistem deschis în care nutrienții sunt adăugați continuu, iar deșeurile și produsele sunt îndepărtate în același ritm pentru a menține creșterea într-o fază exponențială. |
| Nutrienți | |
| Nutrimentele sunt furnizate o dată înainte de a începe procesul de fermentație. | Nutrimentele sunt adăugate de mai multe ori (la început și între proces). |
| Tip de sistem | |
| Cultura în loturi este un sistem închis | Cultura continuă este un sistem deschis. |
| Încheierea procesului | |
| Procesul culturii discontinue este oprit după formarea produsului. | Procesul nu este oprit deși produsul este format. Îndepărtarea continuă a produsului se face fără oprirea procesului în cultură continuă. |
| Condiții de mediu | |
| Condițiile de mediu din interiorul culturii lot nu sunt constante. | Condițiile de mediu din interiorul culturii continue sunt menținute la nivel constant. |
| Creșterea microbiană | |
| Creșterea microbiană în interiorul culturii lot urmează fazele de întârziere, log și staționare. | Creșterea microbiană este menținută la un nivel optim, care este o etapă de creștere exponențială. |
| Rata de cifra de afaceri | |
| Rata de rulare este scăzută, deoarece nutrienții și alte condiții sunt limitate în interior. | Rata de rulare este mare, deoarece nivelurile optime de nutrienți și alte condiții sunt menținute. |
| Fermentator folosit | |
| Un fermentator de dimensiuni mari este folosit pentru culturi în loturi | Un fermentator de dimensiuni mici este folosit pentru cultura continuă. |
| Folosiți | |
| Fermentarea culturii în lot este folosită în mod obișnuit în industrii | Fermentația continuă a culturii este mai puțin utilizată în industrii. |
| Configurarea culturii | |
| Configurarea culturii în lot este ușor de realizat și rulat. | Configurarea continuă a culturii nu este ușor de realizat și de rulat. |
| Contaminare | |
| Contaminarile sunt minime în culturi de lot | Șansele de contaminare sunt mari în cultura continuă. |
| Metode de control | |
| Metodele de control sunt simple și rapide. | Metodele de control sunt complicate și necesită timp. |
| Adecvare | |
| Cultura în loturi este mai potrivită pentru producerea de metaboliți secundari, cum ar fi antibioticele. | Cultura continuă este mai potrivită pentru producerea de metaboliți primari, cum ar fi aminoacizii și acizii organici. |
Rezumat – Loturi vs Cultură continuă
Cultura în loturi și cultura continuă sunt două tipuri de tehnici folosite pentru cultivarea microorganismelor pe scară largă în scopuri industriale și de altă natură. În cultura în lot, microorganismele sunt furnizate cu nutrienți la început și crescute. Atunci când microbii folosesc nutrienții disponibili, nutrienții devin limitați după o anumită perioadă de timp. Microorganismele cresc prin faze de întârziere, log, staționare și de moarte. Procesul de fermentație se desfășoară în loturi în tehnica culturii discontinue. După fiecare lot, fermentatorul este curățat și folosit proaspăt pentru următorul lot. În cultura continuă, microorganismele sunt furnizate cu niveluri adecvate de nutrienți proaspeți în mod continuu pentru a menține întotdeauna microbii în fază logaritmică pentru a extrage metaboliții primari ai microorganismelor. Volumul culturii continue este menținut la o valoare constantă prin adăugarea de substanțe nutritive proaspete și îndepărtarea produselor în același ritm, fără a opri procesul. Cultura în loturi este necesară comparativ cu un fermentator mare închis, în timp ce cultura continuă este nevoie de un fermentator mic deschis. Aceasta este diferența dintre cultura discontinuă și cea continuă.
