Ključna razlika - serija protiv kontinuirane kulture
Mikroorganizmi poput bakterija i gljivica vrlo su korisni za razne vrste industrije. Za industrijsku upotrebu, mikroorganizme treba uzgajati u velikim razmjerima tijekom procesa fermentacije kako bi se ekstrahirali potrebni proizvodi koji proizlaze iz mikrobnog metabolizma. Za uzgoj i održavanje mikrobiološke biomase koristi se poseban aparat nazvan industrijski fermentor. To je velika posuda dizajnirana da osigura prostor i potrebne zahtjeve za rast i metabolizam mikroba. Postoje dvije vrste industrijskih kultura fermentacije koje se obično usvajaju u industrijama pod nazivom šaržna kultura i kontinuirana kultura. Ključna razlika između šaržne kulture i kontinuirane kulture je ta što je šaržna kultura tehnika koja se koristi za uzgoj mikroorganizama pod ograničenom dostupnošću hranjivih sastojaka u zatvorenom sustavu, dok je kontinuirana kultura tehnika koja se koristi za uzgoj mikroorganizama pod optimalnom i kontinuiranom opskrbom hranjivim tvarima u otvorenom sustavu u industrije.
SADRŽAJ
1. Pregled i ključna razlika
2. Što je batch kultura
3. Što je kontinuirana kultura
4. Usporedna usporedba - Batch vs Continuous Culture
5. Sažetak
Što je batch kultura?
Šaržna kultura je tehnika koja uzgaja mikroorganizme u zatvorenom sustavu gdje se na početku daje ograničena količina hranjivih sastojaka. Ovo je najčešća tehnika koja je usvojena u industriji za izradu korisnih proizvoda koristeći mikroorganizme poput bakterija i gljivica. Mikrob koji raste u fermentoru fermentira hranjive sastojke. Fermentacija je proces razgradnje ugljikohidrata u alkohole i kiseline od strane mikroorganizama u anoksičnim uvjetima. U šaržnoj tehnici uzgoja hranjivih sastojaka dobivaju se na početku, a određeni mikroorganizam se cijepi u fermentor. Fermentor je zatvoren i održavaju se temperatura i pH za rast mikroorganizama. Mikroorganizam raste iznutra i koristi osigurane hranjive sastojke i druge uvjete. S vremenom,hranjive tvari postaju ograničene i uvjeti okoliša se mijenjaju unutar fermentatora. Dakle, rast mikroba pokazuje različita četiri stupnja, kao što su faza zaostajanja, log faza, stacionarna faza i faza smrti. Na kraju fermentacije postupak se zaustavlja i korisni proizvodi se ekstrahiraju i pročišćavaju. Fermentor se opere i sterilizira prije upotrebe za drugu šaržnu kulturu.
Posebnost tehnike šaržnog uzgoja je u tome što se radi pod ograničenim količinama hranjivih sastojaka i tijekom određenog vremenskog razdoblja. Postavljanje fermentatora jednostavno je napraviti i njime rukovati. Uvjeti okoliša unutar fermentatora variraju s vremenom. Međutim, potrebne temperature, pH uvjeti, miješanje, tlak itd. Pravilno se održavaju kako bi se postiglo uspješno stvaranje proizvoda.
Tehnika šaržne kulture široko se koristi za pročišćavanje sekundarnih metabolita poput antibiotika, pigmenata itd. Ova tehnika nije prikladna za proizvodnju primarnih metabolita i proizvoda koji su povezani s rastom.
Slika 01: Šaržna kultura
Što je kontinuirana kultura?
Kontinuirana kultura je još jedna tehnika uzgoja korisnih mikroorganizama. Cilj mu je održavati kontinuirano rastuću mikrobiološku kulturu u eksponencijalnoj fazi. To se može postići kontinuiranom opskrbom svježim hranjivim tvarima, uklanjanjem nakupljenog otpada i proizvoda jednakom brzinom i održavanjem ostalih uvjeta na optimalnim vrijednostima. To se radi u posebnoj komori koja se naziva kemostat, kao što je prikazano na slici 02. Svježi medij dodaje se kontinuirano s jednog kraja, dok se metabolički produkti neprestano ekstrahiraju s drugog kraja kemostata kako bi volumen kulture ostao na konstantnoj razini.
Kontinuirana kultura koristi se u industriji kada je potrebno iz mikroorganizama ekstrahirati korisne primarne metabolite poput aminokiselina, organskih kiselina itd. Primarni metaboliti proizvode se najvećom brzinom kada su mikroorganizmi u svojoj eksponencijalnoj fazi. Stoga kontinuirana kultura uvijek teži održavanju mikrobne biomase u log fazi. To se vrši kontinuiranim praćenjem procesa i kontrolom sustava.
Slika 02: Kontinuirana kultura u kemostatu
Koja je razlika između šaržne i kontinuirane kulture?
Diff Article Sredina prije tablice
Batch vs kontinuirana kultura |
|
| Tehnika šaržne kulture koristi se za uzgoj korisnih mikroorganizama u ograničenim količinama hranjivih sastojaka u zatvorenom fermentoru tijekom određenog vremenskog razdoblja. Rast mikroba unutar šaržne kulture pokazuje tipičnu krivulju rasta mikroba u kojoj se mogu identificirati četiri različite faze. | Tehnika kontinuiranog uzgoja koristi se za uzgoj korisnih mikroorganizama pod optimalnom razinom hranjivih sastojaka u otvorenom sustavu u kojem se hranjive tvari neprestano dodaju, a otpad i proizvodi uklanjaju istom brzinom kako bi se rast zadržao u eksponencijalnoj fazi. |
| Hranjive tvari | |
| Hranjive tvari daju se jednom prije početka procesa fermentacije. | Hranjive tvari dodaju se više puta (na početku i između postupka). |
| Vrsta sustava | |
| Šaržna kultura je zatvoreni sustav | Kontinuirana kultura je otvoreni sustav. |
| Prekid postupka | |
| Proces šaržne kulture zaustavlja se nakon stvaranja proizvoda. | Postupak se ne zaustavlja iako se stvara proizvod. Kontinuirano uklanjanje proizvoda vrši se bez zaustavljanja postupka u kontinuiranoj kulturi. |
| Okolišni uvjeti | |
| Uvjeti okoline unutar šaržne kulture nisu stalni. | Uvjeti okoliša u kontinuiranoj kulturi održavaju se na konstantnoj razini. |
| Mikrobni rast | |
| Rast mikroba unutar šaržne kulture prati faze zaostajanja, dnevnika i stacionarne faze. | Rast mikroba održava se na optimalnoj razini, što je faza eksponencijalnog rasta. |
| Stopa prometa | |
| Stopa prometa je niska jer su nutrijenti i drugi uvjeti unutar nje ograničeni. | Stopa prometa visoka je budući da se održavaju optimalne razine hranjivih sastojaka i drugi uvjeti. |
| Fermenter se koristi | |
| Fermentor velike veličine koristi se za šaržne kulture | Fermentor male veličine koristi se za kontinuiranu kulturu. |
| Koristiti | |
| Šaržna fermentacija obično se koristi u industriji | Kontinuirano vrenje kulture manje se koristi u industriji. |
| Postava kulture | |
| Postavljanje batch kulture jednostavno je izvesti i pokrenuti. | Kontinuirano postavljanje kulture nije lako napraviti i pokrenuti. |
| Kontaminacija | |
| Onečišćenja su minimalna u šaržnim kulturama | U kontinuiranoj kulturi šansa za kontaminaciju velika je. |
| Metode upravljanja | |
| Načini upravljanja su jednostavni i brzi. | Načini kontrole su složeni i dugotrajni. |
| Pogodnost | |
| Šaržna kultura prikladnija je za proizvodnju sekundarnih metabolita poput antibiotika. | Kontinuirana kultura pogodnija je za proizvodnju primarnih metabolita poput aminokiselina i organskih kiselina. |
Sažetak - Batch vs kontinuirana kultura
Šaržna kultura i kontinuirana kultura dvije su vrste tehnika koje se koriste za kultiviranje mikroorganizama u velikim razmjerima u industrijske i druge svrhe. U šaržnoj kulturi mikroorganizmi su na početku opskrbljeni hranjivim sastojcima i uzgojeni. Kada mikrobi iskoriste dostupne hranjive sastojke, hranjive tvari postaju ograničene nakon određenog vremenskog razdoblja. Mikroorganizmi rastu kroz faze zaostajanja, dnevnika, stacionarne faze i faze smrti. Postupak fermentacije provodi se šaržno u šaržnoj kulturi. Nakon svake serije fermentor se očisti i svježe koristi za sljedeću seriju. U kontinuiranoj kulturi mikroorganizmi kontinuirano dobivaju odgovarajuću razinu svježih hranjivih sastojaka kako bi mikrobi uvijek bili u log fazi kako bi ekstrahirali primarne metabolite mikroorganizama. Količina kontinuirane kulture održava se na konstantnoj vrijednosti dodavanjem svježih hranjivih sastojaka i uklanjanjem proizvoda istom brzinom bez zaustavljanja postupka. Šaržna kultura potrebna je razmjerno velikom zatvorenom fermentatoru, dok je kontinuirana kultura potrebna malom otvorenom fermentatoru. To je razlika između šaržne i kontinuirane kulture.
