Forskellen mellem batch og kontinuerlig kultur

Nøgleforskel - Batch vs kontinuerlig kultur
 

Mikroorganismer som bakterier og svampe er meget gavnlige for forskellige typer industrier. Til industriel anvendelse skal mikroorganismer dyrkes i stor skala under fermenteringsprocessen for at udtrække de nødvendige produkter, der er resultatet af den mikrobielle metabolisme. Et specielt apparat kaldet industriel gæring bruges til at dyrke og vedligeholde mikrobiel biomasse. Det er et stort kar designet til at give plads og nødvendige krav til mikrobiel vækst og stofskifte. Der er to typer industrielle fermenteringskulturer, der ofte anvendes i industrier, der kaldes batchkultur og kontinuerlig kultur. Den vigtigste forskel mellem batchkultur og kontinuerlig kultur er den batchkultur er en teknik, der bruges til at dyrke mikroorganismer under begrænset næringsstoftilgængelighed i et lukket system mens kontinuerlig kultur er en teknik, der bruges til at dyrke mikroorganismer under optimal og kontinuerlig forsyning af næringsstoffer i et åbent system i industrier.

INDHOLD
1. Oversigt og nøgleforskel
2. Hvad er en batch-kultur
3. Hvad er en kontinuerlig kultur
4. Sammenligning side ved side - Batch vs kontinuerlig kultur
5. Resume

Hvad er en batch-kultur?

Batchkultur er en teknik, der dyrker mikroorganismer i et lukket system, hvor en begrænset mængde næringsstoffer leveres i begyndelsen. Dette er den mest almindelige teknik anvendt i industrier til at fremstille nyttige produkter ved hjælp af mikroorganismer som bakterier og svampe. Mikrobe, der vokser i fermentoren, fermenterer næringsstofferne. Fermentering er en nedbrydningsproces med kulhydrater til alkoholer og syrer af mikroorganismer under anoxiske forhold. I batchkulturteknik tilvejebringes næringsstoffer i begyndelsen, og den særlige mikroorganisme inokuleres i fermentoren. Fermentoren er lukket, og temperaturen og pH opretholdes til vækst af mikroorganismer. Mikroorganisme vokser inde og bruger de leverede næringsstoffer og andre forhold. Med tiden bliver næringsstoffer begrænsede, og miljøforholdene ændrer sig inden i fermentoren. Derfor viser mikrobiel vækst forskellige fire stadier, såsom lagfase, logfase, stationær fase og dødsfase. Efter afslutningen af ​​fermenteringen standses processen, og nyttige produkter ekstraheres og oprenses. Fermentoren vaskes og steriliseres før anvendelse til en anden batchkultur.

Specialiteten ved batchkulturteknikken er, at denne køres under begrænsede mængder næringsstoffer og i en bestemt periode. Fermenteringsopsætningen er let at fremstille og håndtere. Miljømæssige forhold inde i fermentoren varierer med tiden. De krævede temperaturer, pH-betingelser, omrøring, tryk osv. Opretholdes imidlertid korrekt for at opnå en succesrig produktdannelse.

Batchkultursteknik er vidt brugt til oprensning af sekundære metabolitter såsom antibiotika, pigmenter osv. Denne teknik er ikke egnet til produktion af primære metabolitter og produkter, der er forbundet med vækst.

Figur 01: Batchkultur

Hvad er en kontinuerlig kultur?

Kontinuerlig kultur er en anden teknik, der dyrker nyttige mikroorganismer. Det sigter mod at opretholde en kontinuerligt voksende mikrobiel kultur i eksponentiel fase. Det kan opnås ved konstant at levere friske næringsstoffer, fjerne akkumuleret affald og produkter i samme hastighed og holde andre betingelser på de optimale værdier. Det gøres inde i et specielt kammer, der kaldes kemostat, som vist i figur 02. Frisk medium tilsættes kontinuerligt fra den ene ende, mens metaboliske produkter kontinuerligt ekstraheres fra den anden ende af kemostaten for at holde kulturvolumenet på et konstant niveau.

Kontinuerlig kultur bruges i industrier, når det er nødvendigt at udtrække nyttige primære metabolitter såsom aminosyrer, organiske syrer osv. Fra mikroorganismerne. Primære metabolitter produceres med den højeste hastighed, når mikroorganismerne er i deres eksponentielle fase. Derfor har kontinuerlig kultur altid til formål at opretholde den mikrobielle biomasse i logfasen. Det gøres ved løbende at overvåge processen og kontrollere systemet.

Figur 02: Kontinuerlig kultur i kemostat

Hvad er forskellen mellem batch og kontinuerlig kultur?

Batch vs kontinuerlig kultur
Batchkultursteknik anvendes til at dyrke gavnlige mikroorganismer under begrænsede mængder næringsstoffer i en lukket gæring i en bestemt periode. Mikrobiel vækst inde i batchkulturen viser en typisk mikrobiel vækstkurve, hvor fire forskellige faser kan identificeres.	Kontinuerlig dyrkningsteknik bruges til at dyrke fordelagtige mikroorganismer under et optimalt niveau af næringsstoffer i et åbent system, hvori der kontinuerligt tilsættes næringsstoffer, og affald og produkter fjernes i samme hastighed for at holde væksten i en eksponentiel fase.
næringsstoffer
Næringsstoffer leveres en gang inden fermenteringsprocessen påbegyndes.	Næringsstoffer tilsættes mange gange (ved start og i mellem processen).
Systemtype
Batchkultur er et lukket system	Kontinuerlig kultur er et åbent system.
Afslutning af processen
Processen med batchkulturen stoppes, efter at produktet er dannet.	Processen stoppes ikke, selvom produktet er dannet. Kontinuerlig fjernelse af produktet udføres uden at stoppe processen i kontinuerlig kultur.
Miljøbetingelser
Miljøforholdene inde i batchkulturen er ikke konstante.	Miljøforholdene inde i den kontinuerlige kultur opretholdes på konstant niveau.
Mikrobiel vækst
Mikrobiel vækst inde i batchkulturen følger lag, log og stationære faser.	Mikrobiel vækst opretholdes på det optimale niveau, som er et eksponentielt vækststadium.
Omsætningshastighed
Omsætningen er lav, da næringsstoffer og andre forhold er begrænset inde.	Omsætningshastigheden er høj, da de optimale niveauer af næringsstoffer og andre forhold opretholdes.
Fermenter brugt
En gæring i stor størrelse bruges til batchkulturer	En gæring af lille størrelse bruges til kontinuerlig kultur.
Brug
Fermentering af batchkultur anvendes ofte i industrier	Kontinuerlig kulturfermentering anvendes mindre i industrier.
Kulturopsætning
Opsætning af batchkultur er let at lave og køre.	Kontinuerlig kulturopsætning er ikke let at lave og køre.
Forurening
Forurening er mindst i batchkulturer	Forureningschancen er stor i kontinuerlig kultur.
Kontrolmetoder
Kontrolmetoder er lette og hurtige.	Kontrolmetoder er komplicerede og tidskrævende.
Egnethed
Batchkultur er mere velegnet til fremstilling af sekundære metabolitter såsom antibiotika.	Kontinuerlig kultur er mere egnet til produktion af primære metabolitter såsom aminosyrer og organiske syrer.

Resume - Batch vs kontinuerlig kultur

Batchkultur og kontinuerlig kultur er to typer teknikker, der anvendes til at dyrke mikroorganismer i stor skala til industrielle og andre formål. I batchkultur forsynes mikroorganismer med næringsstoffer i begyndelsen og dyrkes. Når mikrober bruger de tilgængelige næringsstoffer, bliver næringsstoffer begrænset efter en bestemt periode. Mikroorganismer vokser via lag-, log-, stationære og dødsfaser. Fermenteringsprocessen udføres batchvis i batchkulturteknikken. Efter hver batch renses fermentoren og bruges frisk til den næste batch. I kontinuerlig kultur forsynes mikroorganismer med tilstrækkelige niveauer af friske næringsstoffer kontinuerligt til altid at opretholde mikroberne i logfasen til ekstraktion af primære metabolitter af mikroorganismerne. Volumenet af den kontinuerlige kultur opretholdes ved en konstant værdi ved at tilsætte friske næringsstoffer og fjerne produkter i samme hastighed uden at stoppe processen. Batchkultur er behov for relativt en stor lukket gæring, mens kontinuerlig kultur er behov for en lille åben gæring. Dette er forskellen mellem batch og kontinuerlig kultur.

Referencer
1. Dionyse I. Foustoukos. "Et kontinuerligt kultursystem til vurdering af mikrobielle aktiviteter i piezosfæren." Anvendt og miljømikrobiologi. N.p., 1. oktober 2015. Web. 13. maj 2017
2. Edward Robertson -. "Bakteriel vækst: batch vs kontinuerlig." BIOGEST. N.p., n.d. Web. 13. maj 2017. .

Billede høflighed:
1. “Chemostat Vessel Diagram” Af CGraham2332 - Eget arbejde (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. “De små fermenteringstanke” af Glyn Baker (CC BY-SA 2.0) via Geograph.UK