Ključna razlika - Batch vs Continuous Culture
Mikroorganizmi, kot so bakterije in glive, so zelo koristni za različne vrste industrij. Za industrijsko uporabo je treba med fermentacijo v velikem obsegu gojiti mikroorganizme, da se pridobijo potrebni proizvodi, ki izhajajo iz mikrobne presnove. Za gojenje in vzdrževanje mikrobne biomase se uporablja poseben aparat, imenovan industrijski fermentor. Je velika posoda, zasnovana tako, da zagotavlja prostor in potrebne potrebe za rast in presnovo mikrobov. Obstajata dve vrsti kultur industrijske fermentacije, ki sta običajno sprejeti v panogah, imenovanih šaržna kultura in kontinuirana kultura. Ključna razlika med šaržno kulturo in kontinuirano kulturo je v tem, da je šaržna kultura tehnika za gojenje mikroorganizmov pri omejeni razpoložljivosti hranil v zaprtem sistemu, medtem ko je kontinuirana kultura tehnika za gojenje mikroorganizmov pod optimalno in stalno oskrbo s hranili v odprtem sistemu v industrije.
VSEBINA
1. Pregled in ključna razlika
2. Kaj je serijska kultura
3. Kaj je kontinuirana kultura
4. Vzporedna primerjava - serija v primerjavi s kontinuirano kulturo
5. Povzetek
Kaj je serijska kultura?
Šaržna kultura je tehnika, ki goji mikroorganizme v zaprtem sistemu, kjer je na začetku na voljo omejena količina hranil. To je najpogostejša tehnika, ki jo v industriji uporabljajo za izdelavo uporabnih izdelkov z uporabo mikroorganizmov, kot so bakterije in glive. Mikrob, ki raste v fermentatorju, fermentira hranila. Fermentacija je proces razgradnje ogljikovih hidratov v alkohole in kisline, ki ga mikroorganizmi pod anoksičnimi pogoji razgradijo. Pri tehniki šaržne kulture so na začetku na voljo hranila, določen mikroorganizem pa se inokulira v fermentor. Fermentor je zaprt, temperatura in pH pa se vzdržujeta za rast mikroorganizmov. Mikroorganizem raste znotraj in uporablja zagotovljena hranila in druge pogoje. S časom,hranila postanejo omejena in v fermentatorju se spremenijo okoljske razmere. Zato rast mikrobov kaže ločene štiri stopnje, kot so faza zaostanka, log faza, stacionarna faza in faza smrti. Na koncu fermentacije se postopek ustavi in uporabni proizvodi se ekstrahirajo in očistijo. Fermentor speremo in steriliziramo pred uporabo za drugo serijsko kulturo.
Posebnost tehnike šaržne kulture je, da se uporablja v omejenih količinah hranil in za določeno časovno obdobje. Nastavitev fermentatorja je enostavna za izdelavo in upravljanje. Okoljske razmere v fermentatorju se s časom spreminjajo. Vendar se za uspešno tvorbo produkta pravilno vzdržujejo potrebna temperatura, pH-pogoji, mešanje, tlak itd.
Tehnika serijske kulture se pogosto uporablja za čiščenje sekundarnih presnovkov, kot so antibiotiki, pigmenti itd. Ta tehnika ni primerna za proizvodnjo primarnih presnovkov in produktov, ki so povezani z rastjo.
Slika 01: Kultura serije
Kaj je kontinuirana kultura?
Neprekinjena kultura je še ena tehnika, ki goji koristne mikroorganizme. Njegov namen je vzdrževati stalno rastočo mikrobiološko kulturo v eksponentni fazi. To je mogoče doseči z nenehno oskrbo s svežimi hranili, odstranjevanjem nakopičenih odpadkov in izdelkov z enako hitrostjo in ohranjanjem optimalnih vrednosti drugih pogojev. To se izvede v posebni komori, imenovani kemostat, kot je prikazano na sliki 02. Svež medij se neprekinjeno dodaja z enega konca, medtem ko se presnovni produkti neprestano ekstrahirajo z drugega konca kemostata, da se volumen gojišča ohrani na konstantni ravni.
Neprekinjena kultura se uporablja v industriji, kadar je treba iz mikroorganizmov pridobiti koristne primarne presnovke, kot so aminokisline, organske kisline itd. Primarni presnovki nastajajo z največjo hitrostjo, ko so mikroorganizmi v eksponentni fazi. Zato je namen neprekinjene kulture vedno ohraniti mikrobno biomaso v log fazi. To se naredi z nenehnim spremljanjem procesa in nadzorom sistema.
Slika 02: Neprekinjena kultura v kemostatu
Kakšna je razlika med serijsko in kontinuirano kulturo?
Diff Article Sredina pred mizo
Batch vs Continuous Culture |
|
| Tehnika serijske kulture se uporablja za gojenje koristnih mikroorganizmov v omejenih količinah hranil v zaprtem fermentorju za določeno časovno obdobje. Mikrobna rast v šaržni kulturi kaže tipično krivuljo rasti mikrobov, v kateri je mogoče prepoznati štiri različne faze. | Tehnika neprekinjenega gojenja se uporablja za gojenje koristnih mikroorganizmov pod optimalno vsebnostjo hranil v odprtem sistemu, pri katerem se hranila dodajajo neprestano, odpadki in proizvodi pa se odstranjujejo z enako hitrostjo, da se rast ohrani v eksponentni fazi. |
| Hranila | |
| Hranila dobimo enkrat pred začetkom fermentacijskega postopka. | Hranila se dodajo večkrat (na začetku in vmes med postopkom). |
| Vrsta sistema | |
| Šaržna kultura je zaprt sistem | Neprekinjena kultura je odprt sistem. |
| Zaključek postopka | |
| Postopek serijske kulture se ustavi po tvorbi proizvoda. | Postopek se ne ustavi, čeprav nastane izdelek. Neprekinjeno odstranjevanje izdelka poteka brez ustavitve postopka v kontinuiranem gojenju. |
| Okoljske razmere | |
| Okoljski pogoji v šaržni kulturi niso stalni. | Okoljski pogoji v neprekinjeni kulturi se vzdržujejo na stalni ravni. |
| Mikrobna rast | |
| Mikrobna rast v šaržni kulturi sledi zaostajanju, dnevniku in stacionarni fazi. | Mikrobna rast se ohranja na optimalni ravni, ki je eksponentna stopnja rasti. |
| Fluktuacija | |
| Stopnja prometa je nizka, saj so hranila in drugi pogoji v notranjosti omejeni. | Stopnja prometa je visoka, saj se ohranjajo optimalne ravni hranil in drugi pogoji. |
| Fermentor uporabljen | |
| Za šaržne kulture se uporablja fermentor velike velikosti | Majhen fermentor se uporablja za kontinuirano gojenje. |
| Uporaba | |
| Fermentacija šaržne kulture se pogosto uporablja v industriji | Neprekinjeno fermentacijsko gojenje se v panogah manj uporablja. |
| Nastavitev kulture | |
| Nastavitev serijske kulture je enostavna za izvedbo in zagon. | Stalne nastavitve kulture ni enostavno narediti in zagnati. |
| Kontaminacija | |
| V šaržnih kulturah je onesnaženje minimalno | V kontinuiranih kulturah je možnost kontaminacije velika. |
| Nadzorne metode | |
| Načini nadzora so enostavni in hitri. | Nadzorne metode so zapletene in dolgotrajne. |
| Primernost | |
| Šaržna kultura je primernejša za proizvodnjo sekundarnih presnovkov, kot so antibiotiki. | Neprekinjena kultura je primernejša za proizvodnjo primarnih presnovkov, kot so aminokisline in organske kisline. |
Povzetek - Batch vs Continuous Culture
Šaržna kultura in kontinuirana kultura sta dve vrsti tehnik, ki se uporabljajo za gojenje mikroorganizmov v velikem obsegu za industrijske in druge namene. V šaržni kulturi mikroorganizmi na začetku dobijo hranila in jih gojijo. Ko mikrobi izkoristijo razpoložljiva hranila, se hranila po določenem časovnem obdobju omejijo. Mikroorganizmi rastejo v fazah zaostanka, dnevnika, mirujočega stanja in smrti. Postopek fermentacije se izvaja v serijah v šaržni kulturi. Po vsaki seriji fermentor očistimo in sveže uporabimo za naslednjo serijo. V neprekinjeni kulturi imajo mikroorganizmi nenehno zadostne količine svežih hranil, da mikrobe vedno vzdržujejo v log fazi, da izločijo primarne presnovke mikroorganizmov. Prostornina neprekinjenega gojenja ohranja konstantno z dodajanjem svežih hranil in odstranjevanjem izdelkov z enako hitrostjo, ne da bi se postopek ustavil. Šaržna kultura je potrebna v sorazmerno velikem zaprtem fermentorju, kontinuirana kultura pa v majhnem odprtem fermentorju. To je razlika med serijsko in kontinuirano kulturo.
