Nyckelskillnad - Batch vs kontinuerlig kultur
Mikroorganismer som bakterier och svampar är mycket fördelaktiga för olika typer av industrier. För industriell användning bör mikroorganismer odlas i stor skala under jäsningsprocessen för att extrahera de nödvändiga produkterna som härrör från den mikrobiella metabolismen. En speciell apparat som kallas industriell jäsning används för att odla och underhålla mikrobiell biomassa. Det är ett stort kärl som är utformat för att ge utrymme och nödvändiga krav för mikrobiell tillväxt och metabolism. Det finns två typer av industriella jäsningskulturer som vanligen antas i industrier som heter satsvis kultur och kontinuerlig kultur. Nyckelskillnaden mellan satsodling och kontinuerlig odling är att satsodling är en teknik som används för att odla mikroorganismer under begränsad näringstillgänglighet i ett slutet system medan kontinuerlig odling är en teknik som används för att odla mikroorganismer under optimal och kontinuerlig tillförsel av näringsämnen i ett öppet system i industrier.
INNEHÅLL
1. Översikt och nyckelskillnad
2. Vad är en batchkultur
3. Vad är en kontinuerlig kultur
4. Jämförelse sida vid sida - Batch vs kontinuerlig kultur
5. Sammanfattning
Vad är en gruppkultur?
Partikultur är en teknik som odlar mikroorganismer i ett slutet system där en begränsad mängd näringsämnen tillförs i början. Detta är den vanligaste tekniken som används i industrier för att tillverka användbara produkter med mikroorganismer som bakterier och svampar. Mikro som växer i fermentorn jäser näringsämnena. Jäsning är en nedbrytningsprocess av kolhydrater till alkoholer och syror av mikroorganismer under anoxiska förhållanden. I satsvis odlingsteknik tillhandahålls näringsämnen i början och den speciella mikroorganismen ympas i fermentorn. Fermentorn stängs och temperaturen och pH bibehålls för tillväxt av mikroorganismer. Mikroorganism växer inuti och använder de näringsämnen som tillhandahålls och andra förhållanden. Med tid,näringsämnen blir begränsade och miljöförhållandena förändras inom fermentorn. Följaktligen visar mikrobiell tillväxt tydliga fyra steg, såsom fördröjningsfas, logfas, stationär fas och dödsfas. I slutet av jäsning stoppas processen och användbara produkter extraheras och renas. Fermentorn tvättas och steriliseras innan den används för en annan satsvis odling.
Specialiteten med satsvis odlingsteknik är att den körs under begränsade mängder näringsämnen och under en viss tidsperiod. Jäsningskonfigurationen är enkel att göra och hantera. Miljöförhållandena inuti fermentorn varierar med tiden. Emellertid bibehålls den erforderliga temperaturen, pH-förhållandena, omrörning, tryck, etc. för att uppnå framgångsrik produktbildning.
Partikulturteknik används ofta för rening av sekundära metaboliter såsom antibiotika, pigment etc. Denna teknik är inte lämplig för produktion av primära metaboliter och produkter som är associerade med tillväxt.
Figur 01: Partikultur
Vad är en kontinuerlig kultur?
Kontinuerlig odling är en annan teknik som odlar användbara mikroorganismer. Det syftar till att upprätthålla en kontinuerligt växande mikrobiell kultur i exponentiell fas. Det kan uppnås genom att kontinuerligt leverera färska näringsämnen, ta bort ackumulerat avfall och produkter i samma takt och hålla andra förhållanden vid de optimala värdena. Det görs inuti en speciell kammare som kallas kemostat som visas i figur 02. Färskt medium tillsätts kontinuerligt från ena änden medan metaboliska produkter kontinuerligt extraheras från kemostatens andra ände för att hålla odlingsvolymen på en konstant nivå.
Kontinuerlig odling används i industrier när det krävs för att extrahera användbara primära metaboliter såsom aminosyror, organiska syror etc. från mikroorganismerna. Primära metaboliter produceras i den högsta hastigheten när mikroorganismerna befinner sig i sin exponentiella fas. Därför syftar kontinuerlig kultur alltid till att upprätthålla den mikrobiella biomassan i loggfasen. Det görs genom att kontinuerligt övervaka processen och kontrollera systemet.
Figur 02: Kontinuerlig odling i kemostat
Vad är skillnaden mellan batch och kontinuerlig kultur?
Skilja artikeln mitt före bordet
Batch vs kontinuerlig kultur |
|
| Partikulturteknik används för att odla fördelaktiga mikroorganismer under begränsade mängder näringsämnen i en sluten jäsning under en viss tidsperiod. Mikrobiell tillväxt inuti satskulturen visar en typisk mikrobiell tillväxtkurva där fyra distinkta faser kan identifieras. | Kontinuerlig odlingsteknik används för att odla fördelaktiga mikroorganismer under optimal näringsnivå i ett öppet system där näringsämnen tillsätts kontinuerligt och avfall och produkter avlägsnas i samma takt för att hålla tillväxten i en exponentiell fas. |
| Näringsämnen | |
| Näringsämnen levereras en gång innan jäsningsprocessen påbörjas. | Näringsämnen tillsätts många gånger (vid start och mellan processen). |
| Typ av system | |
| Partikultur är ett slutet system | Kontinuerlig kultur är ett öppet system. |
| Avslutning av processen | |
| Processen för satsvis odling stoppas efter att produkten har bildats. | Processen stoppas inte även om produkten bildas. Kontinuerligt avlägsnande av produkten sker utan att stoppa processen i kontinuerlig odling. |
| Miljöförhållanden | |
| Miljöförhållandena i satsvis odling är inte konstanta. | Miljöförhållandena i den kontinuerliga kulturen hålls på konstant nivå. |
| Mikrobiell tillväxt | |
| Mikrobiell tillväxt i satskulturen följer fördröjnings-, logg- och stationära faser. | Mikrobiell tillväxt bibehålls på optimal nivå vilket är ett exponentiellt tillväxtstadium. |
| Omsättningshastighet | |
| Omsättningshastigheten är låg eftersom näringsämnena och andra förhållanden är begränsade inuti. | Omsättningshastigheten är hög eftersom de optimala nivåerna av näringsämnen och andra förhållanden bibehålls. |
| Fermenter används | |
| En stor jäsning används för satsvis odling | En liten jäsning används för kontinuerlig odling. |
| Använda sig av | |
| Partikulturjäsning används ofta i industrier | Kontinuerlig jäsning av kulturen används mindre i industrier. |
| Kulturinställning | |
| Konfiguration av batchkultur är lätt att skapa och köra. | Kontinuerlig kulturinställning är inte lätt att skapa och köra. |
| Förorening | |
| Föroreningar är minimala i satsvisa kulturer | Föroreningschansen är hög i kontinuerlig kultur. |
| Kontrollmetoder | |
| Kontrollmetoder är enkla och snabba. | Kontrollmetoder är komplicerade och tidskrävande. |
| Lämplighet | |
| Partikultur är mer lämplig för produktion av sekundära metaboliter såsom antibiotika. | Kontinuerlig odling är mer lämplig för produktion av primära metaboliter såsom aminosyror och organiska syror. |
Sammanfattning - Batch vs kontinuerlig kultur
Partikultur och kontinuerlig odling är två typer av tekniker som används för att odla mikroorganismer i stor skala för industriella och andra ändamål. I satsvis odling förses mikroorganismer med näringsämnen i början och odlas. När mikrober använder de tillgängliga näringsämnena blir näringsämnena begränsade efter en viss tidsperiod. Mikroorganismer växer via fördröjnings-, logg-, stationär- och dödsfaser. Jäsningsprocessen utförs satsvis i satsodlingsteknik. Efter varje sats rengörs jäsaren och används färskt till nästa sats. Vid kontinuerlig odling förses mikroorganismer med tillräckliga nivåer av färska näringsämnen kontinuerligt för att alltid hålla mikroberna i loggfas för att extrahera primära metaboliter i mikroorganismerna. Volymen av den kontinuerliga kulturen hålls på ett konstant värde genom att tillsätta färska näringsämnen och ta bort produkter i samma takt utan att stoppa processen. Partikultur behövs jämfört med en stor sluten fermentor medan kontinuerlig odling behövs en liten öppen fermentor. Detta är skillnaden mellan satsvis och kontinuerlig odling.
