Razlika između šaržne i kontinuirane kulture
Share
Ključna razlika - Batch vs kontinuirana kultura
Mikroorganizmi poput bakterija i gljivica vrlo su korisni za razne vrste industrije. Za industrijsku upotrebu, mikroorganizme treba uzgajati u velikoj mjeri tijekom procesa fermentacije kako bi se izvukli potrebni proizvodi proizašli iz mikrobnog metabolizma. Za uzgoj i održavanje mikrobne biomase koristi se poseban aparat zvan industrijski fermentor. To je velika posuda dizajnirana za pružanje prostora i potrebnih zahtjeva za rast i metabolizam mikroba. Postoje dvije vrste kultura industrijske fermentacije koje se obično usvajaju u industrijama pod nazivom šaržna kultura i kontinuirana kultura. Ključna razlika između šaržne kulture i kontinuirane kulture je u tome šaržna kultura je tehnika koja se koristi za uzgoj mikroorganizama pod ograničenom dostupnošću hranjivih tvari u zatvorenom sustavu dok kontinuirana kultura je tehnika koja se koristi za uzgoj mikroorganizama pod optimalnom i stalnom opskrbom hranjivim tvarima u otvorenom sustavu u industriji.
SADRŽAJ
1. Pregled i ključne razlike
2. Što je kultura šarže
3. Što je kultura kontinuirana
4. Usporedna usporedba - šarža protiv kontinuirane kulture
5. Sažetak
Što je šaržna kultura?
Šaržna kultura je tehnika koja uzgaja mikroorganizme u zatvorenom sustavu u kojem se u početku daje ograničena količina hranjivih sastojaka. Ovo je najčešća tehnika prihvaćena u industriji za izradu korisnih proizvoda koristeći mikroorganizme poput bakterija i gljivica. Mikrob koji raste u fermentoru fermentira hranjive tvari. Fermentacija je proces razgradnje ugljikohidrata u alkohole i kiseline od strane mikroorganizama u anoksičnim uvjetima. U tehnici šaržnog kultivacije hranjive tvari se daju na početku i određeni mikroorganizam se inokulira u fermentor. Fermenter je zatvoren, održavaju se temperatura i pH za rast mikroorganizama. Mikroorganizam raste iznutra i koristi osigurane hranjive tvari i druge uvjete. S vremenom hranjive tvari postaju ograničene, a okolišni uvjeti se mijenjaju u fermentoru. Dakle, mikrobni rast pokazuje različite četiri faze kao što su zaostala faza, log faza, stacionarna faza i faza smrti. Na kraju fermentacije proces se zaustavlja i korisni proizvodi se ekstrahiraju i pročišćavaju. Fermenter se ispere i sterilizira prije upotrebe za drugu šarž-kulturu.
Posebnost tehnike šaržne kulture je ta što se radi pod ograničenim količinama hranjivih sastojaka i u određenom vremenskom razdoblju. Postavku fermentera je jednostavno napraviti i rukovati. Okolišni uvjeti unutar fermentora razlikuju se s vremenom. Međutim, potrebne temperature, pH uvjeti, miješanje, tlak itd. Pravilno se održavaju za postizanje uspješnog stvaranja proizvoda.
Tehnika šarže 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: Kultura šarže
Što je kultura kontinuirana?
Kontinuirana kultura je još jedna tehnika koja raste korisnim mikroorganizmima. Cilj mu je održavati kontinuirano rastuću mikrobnu kulturu u eksponencijalnoj fazi. To se može postići stalnom opskrbom svježim hranjivim tvarima, uklanjanjem nagomilanog otpada i proizvoda istom brzinom i održavanjem drugih uvjeta u optimalnim vrijednostima. Provodi se unutar posebne komore zvane kemostat, kao što je prikazano na slici 02. Svježi medij dodaje se kontinuirano s jednog kraja, dok se metabolički proizvodi kontinuirano izvlače s drugog kraja kemostata kako bi se zadržao volumen kulture na konstantnoj razini.
Kontinuirana kultura koristi se u industriji kada je potrebno iz mikroorganizama izdvojiti korisne primarne metabolite poput aminokiselina, organskih kiselina itd. Primarni metaboliti nastaju najvećom brzinom kada su mikroorganizmi u eksponencijalnoj fazi. Stoga neprekidna kultura uvijek ima za cilj održavanje mikrobne biomase u fazi prijavljivanja. To se provodi stalnim nadzorom procesa i kontrolom sustava.
Slika 02: Kontinuirana kultura u kemostatu
Koja je razlika između šarže i kontinuirane kulture?
Batch vs kontinuirana kultura | |
| Tehnika šaržne kulture koristi se za uzgoj korisnih mikroorganizama pod ograničenom količinom hranjivih sastojaka u zatvorenom fermentoru tijekom određenog vremenskog razdoblja. Mikrobni rast unutar šaržne kulture pokazuje tipičnu krivulju mikrobnog rasta u kojoj se mogu prepoznati četiri različite faze. | Tehnika kontinuirane kulture koristi se za uzgoj korisnih mikroorganizama pod optimalnom razinom hranjivih sastojaka u otvorenom sustavu u koji se hranjive tvari dodaju kontinuirano, a otpad i proizvodi uklanjaju se istom brzinom kako bi rast bio u eksponencijalnoj fazi. |
| nutrijenti | |
| Hranjive tvari se isporučuju jednom prije početka fermentacije. | Hranjive tvari se dodaju više puta (na početku i između procesa). |
| Vrsta sustava | |
| Kultura šarže je zatvoreni sustav | Kontinuirana kultura je otvoreni sustav. |
| Prekid postupka | |
| Postupak šaržne kulture zaustavlja se nakon formiranja proizvoda. | Postupak se ne zaustavlja iako se proizvod formira. Kontinuirano uklanjanje proizvoda vrši se bez zaustavljanja procesa u kontinuiranoj kulturi. |
| Okolišni uvjeti | |
| Okolišni uvjeti unutar šaržne kulture nisu konstantni. | Okolišni uvjeti unutar kontinuirane kulture održavaju se na konstantnoj razini. |
| Mikrobni rast | |
| Mikrobni rast unutar šaržne kulture slijedi faze kašnjenja, stajanja i stacionarnih faza. | Mikrobni rast održava se na optimalnoj razini, što je faza eksponencijalnog rasta. |
| Stopa prometa | |
| Brzina prometa je niska jer su nutrijenti i drugi uvjeti ograničeni. | Brzina prometa visoka je jer se održavaju optimalne razine hranjivih sastojaka i drugi uvjeti. |
| Fermenter rabljeno | |
| Fermenter velike veličine koristi se za šaržne kulture | Fermenter male veličine koristi se za kontinuiranu kulturu. |
| Koristiti | |
| Fermentacija fermentacijske kulture obično se koristi u industriji | Kontinuirana fermentacija kulture manje se koristi u industriji. |
| Postavljanje kulture | |
| Podešavanje kulturne šarže je jednostavno za napraviti i pokrenuti. | Kontinuirano postavljanje kulture nije lako napraviti i pokrenuti. |
| kontaminacija | |
| Zagađenja su minimalna u šaržnim kulturama | Mogućnost kontaminacije je velika u kontinuiranoj kulturi. |
| Metode kontrole | |
| Načini kontrole su jednostavni i brzi. | Načini kontrole su komplicirani i dugotrajni. |
| Pogodnost | |
| Šaržna kultura je pogodnija za proizvodnju sekundarnih metabolita poput antibiotika. | Kontinuirana kultura pogodnija je za proizvodnju primarnih metabolita poput aminokiselina i organskih kiselina. |
Sažetak - Batch vs kontinuirana kultura
Kultura šarže i kontinuirana kultura dvije su tehnike koje se koriste za veliko uzgajanje mikroorganizama u industrijske i druge svrhe. U šaržnoj kulturi mikroorganizmi se na početku dobivaju hranjivim tvarima i uzgajaju ih. Kad mikrobi iskoriste raspoložive hranjive tvari, hranjive tvari postaju ograničene nakon određenog vremenskog razdoblja. Mikroorganizmi rastu putem faze kašnjenja, stajanja, stacionara i smrti. Proces fermentacije provodi se serijski u tehnici šaržne kulture. Nakon svake šarže fermenter se čisti i svježe koristi za sljedeću šaržu. U neprekidnoj kulturi mikroorganizmi se osiguravaju odgovarajućim razinama svježih hranjivih sastojaka kako bi mikrobi uvijek održavali u log fazi kako bi izvadili primarne metabolite mikroorganizama. Volumen kontinuirane kulture održava se na konstantnoj vrijednosti dodavanjem svježih hranjivih sastojaka i uklanjanjem proizvoda istom brzinom bez zaustavljanja postupka. Kultura šarže je potrebna za usporedbu velikog zatvorenog fermentera, dok je za kontinuiranu kulturu potreban mali otvoreni fermentor. Ovo je razlika između šarže i kontinuirane kulture.
Reference
1. Dioniz I. Foustoukos. „Sustav kontinuirane kulture za procjenu mikrobnih aktivnosti u piezosferi.“ Primjena i mikrobiologija okoliša. N.p., 01. oktobar 2015. Web. 13. svibnja 2017
2. Edward Robertson -. "Rast bakterija: Batch vs kontinuirano." Biogest. N.p., n.d. Mreža. 13. svibnja 2017. .
Ljubaznošću slike:
1. "Dijagram krvnih sudova" CGraham2332 - Vlastiti rad (CC BY-SA 4.0) putem Commons Wikimedia
2. "Mali tankovi za fermentaciju" tvrtke Glyn Baker (CC BY-SA 2.0) putem Geograph.UK-a
