Forskel mellem batch og kontinuerlig kultur | Batch vs Continuous Culture

Nøgleforskel - Batch vs Continuous Culture

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 ekstrahere de nødvendige produkter som følge af mikrobiel metabolisme. Et specielt apparat kaldet industriel fermenter bruges til at dyrke og opretholde mikrobiell biomasse. Det er et stort fartøj designet til at give plads og nødvendige krav til mikrobiel vækst og metabolisme. Der er to typer industrielle gæringskulturer, der almindeligvis anvendes i industrier, der hedder batchkultur og kontinuerlig kultur. Hovedforskellen mellem batchkultur og kontinuerlig kultur er, at batchkultur er en teknik, der bruges til at dyrke mikroorganismer under begrænset næringsstoftilgængelighed i et lukket system , mens kontinuerlig kultur er en teknik, der anvendes til at dyrke mikroorganismer under optimal og kontinuerlig tilførsel af næringsstoffer i et åbent system i brancher.

INDHOLD

1. Oversigt og nøgleforskel

2. Hvad er en batchkultur

3. Hvad er en vedvarende kultur

4. Sammenligning ved siden af hinanden - Batch vs Continuous Culture

5. Sammendrag

Hvad er en batchkultur?

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, der anvendes i industrier til at lave nyttige produkter ved hjælp af mikroorganismer som bakterier og svampe. Mikrobe, der vokser i fermentoren, gærer næringsstoffer. Gæring er en nedbrydningsproces af kulhydrater i alkoholer og syrer af mikroorganismer under anoxiske forhold. I batchkulturteknik tilvejebringes næringsstoffer i begyndelsen, og den særlige mikroorganisme podes ind i fermentoren. Fermentoren er lukket, og temperaturen og pH'en opretholdes for væksten af mikroorganismer. Mikroorganismen vokser inde og udnytter de leverede næringsstoffer og andre forhold. Med tiden bliver næringsstoffer begrænsede, og miljøforholdene ændres i fermentoren. Derfor viser mikrobiell vækst forskellige fire faser, såsom lagfase, logfase, stationær fase og dødsfase. Ved afslutningen af fermenteringen stoppes processen, og nyttige produkter ekstraheres og renses. Fermenteren vaskes og steriliseres før anvendelse til en anden batchkultur.

Batchkulturteknikens speciale er, at dette drives under begrænsede mængder næringsstoffer og i en vis tidsperiode. Gæringen er let at lave og håndtere. Miljøforholdene i fermentoren varierer med tiden. Imidlertid holdes påkrævet temperatur, pH-betingelser, omrøring, tryk osv. Behørigt for at opnå vellykket produktdannelse.

Batchkulturteknik anvendes i vid udstrækning til rensning af sekundære metabolitter, såsom antibiotika, pigmenter osv. Denne teknik er ikke egnet til fremstilling af primære metabolitter og produkter, som er forbundet med vækst.

Figur 01: Batch Culture

Hvad er en kontinuerlig kultur?

Kontinuerlig kultur er en anden teknik, der vokser nyttige mikroorganismer. Det sigter mod at opretholde en kontinuerligt voksende mikrobiell kultur i eksponentiel fase. Det kan opnås ved kontinuerligt at levere friske næringsstoffer, fjerne akkumuleret affald og produkter i samme hastighed og holde andre forhold til de optimale værdier. Det gøres inde i et særligt kammer kaldet kemostat som vist i figur 02. Fersk 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 anvendes i brancher, når det er nødvendigt at udvinde nyttige primære metabolitter såsom aminosyrer, organiske syrer mv. Fra mikroorganismerne. Primære metabolitter produceres i højeste grad, 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?

- diff Artikel Mellem før bord ->

Batch vs Kontinuerlig kultur
Batchkultur teknik bruges til at dyrke gavnlige mikroorganismer under begrænsede mængder næringsstoffer i en lukket fermenter i en vis tidsperiode. Mikrobiel vækst inde i batchkulturen viser en typisk mikrobiel vækstkurve, hvor fire forskellige faser kan identificeres.	Kontinuerlig kulturteknik bruges til at dyrke gavnlige mikroorganismer under optimal næringsstoffer i et åbent system, hvor næringsstoffer tilsættes kontinuerligt og affald og produkter fjernes i samme hastighed for at holde væksten i en eksponentiel fase.
Næringsstoffer
Næringsstoffer leveres en gang, før fermenteringsprocessen påbegyndes.	Næringsstoffer sættes mange gange (ved start og mellem processen).
Type system
Batchkultur er et lukket system	Kontinuerlig kultur er et åbent system.
Afslutning af proces
Processen af batchkulturen stoppes, når produktet er dannet.	Processen stoppes ikke, selvom produktet er dannet. Kontinuerlig fjernelse af produktet gøres uden at stoppe processen i kontinuerlig kultur.
Miljømæssige forhold
Miljøforholdene inden for batchkulturen er ikke konstante.	Miljøforholdene 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 optimal niveau, hvilket er et eksponentielt vækststadium.
Omsætningshastighed
Omsætningsgraden er lav, da næringsstoffer og andre forhold er begrænset indvendigt.	Omsætningshastigheden er høj, da de optimale niveauer af næringsstoffer og andre forhold opretholdes.
Fermenter Brugt
En stor størrelse fermenter bruges til batch kulturer	En lille størrelse fermenter bruges til kontinuerlig kultur.
Brug
Gærning af batchkulturer anvendes almindeligvis i industrier	Gengangstæring er mindre anvendt i brancher.
Kulturopsætning
Opstilling af batchkultur er let at lave og løbe.	Kontinuerlig kulturopsætning er ikke let at lave og køre.
Forurening
Forureninger er minimum i batchkulturer	Forureningskanalen er høj i kontinuerlig kultur.
Kontrolmetoder
Kontrolmetoder er nemme og hurtige.	Kontrolmetoder er komplicerede og tidskrævende.
Egnethed
Batchkultur er mere egnet til produktion af sekundære metabolitter som antibiotika.	Kontinuerlig kultur er mere egnet til produktion af primære metabolitter, såsom aminosyrer og organiske syrer.

Sammendrag - Batch vs Continuous Culture

Batchkultur og kontinuerlig kultur er to typer teknikker anvendt til dyrkning af mikroorganismer i stor skala til industrielle og andre formål. I batchkultur er mikroorganismer forsynet med næringsstoffer i begyndelsen og dyrket. Når mikrober udnytter de tilgængelige næringsstoffer, bliver næringsstoffer begrænset efter en vis tidsperiode. Mikroorganismer vokser via lag, log, stationær og dødsfaser. Fermenteringsprocessen udføres batchvis i batchkulturteknik. Efter hvert parti rengøres fermenteren og anvendes frisk til næste batch. I kontinuerlig kultur forsynes mikroorganismer med passende niveauer af friske næringsstoffer kontinuerligt for altid at opretholde mikroberne i logfasen for at ekstrahere primære metabolitter af mikroorganismerne. Volumenet af den kontinuerlige kultur opretholdes ved en konstant værdi ved tilsætning af friske næringsstoffer og fjernelse af produkter med samme hastighed uden at stoppe processen. Batchkultur er behov for relativt en stor lukket fermenter, mens kontinuerlig dyrkning er nødvendig, en lille åben fermenter. Dette er forskellen mellem batch og kontinuerlig kultur.

Referencer

1. Dionysis I. Foustoukos. "Et kontinuerligt kultursystem til vurdering af mikrobielle aktiviteter i Piezosfæren. "Anvendt og miljømæssig mikrobiologi. N. p., 01 okt. 2015. Web. 13. maj 2017

2. Edward Robertson -. "Bakteriel vækst: Batch vs Kontinuerlig. "Biogest. N. p., n. d. Web. 13. maj 2017..

Image Courtesy:

1."Chemostat Vessel Diagram" Af CGraham2332 - Egentligt arbejde (CC BY-SA 4. 0) via Commons Wikimedia

2. "The Small Fermenting Tanks" af Glyn Baker (CC BY-SA 2. 0) via Geograph. UK