Hovedforskjell - Batch vs kontinuerlig kultur
Mikroorganismer som bakterier og sopp er svært gunstige for ulike typer næringer. For industriell bruk bør mikroorganismer dyrkes i stor skala under gjæringsprosessen for å ekstrahere de nødvendige produktene som følge av den mikrobielle metabolismen. Et spesialapparat kalt industriell fermenter brukes til å dyrke og vedlikeholde mikrobiell biomasse. Det er et stort kar designet for å gi plass og nødvendige krav til mikrobiell vekst og metabolisme. Det er to typer industrielle gjæringskulturer som ofte blir vedtatt i bransjer som heter batchkultur og kontinuerlig kultur. Hovedforskjellen mellom batchkultur og kontinuerlig kultur er at batchkultur er en teknikk som brukes til å dyrke mikroorganismer under begrenset næringstilgjengelighet i et lukket system, mens kontinuerlig kultur er en teknikk som brukes til å dyrke mikroorganismer under optimal og kontinuerlig tilførsel av næringsstoffer i et åpent system i næringer.
INNHOLD
1. Oversikt og nøkkelforskjell
2. Hva er en batchkultur
3. Hva er en kontinuerlig kultur
4. Sammenligning ved siden av hverandre - Batch vs kontinuerlig kultur
5. Sammendrag
Hva er en batchkultur?
Partikultur er en teknikk som dyrker mikroorganismer i et lukket system hvor en begrenset mengde næringsstoffer tilføres i begynnelsen. Dette er den vanligste teknikken som brukes i næringer for å lage nyttige produkter ved bruk av mikroorganismer som bakterier og sopp. Mikro som vokser i gjæreren gjærer næringsstoffene. Fermentering er en nedbrytingsprosess av karbohydrater til alkoholer og syrer av mikroorganismer under anoksiske forhold. I satsvis dyrkingsteknikk tilføres næringsstoffer i begynnelsen, og den spesielle mikroorganismen inokuleres i gjæreren. Gjæreren lukkes og temperaturen og pH opprettholdes for vekst av mikroorganismer. Mikroorganisme vokser innvendig og bruker de tilførte næringsstoffene og andre forhold. Med tiden,næringsstoffer blir begrenset, og miljøforholdene endres i gjæreren. Derfor viser mikrobiell vekst tydelige fire trinn, slik som forsinkelsesfase, loggfase, stasjonær fase og dødsfase. På slutten av gjæringen stoppes prosessen og nyttige produkter ekstraheres og renses. Gjæreren vaskes og steriliseres før den brukes til en annen batchkultur.
Spesialiteten til batchkulturteknikken er at denne kjøres under begrensede mengder næringsstoffer og i en viss tidsperiode. Gjæringsoppsettet er enkelt å lage og håndtere. Miljøforholdene i gjæreren varierer med tiden. Imidlertid opprettholdes riktig temperatur, pH-forhold, omrøring, trykk, etc. for å oppnå vellykket produktdannelse.
Batchkulturteknikk er mye brukt for rensing av sekundære metabolitter som antibiotika, pigmenter etc. Denne teknikken er ikke egnet for produksjon av primære metabolitter og produkter som er forbundet med vekst.
Figur 01: Batch Culture
Hva er en kontinuerlig kultur?
Kontinuerlig kultur er en annen teknikk som dyrker nyttige mikroorganismer. Det tar sikte på å opprettholde en kontinuerlig voksende mikrobiell kultur i eksponensiell fase. Det kan oppnås ved å levere ferske næringsstoffer kontinuerlig, fjerne akkumulert avfall og produkter i samme hastighet og holde andre forhold på de optimale verdiene. Det gjøres inne i et spesialkammer kalt kjemostat som vist i figur 02. Fersk medium tilsettes kontinuerlig fra den ene enden mens metabolske produkter kontinuerlig ekstraheres fra den andre enden av kjemostaten for å holde kulturvolumet på et konstant nivå.
Kontinuerlig kultur brukes i næringer når det er nødvendig å ekstrahere nyttige primære metabolitter som aminosyrer, organiske syrer, etc. fra mikroorganismene. Primære metabolitter produseres i den høyeste hastigheten når mikroorganismer er i sin eksponensielle fase. Derfor har kontinuerlig kultur alltid som mål å opprettholde den mikrobielle biomassen i loggfasen. Det gjøres ved å overvåke prosessen kontinuerlig og kontrollere systemet.
Figur 02: Kontinuerlig kultur i kjemostat
Hva er forskjellen mellom batch og kontinuerlig kultur?
Diff Article Middle before Table
Batch vs kontinuerlig kultur |
|
| Batchkulturteknikk brukes til å dyrke fordelaktige mikroorganismer under begrensede mengder næringsstoffer i en lukket gjærer i en viss periode. Mikrobiell vekst inne i batchkulturen viser en typisk mikrobiell vekstkurve der fire forskjellige faser kan identifiseres. | Kontinuerlig dyrkingsteknikk brukes til å dyrke fordelaktige mikroorganismer under optimalt nivå av næringsstoffer i et åpent system der næringsstoffer tilsettes kontinuerlig og avfall og produkter fjernes i samme hastighet for å holde veksten i en eksponentiell fase. |
| Næringsstoffer | |
| Næringsstoffer tilføres en gang før fermenteringsprosessen starter. | Næringsstoffer tilsettes mange ganger (ved start og i mellom prosessen). |
| Type system | |
| Partikultur er et lukket system | Kontinuerlig kultur er et åpent system. |
| Avslutning av prosessen | |
| Prosessen med batchkulturen stoppes etter at produktet er dannet. | Prosessen stoppes ikke selv om produktet dannes. Kontinuerlig fjerning av produktet gjøres uten å stoppe prosessen i kontinuerlig kultur. |
| Miljøforhold | |
| Miljøforholdene i batchkulturen er ikke konstante. | Miljøforholdene i den kontinuerlige kulturen holdes på konstant nivå. |
| Mikrobiell vekst | |
| Mikrobiell vekst inne i batchkulturen følger lag, logg og stasjonære faser. | Mikrobiell vekst opprettholdes på et optimalt nivå som er et eksponentielt vekststadium. |
| Omløpshastighet | |
| Omsetningsgraden er lav siden næringsstoffene og andre forhold er begrenset inne. | Omsetningsgraden er høy siden de optimale nivåene av næringsstoffer og andre forhold opprettholdes. |
| Fermenter brukt | |
| En stor gjæringsmiddel brukes til batchkulturer | En liten gjæringsmiddel brukes til kontinuerlig kultur. |
| Bruk | |
| Batchkulturgjæring brukes ofte i næringer | Kontinuerlig kulturgjæring er mindre brukt i næringer. |
| Kulturoppsett | |
| Oppsett av batchkultur er enkelt å lage og kjøre. | Kontinuerlig kulturoppsett er ikke lett å lage og kjøre. |
| Forurensning | |
| Forurensninger er minimale i batchkulturer | Forurensningssjansen er høy i kontinuerlig kultur. |
| Kontrollmetoder | |
| Kontrollmetoder er enkle og raske. | Kontrollmetoder er kompliserte og tidkrevende. |
| Egnethet | |
| Batchkultur er mer egnet for produksjon av sekundære metabolitter som antibiotika. | Kontinuerlig kultur er mer egnet for produksjon av primære metabolitter som aminosyrer og organiske syrer. |
Sammendrag - Batch vs kontinuerlig kultur
Batchkultur og kontinuerlig kultur er to typer teknikker som brukes til å dyrke mikroorganismer i stor skala for industrielle og andre formål. I batchkultur forsynes mikroorganismer med næringsstoffer i begynnelsen og dyrkes. Når mikrober bruker tilgjengelige næringsstoffer, blir næringsstoffer begrenset etter en viss tidsperiode. Mikroorganismer vokser via lag, logg, stasjonær og dødsfaser. Gjæringsprosessen utføres batchvis i batch-kultursteknikk. Etter hver batch blir gjæreren rengjort og brukt fersk til neste batch. I kontinuerlig kultur forsynes mikroorganismer med tilstrekkelige nivåer av friske næringsstoffer kontinuerlig for alltid å opprettholde mikrober i loggfasen for å ekstrahere primære metabolitter av mikroorganismer. Volumet av den kontinuerlige kulturen holdes på en konstant verdi ved å tilsette ferske næringsstoffer og fjerne produkter i samme hastighet uten å stoppe prosessen. Batchkultur er nødvendig forholdsvis en stor lukket gjærer mens kontinuerlig kultur er nødvendig en liten åpen gjærer. Dette er forskjellen mellom batch og kontinuerlig kultur.
