Hauptunterschied - Charge gegen kontinuierliche Kultur
Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze sind für verschiedene Arten von Industrien sehr vorteilhaft. Für den industriellen Einsatz sollten Mikroorganismen während des Fermentationsprozesses in großem Maßstab gezüchtet werden, um die notwendigen Produkte zu extrahieren, die aus dem mikrobiellen Metabolismus resultieren. Ein spezieller Apparat namens Industriefermenter wird verwendet, um mikrobielle Biomasse zu kultivieren und zu erhalten. Es ist ein großes Gefäß, das Platz und die notwendigen Anforderungen für das Wachstum und den Stoffwechsel von Mikroben bietet. Es gibt zwei Arten von industriellen Fermentationskulturen, die üblicherweise in Industrien verwendet werden, die als Chargenkultur und kontinuierliche Kultur bezeichnet werden. Der Hauptunterschied zwischen Batch-Kultur und kontinuierlicher Kultur besteht darin, dass Batch-Kultur eine Technik ist, mit der Mikroorganismen unter begrenzter Nährstoffverfügbarkeit in einem geschlossenen System gezüchtet werden, während kontinuierliche Kultur eine Technik ist, mit der Mikroorganismen unter optimaler und kontinuierlicher Nährstoffversorgung in einem offenen System in gezüchtet werden Branchen.
INHALT
1. Überblick und Hauptunterschied
2. Was ist eine Batch-Kultur
? 3. Was ist eine kontinuierliche Kultur?
4. Vergleich nebeneinander - Batch gegen kontinuierliche Kultur.
5. Zusammenfassung
Was ist eine Batch-Kultur?
Die Batch-Kultur ist eine Technik, bei der Mikroorganismen in einem geschlossenen System gezüchtet werden, in dem zu Beginn eine begrenzte Menge an Nährstoffen zugeführt wird. Dies ist die in der Industrie am weitesten verbreitete Technik zur Herstellung nützlicher Produkte unter Verwendung von Mikroorganismen wie Bakterien und Pilzen. Mikroben, die im Fermenter wachsen, fermentieren die Nährstoffe. Die Fermentation ist ein Abbauprozess von Kohlenhydraten in Alkohole und Säuren durch Mikroorganismen unter anoxischen Bedingungen. Bei der Batch-Kulturtechnik werden zu Beginn Nährstoffe bereitgestellt und der jeweilige Mikroorganismus in den Fermenter eingeimpft. Der Fermenter wird geschlossen und die Temperatur und der pH-Wert für das Wachstum von Mikroorganismen beibehalten. Mikroorganismen wachsen im Inneren und nutzen die bereitgestellten Nährstoffe und andere Bedingungen. Mit der Zeit,Nährstoffe werden begrenzt und die Umgebungsbedingungen im Fermenter ändern sich. Daher zeigt das mikrobielle Wachstum verschiedene vier Stadien wie Verzögerungsphase, logarithmische Phase, stationäre Phase und Todesphase. Am Ende der Fermentation wird der Prozess gestoppt und nützliche Produkte werden extrahiert und gereinigt. Der Fermenter wird gewaschen und sterilisiert, bevor er für eine andere Chargenkultur verwendet wird.
Die Spezialität der Batch-Kulturtechnik ist, dass diese unter begrenzten Nährstoffmengen und für einen bestimmten Zeitraum durchgeführt wird. Das Fermenter-Setup ist einfach herzustellen und zu handhaben. Die Umgebungsbedingungen im Fermenter variieren mit der Zeit. Die erforderliche Temperatur, der pH-Wert, das Rühren, der Druck usw. werden jedoch ordnungsgemäß aufrechterhalten, um eine erfolgreiche Produktbildung zu erreichen.
Die Batch-Kulturtechnik wird häufig zur Reinigung von Sekundärmetaboliten wie Antibiotika, Pigmenten usw. verwendet. Diese Technik eignet sich nicht zur Herstellung von Primärmetaboliten und Produkten, die mit Wachstum verbunden sind.
Abbildung 01: Chargenkultur
Was ist eine kontinuierliche Kultur?
Kontinuierliche Kultur ist eine andere Technik, mit der nützliche Mikroorganismen gezüchtet werden. Ziel ist es, eine kontinuierlich wachsende mikrobielle Kultur in der exponentiellen Phase aufrechtzuerhalten. Dies kann erreicht werden, indem kontinuierlich frische Nährstoffe zugeführt werden, angesammelte Abfälle und Produkte mit der gleichen Geschwindigkeit entfernt werden und andere Bedingungen auf den optimalen Werten gehalten werden. Dies erfolgt in einer speziellen Kammer namens Chemostat, wie in Abbildung 02 gezeigt. Frisches Medium wird kontinuierlich von einem Ende zugegeben, während Stoffwechselprodukte kontinuierlich vom anderen Ende des Chemostaten extrahiert werden, um das Kulturvolumen auf einem konstanten Niveau zu halten.
Kontinuierliche Kultur wird in Industrien verwendet, wenn es erforderlich ist, nützliche Primärmetaboliten wie Aminosäuren, organische Säuren usw. aus den Mikroorganismen zu extrahieren. Primärmetaboliten werden mit der höchsten Geschwindigkeit produziert, wenn sich die Mikroorganismen in ihrer exponentiellen Phase befinden. Daher zielt die kontinuierliche Kultur immer darauf ab, die mikrobielle Biomasse in der logarithmischen Phase zu halten. Dies geschieht durch kontinuierliche Überwachung des Prozesses und Steuerung des Systems.
Abbildung 02: Kontinuierliche Kultur in Chemostat
Was ist der Unterschied zwischen Batch und Continuous Culture?
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Batch vs Continuous Culture |
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| Die Batch-Kulturtechnik wird verwendet, um nützliche Mikroorganismen unter begrenzten Mengen an Nährstoffen in einem geschlossenen Fermenter für einen bestimmten Zeitraum zu kultivieren. Das mikrobielle Wachstum innerhalb der Batch-Kultur zeigt eine typische mikrobielle Wachstumskurve, in der vier verschiedene Phasen identifiziert werden können. | Die kontinuierliche Kulturtechnik wird verwendet, um nützliche Mikroorganismen unter einem optimalen Nährstoffgehalt in einem offenen System zu züchten, in dem kontinuierlich Nährstoffe zugesetzt und Abfall und Produkte mit der gleichen Geschwindigkeit entfernt werden, um das Wachstum in einer exponentiellen Phase zu halten. |
| Nährstoffe | |
| Nährstoffe werden vor Beginn des Fermentationsprozesses einmal zugeführt. | Nährstoffe werden viele Male hinzugefügt (zu Beginn und zwischen dem Prozess). |
| Systemtyp | |
| Die Chargenkultur ist ein geschlossenes System | Kontinuierliche Kultur ist ein offenes System. |
| Beendigung des Prozesses | |
| Der Prozess der Chargenkultur wird gestoppt, nachdem das Produkt gebildet wurde. | Der Prozess wird nicht gestoppt, obwohl das Produkt gebildet wird. Die kontinuierliche Entfernung des Produkts erfolgt ohne Unterbrechung des Prozesses in kontinuierlicher Kultur. |
| Umweltbedingungen | |
| Die Umgebungsbedingungen innerhalb der Chargenkultur sind nicht konstant. | Die Umgebungsbedingungen innerhalb der kontinuierlichen Kultur werden auf einem konstanten Niveau gehalten. |
| Mikrobielles Wachstum | |
| Das mikrobielle Wachstum innerhalb der Batch-Kultur folgt Verzögerungs-, logarithmischen und stationären Phasen. | Das mikrobielle Wachstum wird auf einem optimalen Niveau gehalten, was eine exponentielle Wachstumsphase darstellt. |
| Umsatzrate | |
| Die Umsatzrate ist niedrig, da die Nährstoffe und andere Bedingungen im Inneren begrenzt sind. | Die Umsatzrate ist hoch, da die optimalen Nährstoffwerte und andere Bedingungen beibehalten werden. |
| Fermenter verwendet | |
| Für Chargenkulturen wird ein großer Fermenter verwendet | Ein kleiner Fermenter wird für die kontinuierliche Kultur verwendet. |
| Verwenden | |
| Die Batch-Kulturfermentation wird üblicherweise in der Industrie eingesetzt | Kontinuierliche Kulturfermentation wird in der Industrie weniger eingesetzt. |
| Kultur-Setup | |
| Das Batch-Kultur-Setup ist einfach zu erstellen und auszuführen. | Die kontinuierliche Einrichtung der Kultur ist nicht einfach durchzuführen und durchzuführen. |
| Kontamination | |
| Kontaminationen sind in Chargenkulturen minimal | Die Kontaminationswahrscheinlichkeit ist in kontinuierlicher Kultur hoch. |
| Kontrollmethoden | |
| Kontrollmethoden sind einfach und schnell. | Kontrollmethoden sind kompliziert und zeitaufwändig. |
| Eignung | |
| Die Chargenkultur ist besser für die Produktion von Sekundärmetaboliten wie Antibiotika geeignet. | Kontinuierliche Kultur ist besser für die Produktion von Primärmetaboliten wie Aminosäuren und organischen Säuren geeignet. |
Zusammenfassung - Batch vs Continuous Culture
Batch-Kultur und kontinuierliche Kultur sind zwei Arten von Techniken, die zur Kultivierung von Mikroorganismen in großem Maßstab für industrielle und andere Zwecke eingesetzt werden. In der Batch-Kultur werden Mikroorganismen zu Beginn mit Nährstoffen versorgt und gezüchtet. Wenn Mikroben die verfügbaren Nährstoffe nutzen, werden die Nährstoffe nach einer bestimmten Zeit begrenzt. Mikroorganismen wachsen über Lag-, Log-, stationäre und Todesphasen. Der Fermentationsprozess wird chargenweise in Chargenkulturtechnik durchgeführt. Nach jeder Charge wird der Fermenter gereinigt und für die nächste Charge frisch verwendet. In kontinuierlicher Kultur werden Mikroorganismen kontinuierlich mit ausreichenden Mengen an frischen Nährstoffen versorgt, um die Mikroben immer in der logarithmischen Phase zu halten und Primärmetaboliten der Mikroorganismen zu extrahieren. Das Volumen der kontinuierlichen Kultur wird durch Zugabe frischer Nährstoffe und Entfernen von Produkten mit der gleichen Geschwindigkeit auf einem konstanten Wert gehalten, ohne den Prozess zu stoppen. Eine Chargenkultur wird vergleichsweise für einen großen geschlossenen Fermenter benötigt, während eine kontinuierliche Kultur für einen kleinen offenen Fermenter benötigt wird. Dies ist der Unterschied zwischen Chargen- und kontinuierlicher Kultur.
