Βασική διαφορά – Μαζική εναντίον Συνεχούς Πολιτισμού
Μικροοργανισμοί όπως τα βακτήρια και οι μύκητες είναι πολύ ωφέλιμοι για διάφορους τύπους βιομηχανιών. Για βιομηχανική χρήση, οι μικροοργανισμοί θα πρέπει να αναπτύσσονται σε μεγάλη κλίμακα κατά τη διαδικασία της ζύμωσης προκειμένου να εξαχθούν τα απαραίτητα προϊόντα που προκύπτουν από τον μικροβιακό μεταβολισμό. Μια ειδική συσκευή που ονομάζεται βιομηχανικός ζυμωτήρας χρησιμοποιείται για την καλλιέργεια και τη διατήρηση της μικροβιακής βιομάζας. Είναι ένα μεγάλο αγγείο που έχει σχεδιαστεί για να παρέχει χώρο και απαραίτητες απαιτήσεις για μικροβιακή ανάπτυξη και μεταβολισμό. Υπάρχουν δύο τύποι καλλιεργειών βιομηχανικής ζύμωσης που υιοθετούνται συνήθως στις βιομηχανίες, που ονομάζονται καλλιέργεια κατά παρτίδες και συνεχής καλλιέργεια. Η βασική διαφορά μεταξύ της καλλιέργειας κατά παρτίδες και της συνεχούς καλλιέργειας είναι ότι η καλλιέργεια κατά παρτίδες είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη μικροοργανισμών υπό περιορισμένη διαθεσιμότητα θρεπτικών ουσιών σε ένα κλειστό σύστημα, ενώ η συνεχής καλλιέργεια είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη μικροοργανισμών με βέλτιστη και συνεχή παροχή θρεπτικών ουσιών σε ένα ανοιχτό σύστημα. βιομηχανίες.
Τι είναι η Μαζική κουλτούρα;
Η καλλιέργεια κατά παρτίδες είναι μια τεχνική που αναπτύσσει μικροοργανισμούς σε ένα κλειστό σύστημα όπου παρέχεται περιορισμένη ποσότητα θρεπτικών ουσιών στην αρχή. Αυτή είναι η πιο κοινή τεχνική που υιοθετείται στις βιομηχανίες για την παραγωγή χρήσιμων προϊόντων χρησιμοποιώντας μικροοργανισμούς όπως βακτήρια και μύκητες. Το μικρόβιο που αναπτύσσεται στον ζυμωτήρα ζυμώνει τα θρεπτικά συστατικά. Η ζύμωση είναι μια διαδικασία διάσπασης των υδατανθράκων σε αλκοόλες και οξέα από μικροοργανισμούς υπό ανοξικές συνθήκες. Στην τεχνική της καλλιέργειας κατά παρτίδες, τα θρεπτικά συστατικά παρέχονται στην αρχή και ο συγκεκριμένος μικροοργανισμός εμβολιάζεται στον ζυμωτήρα. Ο ζυμωτήρας είναι κλειστός και η θερμοκρασία και το pH διατηρούνται για την ανάπτυξη μικροοργανισμών. Ο μικροοργανισμός αναπτύσσεται στο εσωτερικό του και χρησιμοποιεί τα παρεχόμενα θρεπτικά συστατικά και άλλες συνθήκες. Με τον καιρό, τα θρεπτικά συστατικά περιορίζονται και οι περιβαλλοντικές συνθήκες αλλάζουν μέσα στον ζυμωτήρα. Ως εκ τούτου, η μικροβιακή ανάπτυξη παρουσιάζει ξεχωριστά τέσσερα στάδια, όπως η φάση καθυστέρησης, η λογαριθμική φάση, η στατική φάση και η φάση θανάτου. Στο τέλος της ζύμωσης, η διαδικασία διακόπτεται και χρήσιμα προϊόντα εκχυλίζονται και καθαρίζονται. Ο ζυμωτήρας πλένεται και αποστειρώνεται πριν χρησιμοποιηθεί για άλλη καλλιέργεια κατά παρτίδες.
Η ειδικότητα της τεχνικής καλλιέργειας κατά παρτίδες είναι ότι αυτή εκτελείται υπό περιορισμένες ποσότητες θρεπτικών ουσιών και για μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο. Η ρύθμιση του ζυμωτήρα είναι εύκολη στην κατασκευή και στον χειρισμό. Οι περιβαλλοντικές συνθήκες μέσα στον ζυμωτήρα ποικίλλουν με το χρόνο. Ωστόσο, η απαιτούμενη θερμοκρασία, οι συνθήκες pH, η ανάδευση, η πίεση κ.λπ. διατηρούνται κατάλληλα για να επιτευχθεί επιτυχής σχηματισμός προϊόντος.
Η τεχνική καλλιέργειας παρτίδων χρησιμοποιείται ευρέως για τον καθαρισμό δευτερογενών μεταβολιτών όπως αντιβιοτικά, χρωστικές κ.λπ. Αυτή η τεχνική δεν είναι κατάλληλη για την παραγωγή πρωτογενών μεταβολιτών και προϊόντων που σχετίζονται με την ανάπτυξη.
Εικόνα 01: Batch Culture
Τι είναι ένας Συνεχής Πολιτισμός;
Η συνεχής καλλιέργεια είναι μια άλλη τεχνική που αναπτύσσει χρήσιμους μικροοργανισμούς. Στοχεύει στη διατήρηση μιας συνεχώς αναπτυσσόμενης μικροβιακής καλλιέργειας σε εκθετική φάση. Μπορεί να επιτευχθεί με τη συνεχή παροχή φρέσκων θρεπτικών συστατικών, την απομάκρυνση συσσωρευμένων απορριμμάτων και προϊόντων με τον ίδιο ρυθμό και τη διατήρηση των άλλων συνθηκών στις βέλτιστες τιμές. Γίνεται μέσα σε έναν ειδικό θάλαμο που ονομάζεται χημειοστάτης όπως φαίνεται στο σχήμα 02. Φρέσκο μέσο προστίθεται συνεχώς από το ένα άκρο ενώ τα μεταβολικά προϊόντα εξάγονται συνεχώς από το άλλο άκρο του χημειοστάτη για να διατηρηθεί ο όγκος της καλλιέργειας σε σταθερό επίπεδο.
Η συνεχής καλλιέργεια χρησιμοποιείται σε βιομηχανίες όταν απαιτείται η εξαγωγή χρήσιμων πρωτογενών μεταβολιτών όπως αμινοξέα, οργανικά οξέα κ.λπ.από τους μικροοργανισμούς. Οι πρωτογενείς μεταβολίτες παράγονται με τον υψηλότερο ρυθμό όταν οι μικροοργανισμοί βρίσκονται στην εκθετική τους φάση. Ως εκ τούτου, η συνεχής καλλιέργεια στοχεύει πάντα στη διατήρηση της μικροβιακής βιομάζας στη λογαριθμική φάση. Γίνεται με την παρακολούθηση της διαδικασίας συνεχώς και τον έλεγχο του συστήματος.
Εικόνα 02: Συνεχής καλλιέργεια σε χημειοστάτη
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Batch και Continuous Culture;
Batch vs Continuous Culture |
|
| Η τεχνική καλλιέργειας κατά παρτίδες χρησιμοποιείται για την καλλιέργεια ωφέλιμων μικροοργανισμών κάτω από περιορισμένες ποσότητες θρεπτικών ουσιών σε κλειστό ζυμωτήρα για ορισμένο χρονικό διάστημα. Η μικροβιακή ανάπτυξη μέσα στην καλλιέργεια παρτίδας δείχνει μια τυπική καμπύλη μικροβιακής ανάπτυξης στην οποία μπορούν να αναγνωριστούν τέσσερις διακριτές φάσεις. | Η τεχνική συνεχούς καλλιέργειας χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη ωφέλιμων μικροοργανισμών κάτω από το βέλτιστο επίπεδο θρεπτικών ουσιών σε ένα ανοιχτό σύστημα στο οποίο προστίθενται συνεχώς θρεπτικά συστατικά και τα απόβλητα και τα προϊόντα απομακρύνονται με τον ίδιο ρυθμό για να διατηρηθεί η ανάπτυξη σε εκθετική φάση. |
| Θρεπτικά συστατικά | |
| Τα θρεπτικά συστατικά παρέχονται μία φορά πριν από την έναρξη της διαδικασίας ζύμωσης. | Τα θρεπτικά συστατικά προστίθενται πολλές φορές (στην αρχή και στο μεταξύ της διαδικασίας). |
| Τύπος συστήματος | |
| Η κουλτούρα παρτίδας είναι ένα κλειστό σύστημα | Η συνεχής κουλτούρα είναι ένα ανοιχτό σύστημα. |
| Τερματισμός Διαδικασίας | |
| Η διαδικασία της καλλιέργειας κατά παρτίδες διακόπτεται μετά τον σχηματισμό του προϊόντος. | Η διαδικασία δεν διακόπτεται παρά το σχηματισμό του προϊόντος. Η συνεχής αφαίρεση του προϊόντος γίνεται χωρίς διακοπή της διαδικασίας σε συνεχή καλλιέργεια. |
| Περιβαλλοντικές Συνθήκες | |
| Οι περιβαλλοντικές συνθήκες μέσα στην καλλιέργεια παρτίδας δεν είναι σταθερές. | Οι περιβαλλοντικές συνθήκες εντός της συνεχούς καλλιέργειας διατηρούνται σε σταθερό επίπεδο. |
| Μικροβιακή ανάπτυξη | |
| Η μικροβιακή ανάπτυξη εντός της καλλιέργειας κατά παρτίδες ακολουθεί υστέρηση, log και στατικές φάσεις. | Η μικροβιακή ανάπτυξη διατηρείται στο βέλτιστο επίπεδο που είναι ένα εκθετικό στάδιο ανάπτυξης. |
| Ποσοστό κύκλου εργασιών | |
| Ο ρυθμός κύκλου εργασιών είναι χαμηλός, καθώς τα θρεπτικά συστατικά και άλλες συνθήκες είναι περιορισμένες στο εσωτερικό. | Ο ρυθμός κύκλου εργασιών είναι υψηλός καθώς διατηρούνται τα βέλτιστα επίπεδα θρεπτικών ουσιών και άλλες συνθήκες. |
| Ζυμωτής που χρησιμοποιείται | |
| Ένας ζυμωτήρας μεγάλου μεγέθους χρησιμοποιείται για καλλιέργειες παρτίδων | Ένας ζυμωτήρας μικρού μεγέθους χρησιμοποιείται για συνεχή καλλιέργεια. |
| Χρήση | |
| Η ζύμωση κατά παρτίδες καλλιέργειας χρησιμοποιείται συνήθως στις βιομηχανίες | Η συνεχής ζύμωση καλλιέργειας χρησιμοποιείται λιγότερο στις βιομηχανίες. |
| Culture Setup | |
| Η ρύθμιση της καλλιέργειας παρτίδων είναι εύκολη στη δημιουργία και εκτέλεση. | Η ρύθμιση συνεχούς καλλιέργειας δεν είναι εύκολη στη δημιουργία και εκτέλεση. |
| Μόλυνση | |
| Οι μολύνσεις είναι ελάχιστες σε καλλιέργειες παρτίδων | Η πιθανότητα μόλυνσης είναι υψηλή σε συνεχή καλλιέργεια. |
| Μέθοδοι ελέγχου | |
| Οι μέθοδοι ελέγχου είναι εύκολες και γρήγορες. | Οι μέθοδοι ελέγχου είναι περίπλοκες και χρονοβόρες. |
| Καταλληλότητα | |
| Η καλλιέργεια κατά παρτίδες είναι πιο κατάλληλη για την παραγωγή δευτερογενών μεταβολιτών όπως τα αντιβιοτικά. | Η συνεχής καλλιέργεια είναι πιο κατάλληλη για την παραγωγή πρωτογενών μεταβολιτών όπως τα αμινοξέα και τα οργανικά οξέα. |
Σύνοψη – Μαζική εναντίον Συνεχούς Πολιτισμού
Η καλλιέργεια κατά παρτίδες και η συνεχής καλλιέργεια είναι δύο τύποι τεχνικών που χρησιμοποιούνται για την καλλιέργεια μικροοργανισμών σε μεγάλη κλίμακα για βιομηχανικούς και άλλους σκοπούς. Στην καλλιέργεια κατά παρτίδες, οι μικροοργανισμοί εφοδιάζονται με θρεπτικά συστατικά στην αρχή και αναπτύσσονται. Όταν τα μικρόβια χρησιμοποιούν τα διαθέσιμα θρεπτικά συστατικά, τα θρεπτικά συστατικά περιορίζονται μετά από συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Οι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται μέσω των φάσεων καθυστέρησης, καταγραφής, στατικής και θανάτου. Η διαδικασία ζύμωσης πραγματοποιείται κατά παρτίδες σε τεχνική καλλιέργειας κατά παρτίδες. Μετά από κάθε παρτίδα, ο ζυμωτήρας καθαρίζεται και χρησιμοποιείται φρέσκος για την επόμενη παρτίδα. Σε συνεχή καλλιέργεια, οι μικροοργανισμοί παρέχονται με επαρκή επίπεδα φρέσκων θρεπτικών συστατικών συνεχώς για να διατηρούνται πάντα τα μικρόβια σε λογαριθμική φάση για την εξαγωγή των πρωτογενών μεταβολιτών των μικροοργανισμών. Ο όγκος της συνεχούς καλλιέργειας διατηρείται σε σταθερή τιμή προσθέτοντας φρέσκα θρεπτικά συστατικά και αφαιρώντας τα προϊόντα με τον ίδιο ρυθμό χωρίς να διακόπτεται η διαδικασία. Η καλλιέργεια κατά παρτίδες χρειάζεται συγκριτικά ένας μεγάλος κλειστός ζυμωτήρας ενώ η συνεχής καλλιέργεια χρειάζεται ένας μικρός ανοιχτός ζυμωτήρας. Αυτή είναι η διαφορά μεταξύ της παρτίδας και της συνεχούς καλλιέργειας.
