Differenza chiave - Batch vs cultura continua
I microrganismi come batteri e funghi sono molto utili per vari tipi di industrie. Per l'uso industriale, i microrganismi dovrebbero essere coltivati su larga scala durante il processo di fermentazione al fine di estrarre i prodotti necessari derivanti dal metabolismo microbico. Uno speciale apparato chiamato fermentatore industriale viene utilizzato per coltivare e mantenere la biomassa microbica. È una grande nave progettata per fornire spazio e requisiti necessari per la crescita microbica e il metabolismo. Esistono due tipi di colture di fermentazione industriale comunemente adottate nelle industrie denominate coltura batch e coltura continua. La differenza fondamentale tra la coltura in batch e la coltura continua è che la coltura in batch è una tecnica utilizzata per coltivare microrganismi con una disponibilità di nutrienti limitata in un sistema chiuso mentre la coltura continua è una tecnica utilizzata per coltivare microrganismi con un apporto ottimale e continuo di nutrienti in un sistema aperto in industrie.
INDICE
1. Panoramica e differenza principale
2. Che cos'è una cultura batch
3. Che cos'è una cultura continua
4. Confronto affiancato - Cultura batch vs continua
5. Riepilogo
Cos'è una cultura batch?
La coltura in lotti è una tecnica che fa crescere i microrganismi in un sistema chiuso in cui viene fornita una quantità limitata di nutrienti all'inizio. Questa è la tecnica più comune adottata nelle industrie per realizzare prodotti utili utilizzando microrganismi come batteri e funghi. Il microbo che cresce nel fermentatore fermenta i nutrienti. La fermentazione è un processo di scomposizione dei carboidrati in alcoli e acidi da parte di microrganismi in condizioni anossiche. Nella tecnica di coltura batch, i nutrienti vengono forniti all'inizio e il particolare microrganismo viene inoculato nel fermentatore. Il fermentatore viene chiuso e la temperatura e il pH vengono mantenuti per la crescita dei microrganismi. Il microrganismo cresce all'interno e utilizza i nutrienti forniti e altre condizioni. Col tempo,i nutrienti diventano limitati e le condizioni ambientali cambiano all'interno del fermentatore. Quindi, la crescita microbica mostra quattro fasi distinte come la fase di latenza, la fase di log, la fase stazionaria e la fase di morte. Al termine della fermentazione, il processo viene interrotto e i prodotti utili vengono estratti e purificati. Il fermentatore viene lavato e sterilizzato prima di essere utilizzato per un'altra coltura batch.
La specialità della tecnica di coltura batch è che viene eseguita con quantità limitate di nutrienti e per un certo periodo di tempo. La configurazione del fermentatore è facile da realizzare e gestire. Le condizioni ambientali all'interno del fermentatore variano nel tempo. Tuttavia, la temperatura richiesta, le condizioni di pH, l'agitazione, la pressione, ecc. Sono adeguatamente mantenute per ottenere una formazione del prodotto di successo.
La tecnica di coltura in batch è ampiamente utilizzata per la purificazione di metaboliti secondari come antibiotici, pigmenti, ecc. Questa tecnica non è adatta per la produzione di metaboliti primari e prodotti associati alla crescita.
Figura 01: cultura batch
Cos'è una cultura continua?
La coltura continua è un'altra tecnica che fa crescere microrganismi utili. Mira a mantenere una coltura microbica in continua crescita in fase esponenziale. Può essere ottenuto fornendo continuamente sostanze nutritive fresche, rimuovendo i rifiuti ei prodotti accumulati alla stessa velocità e mantenendo le altre condizioni ai valori ottimali. Viene eseguito all'interno di una camera speciale chiamata chemostat, come mostrato nella figura 02. Il mezzo fresco viene aggiunto continuamente da un'estremità mentre i prodotti metabolici vengono continuamente estratti dall'altra estremità del chemostato per mantenere il volume di coltura a un livello costante.
La coltura continua viene utilizzata nelle industrie quando è necessario estrarre metaboliti primari utili come amminoacidi, acidi organici, ecc. Dai microrganismi. I metaboliti primari vengono prodotti alla massima velocità quando i microrganismi sono nella loro fase esponenziale. Quindi la coltura continua mira sempre a mantenere la biomassa microbica nella fase di log. Viene fatto monitorando continuamente il processo e controllando il sistema.
Figura 02: coltura continua in Chemostat
Qual è la differenza tra Batch e Continuous Culture?
Articolo diff. Al centro prima della tabella
Batch vs cultura continua |
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| La tecnica di coltura in lotti viene utilizzata per coltivare microrganismi benefici con quantità limitate di nutrienti in un fermentatore chiuso per un certo periodo di tempo. La crescita microbica all'interno della coltura batch mostra una tipica curva di crescita microbica in cui è possibile identificare quattro fasi distinte. | La tecnica di coltura continua viene utilizzata per far crescere microrganismi benefici sotto un livello ottimale di nutrienti in un sistema aperto in cui i nutrienti vengono aggiunti continuamente e gli scarti ei prodotti vengono rimossi alla stessa velocità per mantenere la crescita in una fase esponenziale. |
| Nutrienti | |
| I nutrienti vengono forniti una volta prima di iniziare il processo di fermentazione. | I nutrienti vengono aggiunti molte volte (all'inizio e durante il processo). |
| Tipo di sistema | |
| La cultura batch è un sistema chiuso | La cultura continua è un sistema aperto. |
| Cessazione del processo | |
| Il processo di coltura batch viene interrotto dopo la formazione del prodotto. | Il processo non viene interrotto anche se il prodotto viene formato. La rimozione continua del prodotto viene eseguita senza interrompere il processo in coltura continua. |
| Condizioni ambientali | |
| Le condizioni ambientali all'interno della coltura batch non sono costanti. | Le condizioni ambientali all'interno della cultura continua sono mantenute a un livello costante. |
| Crescita microbica | |
| La crescita microbica all'interno della coltura in batch segue le fasi di lag, log e stazionario. | La crescita microbica viene mantenuta a un livello ottimale che è uno stadio di crescita esponenziale. |
| Tasso di rotazione | |
| Il tasso di turnover è basso poiché i nutrienti e le altre condizioni sono limitate all'interno. | Il tasso di turnover è elevato poiché vengono mantenuti i livelli ottimali di nutrienti e altre condizioni. |
| Fermentatore usato | |
| Per le colture batch viene utilizzato un fermentatore di grandi dimensioni | Un fermentatore di piccole dimensioni viene utilizzato per la coltura continua. |
| Uso | |
| La fermentazione della coltura in lotti è comunemente usata nelle industrie | La fermentazione colturale continua è meno utilizzata nelle industrie. |
| Configurazione della cultura | |
| L'impostazione della cultura batch è facile da creare ed eseguire. | L'impostazione della cultura continua non è facile da realizzare e da gestire. |
| Contaminazione | |
| Le contaminazioni sono minime nelle colture batch | La possibilità di contaminazione è alta nella cultura continua. |
| Metodi di controllo | |
| I metodi di controllo sono facili e veloci. | I metodi di controllo sono complicati e richiedono tempo. |
| adeguatezza | |
| La coltura in lotti è più adatta per la produzione di metaboliti secondari come gli antibiotici. | La coltura continua è più adatta per la produzione di metaboliti primari come amminoacidi e acidi organici. |
Riepilogo: batch e cultura continua
La coltura in lotti e la coltura continua sono due tipi di tecniche impiegate per coltivare microrganismi su larga scala per scopi industriali e di altro tipo. Nella coltura in batch, i microrganismi vengono forniti di sostanze nutritive all'inizio e cresciuti. Quando i microbi utilizzano i nutrienti disponibili, i nutrienti diventano limitati dopo un certo periodo di tempo. I microrganismi crescono attraverso fasi di lag, log, stazionario e morte. Il processo di fermentazione viene eseguito in batch nella tecnica di coltura batch. Dopo ogni lotto, il fermentatore viene pulito e utilizzato di fresco per il lotto successivo. Nella coltura continua, ai microrganismi vengono forniti livelli adeguati di nutrienti freschi continuamente per mantenere i microbi in fase di log per estrarre i metaboliti primari dei microrganismi. Il volume della coltura continua viene mantenuto a un valore costante aggiungendo nutrienti freschi e rimuovendo i prodotti alla stessa velocità senza interrompere il processo. La coltura in lotti è necessaria relativamente un grande fermentatore chiuso mentre la coltura continua è necessaria un piccolo fermentatore aperto. Questa è la differenza tra batch e cultura continua.
