Belangrijkste verschil - Batch versus continue cultuur
Micro-organismen zoals bacteriën en schimmels zijn zeer gunstig voor verschillende soorten industrieën. Voor industrieel gebruik moeten micro-organismen tijdens het fermentatieproces op grote schaal worden gekweekt om de nodige producten te extraheren die het gevolg zijn van het microbiële metabolisme. Een speciaal apparaat genaamd industriële fermentor wordt gebruikt om microbiële biomassa te cultiveren en in stand te houden. Het is een groot vat dat is ontworpen om ruimte en noodzakelijke vereisten voor microbiële groei en metabolisme te bieden. Er zijn twee soorten industriële fermentatieculturen die algemeen worden toegepast in industrieën, genaamd batchcultuur en continue cultuur. Het belangrijkste verschil tussen batchcultuur en continue cultuur is dat batchcultuur een techniek is die wordt gebruikt om micro-organismen te laten groeien onder beperkte beschikbaarheid van voedingsstoffen in een gesloten systeem, terwijl continue cultuur een techniek is die wordt gebruikt om micro-organismen te laten groeien onder optimale en continue toevoer van voedingsstoffen in een open systeem in industrieën.
INHOUD
1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is een batchcultuur
3. Wat is een continue cultuur
4. Vergelijking zij aan zij - batch versus continue cultuur
5. Samenvatting
Wat is een batchcultuur?
Batchcultuur is een techniek waarbij micro-organismen worden gekweekt in een gesloten systeem waarbij in het begin een beperkte hoeveelheid voedingsstoffen wordt aangevoerd. Dit is de meest gebruikte techniek in industrieën om nuttige producten te maken met behulp van micro-organismen zoals bacteriën en schimmels. Microbe die groeit in de fermentor fermenteert de voedingsstoffen. Fermentatie is een afbraakproces van koolhydraten in alcoholen en zuren door micro-organismen onder anoxische omstandigheden. Bij batch-kweektechniek worden in het begin voedingsstoffen geleverd en wordt het specifieke micro-organisme in de fermentor geïnoculeerd. De fermentor is gesloten en de temperatuur en pH worden gehandhaafd voor de groei van micro-organismen. Micro-organisme groeit naar binnen en maakt gebruik van de geleverde voedingsstoffen en andere omstandigheden. Met tijd,voedingsstoffen worden beperkt en de omgevingscondities in de vergister veranderen. Daarom vertoont microbiële groei verschillende vier fasen, zoals vertragingsfase, logfase, stationaire fase en doodsfase. Aan het einde van de fermentatie wordt het proces gestopt en worden nuttige producten geëxtraheerd en gezuiverd. De fermentor wordt gewassen en gesteriliseerd voordat deze voor een andere batchcultuur wordt gebruikt.
De specialiteit van de batch-kweektechniek is dat deze wordt uitgevoerd onder beperkte hoeveelheden voedingsstoffen en voor een bepaalde periode. De opstelling van de fermentor is gemakkelijk te maken en te hanteren. De omgevingsomstandigheden in de vergister variëren met de tijd. De vereiste temperatuur, pH-omstandigheden, roeren, druk, enz. Worden echter goed gehandhaafd om een succesvolle productvorming te bereiken.
Batchcultuurtechniek wordt veel gebruikt voor de zuivering van secundaire metabolieten zoals antibiotica, pigmenten enz. Deze techniek is niet geschikt voor de productie van primaire metabolieten en producten die met groei geassocieerd zijn.
Figuur 01: Batchcultuur
Wat is een continue cultuur?
Continue kweek is een andere techniek waarbij nuttige micro-organismen worden gekweekt. Het heeft tot doel een continu groeiende microbiële cultuur in exponentiële fase te behouden. Dit kan worden bereikt door continu verse voedingsstoffen aan te voeren, opgehoopte afvalstoffen en producten in dezelfde mate te verwijderen en andere omstandigheden op de optimale waarden te houden. Het wordt gedaan in een speciale kamer, chemostat genaamd, zoals weergegeven in figuur 02. Vers medium wordt continu aan het ene uiteinde toegevoegd, terwijl metabolische producten continu aan het andere uiteinde van de chemostat worden geëxtraheerd om het kweekvolume op een constant niveau te houden.
Continue cultuur wordt gebruikt in industrieën wanneer het nodig is om bruikbare primaire metabolieten zoals aminozuren, organische zuren enz. Uit de micro-organismen te extraheren. Primaire metabolieten worden met de hoogste snelheid geproduceerd wanneer de micro-organismen zich in hun exponentiële fase bevinden. Daarom is continue cultuur altijd bedoeld om de microbiële biomassa in de log-fase te houden. Dit wordt gedaan door het proces continu te volgen en het systeem te controleren.
Figuur 02: Continue cultuur in Chemostat
Wat is het verschil tussen batch- en continue cultuur?
Diff Artikel Midden voor Tafel
Batch versus continue cultuur |
|
| Batch-kweektechniek wordt gebruikt om nuttige micro-organismen te kweken onder beperkte hoeveelheden voedingsstoffen in een gesloten fermentor gedurende een bepaalde periode. Microbiële groei in de batchcultuur vertoont een typische microbiële groeicurve waarin vier verschillende fasen kunnen worden geïdentificeerd. | Continue kweektechniek wordt gebruikt om nuttige micro-organismen te kweken onder een optimaal niveau van voedingsstoffen in een open systeem waarin voedingsstoffen continu worden toegevoegd en afval en producten met dezelfde snelheid worden verwijderd om de groei in een exponentiële fase te houden. |
| Voedingsstoffen | |
| Nutriënten worden een keer verstrekt voordat het fermentatieproces begint. | Nutriënten worden vaak toegevoegd (bij het starten en tussen het proces). |
| Type systeem | |
| Batchcultuur is een gesloten systeem | Continue cultuur is een open systeem. |
| Beëindiging van het proces | |
| Het proces van de batchcultuur wordt gestopt nadat het product is gevormd. | Het proces wordt niet gestopt, hoewel het product wordt gevormd. Continue verwijdering van het product gebeurt zonder het proces te stoppen in continue cultuur. |
| Milieu omstandigheden | |
| De omgevingscondities binnen de batchcultuur zijn niet constant. | De omgevingscondities binnen de continue cultuur worden op constant niveau gehouden. |
| Microbiële groei | |
| Microbiële groei in de batchcultuur volgt lag-, log- en stationaire fasen. | Microbiële groei wordt op een optimaal niveau gehouden, wat een exponentiële groeifase is. |
| Omzetpercentage | |
| De omloopsnelheid is laag omdat de voedingsstoffen en andere omstandigheden binnen beperkt zijn. | De omzet is hoog omdat de optimale niveaus van voedingsstoffen en andere omstandigheden worden gehandhaafd. |
| Vergister gebruikt | |
| Een grote fermentor wordt gebruikt voor batchculturen | Een kleine vergister wordt gebruikt voor continue kweek. |
| Gebruik | |
| Batchcultuurfermentatie wordt veel gebruikt in industrieën | Continue cultuurfermentatie wordt minder gebruikt in industrieën. |
| Cultuuropstelling | |
| Het opzetten van een batchcultuur is eenvoudig te maken en uit te voeren. | Het continu opzetten van een cultuur is niet gemakkelijk te maken en uit te voeren. |
| Vervuiling | |
| Verontreinigingen zijn minimaal in batchculturen | De kans op besmetting is groot bij continue kweek. |
| Controlemethoden | |
| Besturingsmethoden zijn eenvoudig en snel. | Besturingsmethoden zijn ingewikkeld en tijdrovend. |
| Geschiktheid | |
| Batchcultuur is geschikter voor de productie van secundaire metabolieten zoals antibiotica. | Continu kweken is geschikter voor de productie van primaire metabolieten zoals aminozuren en organische zuren. |
Samenvatting - Batch versus continue cultuur
Batchcultuur en continue cultuur zijn twee soorten technieken die worden gebruikt om micro-organismen op grote schaal te kweken voor industriële en andere doeleinden. Bij batchcultuur worden micro-organismen in het begin voorzien van voedingsstoffen en gekweekt. Wanneer microben de beschikbare voedingsstoffen gebruiken, worden voedingsstoffen na een bepaalde periode beperkt. Micro-organismen groeien via vertragings-, log-, stationaire en doodsfasen. Het fermentatieproces wordt batchgewijs uitgevoerd in een batchcultuurtechniek. Na elke batch wordt de fermentor schoongemaakt en vers gebruikt voor de volgende batch. Bij continue kweek worden micro-organismen continu voorzien van voldoende hoeveelheden verse voedingsstoffen om de microben altijd in de log-fase te houden om primaire metabolieten van de micro-organismen te extraheren. Het volume van de continue cultuur wordt op een constante waarde gehouden door verse voedingsstoffen toe te voegen en producten in dezelfde snelheid te verwijderen zonder het proces te stoppen. Batchcultuur is relatief een grote gesloten fermentor nodig, terwijl continue cultuur een kleine open fermentor nodig is. Dit is het verschil tussen batch- en continue cultuur.
