Diferença chave - cultura em lote versus cultura contínua
Microorganismos como bactérias e fungos são muito benéficos para vários tipos de indústrias. Para uso industrial, os microrganismos devem ser cultivados em larga escala durante o processo de fermentação, a fim de extrair os produtos necessários resultantes do metabolismo microbiano. Um aparelho especial chamado fermentador industrial é usado para cultivar e manter a biomassa microbiana. É um grande recipiente projetado para fornecer espaço e os requisitos necessários para o crescimento e metabolismo microbiano. Existem dois tipos de culturas de fermentação industrial comumente adotadas em indústrias denominadas cultura em lote e cultura contínua. A principal diferença entre a cultura em lote e a cultura contínua é que a cultura em lote é uma técnica usada para cultivar microrganismos sob disponibilidade limitada de nutrientes em um sistema fechado, enquanto a cultura contínua é uma técnica usada para cultivar microrganismos sob o fornecimento ideal e contínuo de nutrientes em um sistema aberto em indústrias.
CONTEÚDO
1. Visão geral e diferença fundamental
2. O que é uma cultura de lote
3. O que é uma cultura contínua
4. Comparação lado a lado - cultura de lote versus cultura contínua
5. Resumo
O que é uma cultura de lote?
A cultura em lote é uma técnica que desenvolve microorganismos em um sistema fechado, onde uma quantidade limitada de nutrientes é fornecida no início. Esta é a técnica mais comum adotada nas indústrias para fazer produtos úteis usando microorganismos como bactérias e fungos. O micróbio que cresce no fermentador fermenta os nutrientes. A fermentação é um processo de quebra de carboidratos em álcoois e ácidos por microorganismos sob condições anóxicas. Na técnica de cultura em lote, os nutrientes são fornecidos no início e o microrganismo específico é inoculado no fermentador. O fermentador é fechado e a temperatura e o pH são mantidos para o crescimento dos microrganismos. O microorganismo cresce internamente e utiliza os nutrientes fornecidos e outras condições. Com tempo,os nutrientes tornam-se limitados e as condições ambientais mudam dentro do fermentador. Portanto, o crescimento microbiano mostra quatro estágios distintos, como fase de latência, fase log, fase estacionária e fase de morte. No final da fermentação, o processo é interrompido e os produtos úteis são extraídos e purificados. O fermentador é lavado e esterilizado antes de ser usado para outra cultura em lote.
A especialidade da técnica de cultura em lote é que ela funciona com quantidades limitadas de nutrientes e por um determinado período de tempo. A configuração do fermentador é fácil de fazer e manusear. As condições ambientais dentro do fermentador variam com o tempo. No entanto, a temperatura necessária, as condições de pH, agitação, pressão, etc. são mantidas de forma adequada para alcançar a formação do produto com sucesso.
A técnica de cultura em lote é amplamente usada para a purificação de metabólitos secundários, como antibióticos, pigmentos, etc. Esta técnica não é adequada para a produção de metabólitos primários e produtos que estão associados ao crescimento.
Figura 01: Cultura de lote
O que é uma cultura contínua?
A cultura contínua é outra técnica que desenvolve microorganismos úteis. Tem como objetivo manter uma cultura microbiana em crescimento contínuo na fase exponencial. Isso pode ser obtido fornecendo nutrientes frescos continuamente, removendo resíduos e produtos acumulados na mesma taxa e mantendo outras condições nos valores ideais. Isso é feito dentro de uma câmara especial chamada quimiostato, conforme mostrado na figura 02. Meio fresco é adicionado continuamente de uma extremidade enquanto os produtos metabólicos são continuamente extraídos da outra extremidade do quimiostato para manter o volume de cultura em um nível constante.
A cultura contínua é usada nas indústrias quando é necessária para extrair metabólitos primários úteis, como aminoácidos, ácidos orgânicos, etc. dos microrganismos. Os metabólitos primários são produzidos em taxas mais altas quando os microrganismos estão em sua fase exponencial. Portanto, a cultura contínua sempre visa manter a biomassa microbiana na fase log. Isso é feito monitorando o processo continuamente e controlando o sistema.
Figura 02: Cultura Contínua em Chemostat
Qual é a diferença entre Batch e Continuous Culture?
Artigo Diff meio antes da tabela
Batch vs Continuous Culture |
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| A técnica de cultura em lote é usada para cultivar microorganismos benéficos sob quantidades limitadas de nutrientes em um fermentador fechado por um determinado período de tempo. O crescimento microbiano dentro da cultura em lote mostra uma curva típica de crescimento microbiano em que quatro fases distintas podem ser identificadas. | A técnica de cultura contínua é usada para cultivar microrganismos benéficos sob o nível ideal de nutrientes em um sistema aberto no qual nutrientes são adicionados continuamente e resíduos e produtos são removidos na mesma taxa para manter o crescimento em uma fase exponencial. |
| Nutrientes | |
| Os nutrientes são fornecidos uma vez antes de iniciar o processo de fermentação. | Os nutrientes são adicionados muitas vezes (no início e entre o processo). |
| Tipo de Sistema | |
| A cultura em lote é um sistema fechado | A cultura contínua é um sistema aberto. |
| Rescisão do Processo | |
| O processo de cultura em lote é interrompido após a formação do produto. | O processo não é interrompido embora o produto seja formado. A remoção contínua do produto é feita sem interromper o processo em cultura contínua. |
| Condições ambientais | |
| As condições ambientais dentro da cultura em lote não são constantes. | As condições ambientais dentro da cultura contínua são mantidas em nível constante. |
| Crescimento Microbiano | |
| O crescimento microbiano dentro da cultura em lote segue as fases de latência, log e estacionária. | O crescimento microbiano é mantido em um nível ótimo, que é um estágio de crescimento exponencial. |
| Taxa de rotatividade | |
| A taxa de rotatividade é baixa, pois os nutrientes e outras condições são limitados internamente. | A taxa de rotatividade é alta, pois os níveis ideais de nutrientes e outras condições são mantidos. |
| Fermentador usado | |
| Um fermentador de grande tamanho é usado para culturas em lote | Um fermentador de tamanho pequeno é usado para cultura contínua. |
| Usar | |
| A fermentação da cultura em lote é comumente usada nas indústrias | A fermentação contínua da cultura é menos usada nas indústrias. |
| Configuração de cultura | |
| A configuração da cultura em lote é fácil de fazer e executar. | A configuração contínua de cultura não é fácil de fazer e executar. |
| Contaminação | |
| As contaminações são mínimas em culturas de lote | A chance de contaminação é alta em cultura contínua. |
| Métodos de controle | |
| Os métodos de controle são fáceis e rápidos. | Os métodos de controle são complicados e demorados. |
| Aptidão | |
| A cultura em lote é mais adequada para a produção de metabólitos secundários, como antibióticos. | A cultura contínua é mais adequada para a produção de metabólitos primários, como aminoácidos e ácidos orgânicos. |
Resumo - Lote vs Cultura Contínua
A cultura em lote e a cultura contínua são dois tipos de técnicas empregadas para cultivar microorganismos em grande escala para fins industriais e outros. Na cultura em lote, os microrganismos recebem nutrientes no início e crescem. Quando os micróbios utilizam os nutrientes disponíveis, os nutrientes tornam-se limitados após certo período de tempo. Os microrganismos crescem por meio das fases de latência, log, estacionária e de morte. O processo de fermentação é realizado em lotes na técnica de cultura em lotes. Após cada lote, o fermentador é limpo e usado novamente para o próximo lote. Em cultura contínua, os microrganismos são fornecidos com níveis adequados de nutrientes frescos continuamente para sempre manter os micróbios na fase log para extrair metabólitos primários dos microrganismos. O volume da cultura contínua é mantido em um valor constante, adicionando nutrientes frescos e removendo produtos na mesma taxa, sem parar o processo. A cultura em lote é necessária comparativamente um grande fermentador fechado, enquanto a cultura contínua é necessária um pequeno fermentador aberto. Esta é a diferença entre cultura em lote e contínua.
