Diferencia clave: cultivo por lotes frente a cultivo continuo
Los microorganismos como las bacterias y los hongos son muy beneficiosos para varios tipos de industrias. Para uso industrial, los microorganismos deben cultivarse a gran escala durante el proceso de fermentación para extraer los productos necesarios resultantes del metabolismo microbiano. Se utiliza un aparato especial llamado fermentador industrial para cultivar y mantener la biomasa microbiana. Es un recipiente grande diseñado para proporcionar espacio y los requisitos necesarios para el crecimiento y metabolismo microbiano. Hay dos tipos de cultivos de fermentación industrial comúnmente adoptados en industrias denominadas cultivo por lotes y cultivo continuo. La diferencia clave entre el cultivo por lotes y el cultivo continuo es que el cultivo por lotes es una técnica que se usa para cultivar microorganismos con una disponibilidad limitada de nutrientes en un sistema cerrado, mientras que el cultivo continuo es una técnica que se usa para cultivar microorganismos con un suministro óptimo y continuo de nutrientes en un sistema abierto en Industrias.
CONTENIDO
1. Descripción general y diferencia clave
2. Qué es una cultura por lotes
3. Qué es una cultura continua
4. Comparación lado a lado - Cultura por lotes versus cultivo continuo
5. Resumen
¿Qué es una cultura por lotes?
El cultivo por lotes es una técnica que hace crecer microorganismos en un sistema cerrado donde se suministra una cantidad limitada de nutrientes al principio. Esta es la técnica más común adoptada en las industrias para fabricar productos útiles utilizando microorganismos como bacterias y hongos. El microbio que crece en el fermentador fermenta los nutrientes. La fermentación es un proceso de descomposición de los carbohidratos en alcoholes y ácidos por microorganismos en condiciones anóxicas. En la técnica de cultivo por lotes, los nutrientes se proporcionan al principio y el microorganismo particular se inocula en el fermentador. Se cierra el fermentador y se mantienen la temperatura y el pH para el crecimiento de microorganismos. El microorganismo crece en el interior y utiliza los nutrientes proporcionados y otras condiciones. Con tiempo,los nutrientes se limitan y las condiciones ambientales cambian dentro del fermentador. Por lo tanto, el crecimiento microbiano muestra cuatro etapas distintas, como la fase de retraso, la fase logarítmica, la fase estacionaria y la fase de muerte. Al final de la fermentación, se detiene el proceso y se extraen y purifican los productos útiles. El fermentador se lava y esteriliza antes de usarlo para otro cultivo por lotes.
La especialidad de la técnica de cultivo por lotes es que se realiza con cantidades limitadas de nutrientes y durante un período de tiempo determinado. La configuración del fermentador es fácil de hacer y manejar. Las condiciones ambientales dentro del fermentador varían con el tiempo. Sin embargo, la temperatura requerida, las condiciones de pH, la agitación, la presión, etc. se mantienen adecuadamente para lograr una formación exitosa del producto.
La técnica de cultivo por lotes se utiliza ampliamente para la purificación de metabolitos secundarios como antibióticos, pigmentos, etc. Esta técnica no es adecuada para la producción de metabolitos primarios y productos asociados con el crecimiento.
Figura 01: Cultura por lotes
¿Qué es una cultura continua?
El cultivo continuo es otra técnica que produce microorganismos útiles. Su objetivo es mantener un cultivo microbiano en continuo crecimiento en fase exponencial. Se puede lograr suministrando nutrientes frescos continuamente, eliminando los desechos y productos acumulados al mismo ritmo y manteniendo otras condiciones en los valores óptimos. Se realiza dentro de una cámara especial llamada quimiostato como se muestra en la figura 02. Se agrega medio fresco de forma continua desde un extremo mientras que los productos metabólicos se extraen continuamente del otro extremo del quimiostato para mantener el volumen de cultivo a un nivel constante.
El cultivo continuo se utiliza en industrias cuando se requiere extraer metabolitos primarios útiles, como aminoácidos, ácidos orgánicos, etc. de los microorganismos. Los metabolitos primarios se producen a la tasa más alta cuando los microorganismos están en su fase exponencial. Por tanto, el cultivo continuo siempre tiene como objetivo mantener la biomasa microbiana en la fase logarítmica. Se hace monitoreando el proceso continuamente y controlando el sistema.
Figura 02: Cultivo continuo en quimiostato
¿Cuál es la diferencia entre cultivo por lotes y cultivo continuo?
Diferencia del medio del artículo antes de la mesa
Lote vs cultivo continuo |
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| La técnica de cultivo por lotes se utiliza para cultivar microorganismos beneficiosos con cantidades limitadas de nutrientes en un fermentador cerrado durante un cierto período de tiempo. El crecimiento microbiano dentro del cultivo por lotes muestra una curva de crecimiento microbiana típica en la que se pueden identificar cuatro fases distintas. | La técnica de cultivo continuo se utiliza para cultivar microorganismos beneficiosos con un nivel óptimo de nutrientes en un sistema abierto en el que los nutrientes se agregan continuamente y los desechos y productos se eliminan a la misma velocidad para mantener el crecimiento en una fase exponencial. |
| Nutrientes | |
| Los nutrientes se suministran una vez antes de iniciar el proceso de fermentación. | Los nutrientes se agregan muchas veces (al inicio y entre el proceso). |
| Tipo de sistema | |
| El cultivo por lotes es un sistema cerrado | La cultura continua es un sistema abierto. |
| Terminación del proceso | |
| El proceso de cultivo por lotes se detiene después de que se forma el producto. | El proceso no se detiene aunque se forma el producto. La remoción continua del producto se realiza sin detener el proceso en cultivo continuo. |
| Condiciones ambientales | |
| Las condiciones ambientales dentro del cultivo por lotes no son constantes. | Las condiciones ambientales dentro del cultivo continuo se mantienen a un nivel constante. |
| Crecimiento microbiano | |
| El crecimiento microbiano dentro del cultivo por lotes sigue las fases de retraso, registro y estacionarias. | El crecimiento microbiano se mantiene a un nivel óptimo, que es una etapa de crecimiento exponencial. |
| Tasa de rotación | |
| La tasa de rotación es baja ya que los nutrientes y otras condiciones son limitadas en el interior. | La tasa de rotación es alta ya que se mantienen los niveles óptimos de nutrientes y otras condiciones. |
| Fermentador utilizado | |
| Se utiliza un fermentador de gran tamaño para cultivos por lotes. | Se utiliza un fermentador de tamaño pequeño para cultivo continuo. |
| Utilizar | |
| La fermentación de cultivos por lotes se usa comúnmente en las industrias | La fermentación continua de cultivos se utiliza menos en las industrias. |
| Configuración de cultura | |
| La configuración del cultivo por lotes es fácil de realizar y ejecutar. | La configuración de cultivo continuo no es fácil de realizar y ejecutar. |
| Contaminación | |
| Las contaminaciones son mínimas en cultivos por lotes | La probabilidad de contaminación es alta en cultivo continuo. |
| Métodos de control | |
| Los métodos de control son fáciles y rápidos. | Los métodos de control son complicados y requieren mucho tiempo. |
| Idoneidad | |
| El cultivo por lotes es más adecuado para la producción de metabolitos secundarios como los antibióticos. | El cultivo continuo es más adecuado para la producción de metabolitos primarios como aminoácidos y ácidos orgánicos. |
Resumen: cultivo por lotes frente a cultivo continuo
El cultivo por lotes y el cultivo continuo son dos tipos de técnicas empleadas para cultivar microorganismos a gran escala con fines industriales y de otro tipo. En el cultivo por lotes, los microorganismos reciben nutrientes al principio y se cultivan. Cuando los microbios utilizan los nutrientes disponibles, los nutrientes se limitan después de cierto período de tiempo. Los microorganismos crecen a través de fases de retraso, logarítmicas, estacionarias y de muerte. El proceso de fermentación se lleva a cabo por lotes en la técnica de cultivo por lotes. Después de todos y cada uno de los lotes, el fermentador se limpia y se utiliza recién para el siguiente lote. En cultivo continuo, los microorganismos reciben niveles adecuados de nutrientes frescos continuamente para mantener siempre a los microbios en la fase logarítmica para extraer los metabolitos primarios de los microorganismos. El volumen del cultivo continuo se mantiene a un valor constante agregando nutrientes frescos y eliminando los productos al mismo ritmo sin detener el proceso. El cultivo por lotes se necesita comparativamente un fermentador cerrado grande mientras que el cultivo continuo se necesita un fermentador abierto pequeño. Ésta es la diferencia entre cultivo discontinuo y continuo.
