Diferencia clave: lote 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 el espacio y los requisitos necesarios para el crecimiento y el metabolismo microbiano. Hay dos tipos de cultivos de fermentación industrial comúnmente adoptados en las industrias llamados 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.
¿Qué es una cultura por lotes?
El cultivo por lotes es una técnica que cultiva microorganismos en un sistema cerrado en el que 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 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. El fermentador se cierra y la temperatura y el pH se mantienen para el crecimiento de microorganismos. El microorganismo crece en el interior y utiliza los nutrientes proporcionados y otras condiciones. Con el tiempo, los nutrientes se vuelven limitados 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 de registro, la fase estacionaria y la fase de muerte. Al final de la fermentación, el proceso se detiene y los productos útiles se extraen y purifican. 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 ejecuta con cantidades limitadas de nutrientes y durante un cierto período de tiempo. 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 la formación exitosa del producto.
La técnica de cultivo por lotes se usa 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: Cultivo por lotes
¿Qué es un cultivo continuo?
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 mediante el suministro continuo de nutrientes frescos, 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 continuamente medio fresco 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 un ritmo más alto cuando los microorganismos se encuentran en su fase exponencial. Por lo tanto, el cultivo continuo siempre tiene como objetivo mantener la biomasa microbiana en la fase logarítmica. Se realiza monitoreando el proceso continuamente y controlando el sistema.
Figura 02: Cultivo continuo en quimiostato
¿Cuál es la diferencia entre cultivo continuo y por lotes?
Lote frente a 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 período de tiempo determinado. El crecimiento microbiano dentro del cultivo por lotes muestra una curva de crecimiento microbiano 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 al mismo ritmo 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 eliminación continua del producto se realiza sin parar 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 lag, log y estacionaria. | El crecimiento microbiano se mantiene en un nivel óptimo, que es una etapa de crecimiento exponencial. |
| Tasa de facturación | |
| La tasa de rotación es baja ya que los nutrientes y otras condiciones son limitados 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 pequeño tamaño para el cultivo continuo. |
| Usar | |
| La fermentación de cultivo por lotes se usa comúnmente en las industrias | La fermentación de cultivo continuo se usa menos en las industrias. |
| Configuración cultural | |
| La configuración del cultivo por lotes es fácil de hacer y ejecutar. | La configuración de cultura continua no es fácil de hacer y ejecutar. |
| Contaminación | |
| Las contaminaciones son mínimas en los cultivos por lotes | La posibilidad de contaminación es alta en cultivos continuos. |
| Métodos de control | |
| Los métodos de control son fáciles y rápidos. | Los métodos de control son complicados y consumen mucho tiempo. |
| Adecuación | |
| 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: lote 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 crecen. Cuando los microbios utilizan los nutrientes disponibles, los nutrientes se vuelven limitados después de cierto período de tiempo. Los microorganismos crecen a través de las fases de retraso, registro, estacionario y muerte. El proceso de fermentación se lleva a cabo por lotes en la técnica de cultivo por lotes. Después de cada lote, el fermentador se limpia y se usa como nuevo para el siguiente lote. En el cultivo continuo, los microorganismos reciben niveles adecuados de nutrientes frescos continuamente para mantener siempre los microbios en la fase logarítmica para extraer los metabolitos primarios de los microorganismos. El volumen del cultivo continuo se mantiene en un valor constante agregando nutrientes frescos y eliminando productos al mismo ritmo sin detener el proceso. El cultivo por lotes se necesita comparativamente en un fermentador cerrado grande, mientras que el cultivo continuo se necesita en un fermentador abierto pequeño. Esta es la diferencia entre cultivo por lotes y continuo.
