Diferença entre lote e cultura contínua

Diferença chave - Lote versus cultura contínua
 

Microrganismos 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 uma embarcação grande projetada para fornecer espaço e 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 cultura em lote e cultura contínua é que A cultura em lotes é uma técnica usada para cultivar microrganismos sob disponibilidade limitada de nutrientes em um sistema fechado enquanto cultura contínua é uma técnica usada para cultivar microrganismos sob suprimento ótimo e contínuo de nutrientes em um sistema aberto nas indústrias.

CONTEÚDO
1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é uma cultura em lote
3. O que é uma cultura contínua
4. Comparação lado a lado - lote versus cultura contínua
5. Resumo

O que é uma cultura em lote?

A cultura em lote é uma técnica que cultiva microorganismos em um sistema fechado, onde uma quantidade limitada de nutrientes é fornecida no início. Essa é a técnica mais comum adotada nas indústrias para produzir produtos úteis usando microorganismos como bactérias e fungos. O micróbio que cresce no fermentador fermenta os nutrientes. A fermentação é um processo de decomposição de carboidratos em álcoois e ácidos por microrganismos sob condições anóxicas. Na técnica de cultura descontínua, os nutrientes são fornecidos no início e o microorganismo específico é inoculado no fermentador. O fermentador é fechado e a temperatura e o pH são mantidos para o crescimento de microrganismos. O microorganismo cresce dentro e utiliza os nutrientes fornecidos e outras condições. Com o 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 defasagem, fase logarítmica, fase estacionária e fase da 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 utilizado em outra cultura descontínua.

A especialidade da técnica de cultura em lote é que ela é executada sob 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, condições de pH, agitação, pressão etc. necessárias são mantidas adequadamente para obter uma formação bem-sucedida do produto.

A técnica de cultura em lote é amplamente utilizada para a purificação de metabólitos secundários, como antibióticos, pigmentos, etc. Essa técnica não é adequada para a produção de metabólitos primários e produtos associados ao crescimento.

Figura 01: Cultura em lote

O que é uma cultura contínua?

A cultura contínua é outra técnica que cultiva microorganismos úteis. O objetivo é manter uma cultura microbiana em crescimento contínuo na fase exponencial. Isso pode ser alcançado fornecendo continuamente nutrientes frescos, removendo resíduos e produtos acumulados na mesma proporção e mantendo outras condições nos valores ideais. Isso é feito dentro de uma câmara especial chamada quimiostato, como mostrado na figura 02. O meio fresco é adicionado continuamente de uma extremidade, enquanto os produtos metabólicos são continuamente extraídos da outra extremidade do quimiostato para manter o volume da cultura em um nível constante..

A cultura contínua é usada nas indústrias quando é necessário extrair metabólitos primários úteis, como aminoácidos, ácidos orgânicos, etc. dos microorganismos. Os metabólitos primários são produzidos na taxa mais alta quando os microrganismos estão em sua fase exponencial. Portanto, a cultura contínua sempre visa manter a biomassa microbiana na fase logarítmica. Isso é feito monitorando o processo continuamente e controlando o sistema.

Figura 02: Cultura contínua no quimostato

Qual a diferença entre cultura em lote e cultura contínua?

Cultura contínua versus lote
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 de batelada mostra uma curva de crescimento microbiano típica na qual quatro fases distintas podem ser identificadas.	A técnica de cultura contínua é usada para cultivar microorganismos benéficos sob um nível ótimo de nutrientes em um sistema aberto no qual os nutrientes são adicionados continuamente e os 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 de lotes é um sistema fechado	A cultura contínua é um sistema aberto.
Término do Processo
O processo da 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 do lote não são constantes.	As condições ambientais dentro da cultura contínua são mantidas em nível constante.
Crescimento microbiano
O crescimento microbiano dentro da cultura de batelada segue as fases de atraso, log e estacionária.	O crescimento microbiano é mantido no nível ideal, que é um estágio de crescimento exponencial.
Taxa de rotatividade
A taxa de rotatividade é baixa, pois os nutrientes e outras condições são limitadas por dentro.	A taxa de rotatividade é alta, pois os níveis ótimos de nutrientes e outras condições são mantidos.
Fermentador Usado
Um fermentador de tamanho grande é usado para culturas em lotes	Um fermentador de tamanho pequeno é usado para cultura contínua.
Usar
A fermentação de culturas em lotes é comumente usada em indústrias	A fermentação contínua da cultura é menos utilizada nas indústrias.
Configuração da cultura
A configuração da cultura de lotes é fácil de criar e executar.	A configuração contínua da cultura não é fácil de criar e executar.
Contaminação
As contaminações são mínimas em culturas descontínuas	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 versus cultura contínua

Cultura em lote e cultura contínua são dois tipos de técnicas empregadas para cultivar microorganismos em larga escala para fins industriais e outros. Na cultura descontínua, os microrganismos são fornecidos com nutrientes no início e crescidos. Quando os micróbios utilizam os nutrientes disponíveis, os nutrientes tornam-se limitados após certo período de tempo. Os microrganismos crescem nas fases lag, log, estacionária e morte. O processo de fermentação é realizado em lotes na técnica de cultura em lotes. Depois de cada lote, o fermentador é limpo e utilizado de forma fresca no próximo lote. Em cultura contínua, os microrganismos recebem níveis adequados de nutrientes frescos continuamente para manter sempre os micróbios na fase logarítmica para extrair os metabólitos primários dos microrganismos. O volume da cultura contínua é mantido a um valor constante, adicionando nutrientes frescos e removendo os produtos na mesma proporção, sem interromper o processo. A cultura em lote é necessária comparativamente a um grande fermentador fechado, enquanto a cultura contínua é necessária a um pequeno fermentador aberto. Essa é a diferença entre cultura em lote e cultura contínua.

Referências
1. Dionise I. Foustoukos. "Um sistema contínuo de cultura para avaliar atividades microbianas na piezosfera". Microbiologia Aplicada e Ambiental. N.p., 01 de outubro de 2015. Web. 13 de maio de 2017
2. Edward Robertson -. "Crescimento bacteriano: lote versus contínuo". Biogest. N.p., n.d. Rede. 13 de maio de 2017. .

Cortesia da imagem:
1. “Chemostat Vessel Diagram” Por CGraham2332 - Trabalho próprio (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. “Os pequenos tanques de fermentação” de Glyn Baker (CC BY-SA 2.0) via Geograph.UK