Key Difference – Lote vs 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 para 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 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 fornecimento ótimo e contínuo de nutrientes em um sistema aberto em indústrias.
O que é uma cultura de lote?
Cultura em lote é uma técnica que cultiva microrganismos 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 de microrganismos. O microrganismo 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. Assim, o crescimento microbiano mostra quatro estágios distintos, como fase lag, 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 de lote.
A especialidade da técnica de cultura em lote é que ela é executada 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 adequadamente para alcançar a formação bem-sucedida do produto.
A técnica de cultura em lote é amplamente utilizada para a purificação de metabólitos secundários, como antibióticos, pigmentos, etc. Esta técnica não é adequada para a produção de metabólitos primários e produtos associados ao crescimento.
Figura 01: Cultura de Lote
O que é uma Cultura Contínua?
A cultura contínua é outra técnica que cultiva microrganismos úteis. Tem como objetivo manter uma cultura microbiana em crescimento contínuo em fase exponencial. Isso pode ser alcançado fornecendo nutrientes frescos continuamente, removendo resíduos e produtos acumulados na mesma proporção e mantendo outras condições nos valores ideais. 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 da cultura em um nível constante.
A cultura contínua é usada em indústrias quando é necessário extrair metabólitos primários úteis, como aminoácidos, ácidos orgânicos, etc.dos microorganismos. Os metabólitos primários são produzidos na maior taxa 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 em Quimiostat
Qual é a diferença entre Lote e Cultura Contínua?
Lote vs Cultura Contínua |
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| A técnica de cultura em lote é usada para cultivar microrganismos benéficos sob quantidades limitadas de nutrientes em um fermentador fechado por um determinado período de tempo. O crescimento microbiano dentro da cultura descontínua mostra uma curva típica de crescimento microbiano na qual quatro fases distintas podem ser identificadas. | A técnica de cultura contínua é usada para cultivar microrganismos benéficos sob 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 batch 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 parar o processo em cultura contínua. |
| Condições Ambientais | |
| As condições ambientais dentro da cultura de 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 lote segue as fases lag, 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 limitadas no interior. | A taxa de rotatividade é alta, pois os níveis ideais de nutrientes e outras condições são mantidos. |
| Fermentador Usado | |
| Um fermentador de tamanho grande 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 utilizada nas indústrias. |
| Configuração da Cultura | |
| A configuração da cultura em lote é fácil de fazer e executar. | A configuração de cultura contínua 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. |
| Adequação | |
| 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
Cultura descontínua e cultura contínua são dois tipos de técnicas empregadas para cultivar microrganismos em larga 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 através das fases lag, log, estacionária e de morte. O processo de fermentação é realizado em lotes na técnica de cultura em lote. Após cada lote, o fermentador é limpo e usado para o próximo lote. Na cultura contínua, os microrganismos recebem níveis adequados de nutrientes frescos continuamente para manter sempre os micróbios na fase logarítmica 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 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. Esta é a diferença entre cultura em lote e contínua.
