Hauptunterschied – Batch vs. kontinuierliche Fermentation
Der Hauptunterschied zwischen Chargen- und kontinuierlicher Fermentation besteht darin, dass bei der Chargenfermentation die Fermentation chargenweise nacheinander durchgeführt wird, während bei der kontinuierlichen Fermentation der Fermentationsprozess nie dazwischen stoppt und über einen längeren Zeitraum läuft mit der Zufuhr von frischen nährstoffh altigen Medien und Ernteprodukten in regelmäßigen Abständen.
Fermentation ist der Prozess des Abbaus von Chemikalien unter anaeroben Bedingungen durch Mikroorganismen wie Bakterien, Hefen, Pilze usw. Mit anderen Worten, Fermentation ist definiert als die Umwandlung organischer Moleküle in Säuren, Gase oder Alkohol in der Fehlen einer Sauerstoff- oder Elektronentransportkette als Ergebnis von Stoffwechselprozessen von Mikroorganismen. Die Nutzung dieser Fähigkeit von Mikroorganismen zur Herstellung nützlicher Produkte im industriellen Maßstab ist als industrielle Fermentation bekannt. Chargen- und kontinuierliche Fermentation sind zwei Arten von industriellen Fermentationsprozessen, die verwendet wurden, um nützliche Produkte zu erh alten, die Geld verdienen.
Was ist Batch-Fermentation?
Batch-Fermentation ist eine Art der industriellen Fermentation, bei der Produkte chargenweise geerntet werden, während der Prozess am Ende jeder Charge gestoppt wird. Bei der Batch-Fermentation werden zu Beginn Nährstoffe und Mikroorganismen hinzugefügt und führen den Prozess durch. Es ist ein geschlossenes System und es wird ein relativ großer Fermenter verwendet. Das mikrobielle Wachstum erfolgt über die Lag-Phase, die Log-Phase und die stationäre Phase. Sobald der Fermentationsprozess abgeschlossen ist, wird der Prozess gestoppt und die Produkte werden geerntet. Vor der nächsten Charge wird der Fermenter gereinigt und die zweite Charge neu gestartet.
Abbildung 01: Fermentationsindustrie
Die Umsatzrate ist bei der Batch-Fermentation niedrig, da die Nährstoffe einmal hinzugefügt werden und die Umgebungsbedingungen nicht annähernd natürlich sind. Die Batch-Fermentation wird jedoch in der Industrie häufig angewendet, da sie besser für die Produktion von Sekundärmetaboliten wie Antibiotika usw. geeignet ist.
Was ist kontinuierliche Fermentation?
Kontinuierliche Fermentation ist eine andere Art von industriellem Fermentationsprozess, bei dem die Fermentation über einen längeren Zeitraum durchgeführt wird, während zu Beginn und zwischen dem Prozess Nährstoffe hinzugefügt und in regelmäßigen Abständen geerntet werden. Kontinuierliche Fermentation wird in einem kleinen Fermenter durchgeführt und ist zur Herstellung von Primärmetaboliten der Mikroorganismen geeignet. Innerhalb des Fermenters wird das exponentielle Wachstum von Mikroorganismen durch das Bereitstellen und Verändern der Bedingungen und Nährstoffe aufrechterh alten.
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Chargen- und kontinuierlicher Fermentation?
- Sowohl Batch- als auch kontinuierliche Fermentation sind zwei industrielle Fermentationsprozesse.
- In beiden Fermentationen werden frische Medien verwendet, um Nährstoffe bereitzustellen.
- Bei beiden kommt ein industrieller Fermenter zum Einsatz.
- Bei der Chargen- und kontinuierlichen Fermentation werden nützliche Mikroorganismen verwendet.
- Beide Fermentationen produzieren als Ergebnis des Fermentationsprozesses nützliche Produkte oder Biomasse.
- In beiden werden Wachstumsbedingungen für die Mikroorganismen bereitgestellt.
- Bei beiden werden pH-Wert, Temperatur und Belüftung beibeh alten.
- Beide werden für die Großproduktion in der Industrie verwendet.
Was ist der Unterschied zwischen Chargen- und kontinuierlicher Fermentation?
Batch vs. kontinuierliche Fermentation |
|
| Chargenfermentation ist eine Art der industriellen Fermentation, bei der Produkte chargenweise geerntet werden, während der Prozess am Ende jeder Charge gestoppt wird. | Kontinuierliche Fermentation ist eine andere Art von industriellem Fermentationsprozess, bei dem die Fermentation über einen längeren Zeitraum durchgeführt wird, während zu Beginn und zwischen dem Prozess Nährstoffe hinzugefügt und in regelmäßigen Abständen geerntet werden. |
| Frische Medien | |
| Bei der Batch-Fermentation wird am Anfang frisches Medium hinzugefügt. | Bei der kontinuierlichen Fermentation werden in regelmäßigen Abständen frische Medien zugegeben. |
| Produkternte | |
| Bei der Batch-Fermentation wird das Produkt nach Abschluss der Fermentation geerntet. | Bei der kontinuierlichen Fermentation werden Produkte und die Biomasse während des laufenden Prozesses mehrmals in regelmäßigen Abständen geerntet. |
| Prozessbeendigung | |
| Bei der Chargenfermentation wird der Prozess beendet, wenn eine Charge fertig ist. | Bei der kontinuierlichen Fermentation läuft der Prozess lange, bis die Ernte mehrmals erfolgt ist. |
| Fermentation Setup | |
| Die Batch-Fermentation wird nach dem Start nicht von außen geändert. | Kontinuierliche Fermentation kann während des Fermentationsprozesses geändert werden. |
| Wachstumsbedingungen im Fermenter | |
| Bei Batch-Fermentation bleibt der Zustand nicht konstant. | Bei der kontinuierlichen Fermentation werden die Bedingungen konstant geh alten. |
| Umsatzrate | |
| Bei der Batch-Fermentation ist die Umsatzrate gering. | Bei kontinuierlicher Fermentation ist die Umsatzrate hoch. |
| Nährstoffeinsatz im Fermenter | |
| Bei der Batch-Fermentation werden die Nährstoffe von den Mikroorganismen langsamer verbraucht. | Bei der kontinuierlichen Fermentation werden Nährstoffe schnell von den Mikroorganismen verwertet. |
| Mikrobielles Wachstum | |
| Bei der Batch-Fermentation zeigt sich das mikrobielle Wachstum in der verzögerten, logarithmischen und stationären Phase. | In der kontinuierlichen Fermentation findet das mikrobielle Wachstum die ganze Zeit in exponentieller Phase statt. |
| Systemtyp | |
| Kontinuierliche Fermentation ist ein offenes System. | Batch-Fermentation ist ein geschlossenes System. |
| Fermenterreinigung | |
| Fermenter wird nach der Ernte einer Charge in Batch-Fermentation gereinigt. | Fermenter muss nicht gereinigt werden, da kontinuierlich hinzugefügt und geerntet wird. |
| Größe des Fermenters | |
| Größere Fermenter werden für die Chargenfermentation verwendet. | Kleinere Fermenter werden für kontinuierliche Fermentation verwendet. |
| Umgebungsbedingungen im Fermenter | |
| Bei der Batch-Fermentation sind die Umgebungsbedingungen weniger nah an der natürlichen Umgebung. | Bei der kontinuierlichen Fermentation sind die Bedingungen näher an der natürlichen Umgebung. |
| Eignung | |
| Batch-Fermentation eignet sich zur Produktion von Sekundärmetaboliten. | Die kontinuierliche Fermentation eignet sich zur Produktion von Primärmetaboliten. |
| Kontaminationsgefahr | |
| Das Kontaminationsrisiko ist bei der Batch-Fermentation geringer. | Das Kontaminationsrisiko ist bei kontinuierlicher Fermentation hoch. |
| Anschaffungskosten | |
| Die Anschaffungskosten sind geringer für die Batch-Fermentation. | Die Anschaffungskosten für die kontinuierliche Fermentation sind hoch. |
Zusammenfassung – Batch vs. kontinuierliche Fermentation
Batch- und kontinuierliche Fermentation sind zwei industriell eingesetzte Fermentationsverfahren zur Herstellung nützlicher Produkte aus Mikroorganismen. Die Batch-Fermentation erfolgt chargenweise. Kontinuierliche Fermentation wird kontinuierlich durchgeführt, während Nährstoffe zugeführt und Produkte in regelmäßigen Abständen geerntet werden. Dies ist der Unterschied zwischen Chargen- und kontinuierlicher Fermentation.
