Tofauti Muhimu – Kundi dhidi ya Utamaduni Unaoendelea
Viumbe vidogo kama vile bakteria na fangasi vina manufaa sana kwa aina mbalimbali za viwanda. Kwa matumizi ya viwandani, vijidudu vinapaswa kukuzwa kwa kiwango kikubwa wakati wa uchachushaji ili kutoa bidhaa muhimu zinazotokana na kimetaboliki ya vijidudu. Kifaa maalum kinachoitwa fermenter ya viwandani hutumiwa kukuza na kudumisha biomasi ya microbial. Ni chombo kikubwa kilichopangwa kutoa nafasi na mahitaji muhimu kwa ukuaji wa microbial na kimetaboliki. Kuna aina mbili za tamaduni za uchakachuaji wa viwandani ambazo kwa kawaida hupitishwa katika tasnia zinazoitwa utamaduni wa kundi na utamaduni endelevu. Tofauti kuu kati ya utamaduni wa kundi na utamaduni endelevu ni kwamba utamaduni wa kundi ni mbinu inayotumiwa kukuza vijidudu chini ya upatikanaji mdogo wa virutubishi katika mfumo funge wakati utamaduni endelevu ni mbinu inayotumiwa kukuza vijidudu chini ya ugavi bora na endelevu wa virutubishi katika mfumo wazi. viwanda.
Utamaduni wa Kundi ni nini?
Utamaduni wa kundi ni mbinu inayokuza vijidudu katika mfumo funge ambapo kiwango kidogo cha virutubisho hutolewa mwanzoni. Hii ndiyo mbinu ya kawaida inayotumika katika viwanda kutengeneza bidhaa muhimu kwa kutumia vijidudu kama vile bakteria na fangasi. Microbe ambayo hukua kwenye fermenter huchachusha virutubisho. Fermentation ni mchakato wa kuvunja wanga ndani ya alkoholi na asidi na vijidudu chini ya hali ya anoxic. Katika mbinu ya utamaduni wa kundi, virutubisho hutolewa mwanzoni na microorganism fulani huingizwa kwenye fermenter. Fermenter imefungwa na joto na pH huhifadhiwa kwa ukuaji wa microorganisms. Vijiumbe vidogo hukua ndani na kutumia virutubishi vilivyotolewa na hali zingine. Baada ya muda, virutubisho hupungua na hali ya mazingira hubadilika ndani ya fermenter. Kwa hivyo, ukuaji wa vijidudu huonyesha hatua nne tofauti kama vile awamu ya kuchelewa, awamu ya kumbukumbu, awamu ya kusimama, na awamu ya kifo. Mwishoni mwa fermentation, mchakato umesimamishwa na bidhaa muhimu hutolewa na kutakaswa. Kichachisho huoshwa na kuchujwa kabla ya kutumika kwa kundi lingine.
Utaalamu wa mbinu ya kutengeneza bechi ni, hii inaendeshwa chini ya viwango vichache vya virutubishi na kwa muda fulani. Mpangilio wa fermenter ni rahisi kutengeneza na kushughulikia. Hali ya mazingira ndani ya fermenter hutofautiana na wakati. Hata hivyo, halijoto inayohitajika, hali ya pH, msisimko, shinikizo, n.k. hudumishwa ipasavyo ili kufanikisha uundaji wa bidhaa.
Mbinu ya kutengeneza kundi hutumika sana kusafisha metabolites za pili kama vile viuavijasumu, rangi, n.k. Mbinu hii haifai kwa utengenezaji wa metabolites msingi na bidhaa zinazohusishwa na ukuaji.
Kielelezo 01: Utamaduni wa Kundi
Utamaduni Unaoendelea ni upi?
Utamaduni endelevu ni mbinu nyingine inayokuza vijidudu muhimu. Inalenga kudumisha utamaduni wa microbial unaoendelea kukua katika awamu ya kielelezo. Inaweza kupatikana kwa kusambaza virutubishi vibichi kila wakati, kuondoa taka na bidhaa zilizokusanywa kwa kiwango sawa na kuweka hali zingine katika viwango bora zaidi. Hufanyika ndani ya chemba maalum inayoitwa chemostat kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro 02. Nyenzo safi huongezwa mfululizo kutoka upande mmoja huku bidhaa za kimetaboliki zikiendelea kutolewa kutoka upande wa pili wa chemostat ili kuweka kiwango cha utamaduni katika kiwango kisichobadilika.
Utamaduni unaoendelea hutumiwa katika tasnia inapohitajika kutoa metaboli muhimu za msingi kama vile amino asidi, asidi kikaboni, n.k.kutoka kwa microorganisms. Metaboli ya msingi huzalishwa kwa kiwango cha juu zaidi wakati microorganisms ziko katika awamu yao ya kielelezo. Kwa hivyo utamaduni endelevu hulenga kudumisha biomasi ya vijidudu katika awamu ya logi. Inafanywa kwa kufuatilia mchakato daima na kudhibiti mfumo.
Kielelezo 02: Utamaduni Endelevu katika Chemostat
Kuna tofauti gani kati ya Kundi na Utamaduni Unaoendelea?
Bechi dhidi ya Utamaduni Unaoendelea |
|
| Mbinu ya kutengeneza kundi hutumika kukuza vijidudu vyenye faida chini ya viwango vichache vya virutubishi kwenye fermenter iliyofungwa kwa muda fulani. Ukuaji wa vijiumbe katika kundi la utamaduni huonyesha mkondo wa ukuaji wa vijiumbe maradhi ambapo awamu nne tofauti zinaweza kutambuliwa. | Mbinu endelevu ya utamaduni hutumika kukuza vijiumbe vyenye manufaa chini ya kiwango bora cha virutubishi katika mfumo huria ambapo virutubisho huongezwa kila mara na taka na bidhaa huondolewa kwa kiwango sawa ili kuweka ukuaji katika hatua ya kipekee. |
| Virutubisho | |
| Virutubisho hutolewa mara moja kabla ya kuanza mchakato wa uchachishaji. | Virutubisho huongezwa mara nyingi (wakati wa kuanza na kati ya mchakato). |
| Aina ya Mfumo | |
| Utamaduni wa kundi ni mfumo uliofungwa | Utamaduni endelevu ni mfumo wazi. |
| Kukomesha Mchakato | |
| Mchakato wa utamaduni wa bechi umesimamishwa baada ya bidhaa kuundwa. | Mchakato haujasimamishwa ingawa bidhaa imeundwa. Uondoaji unaoendelea wa bidhaa hufanywa bila kusimamisha mchakato katika utamaduni endelevu. |
| Masharti ya Mazingira | |
| Hali ya mazingira ndani ya utamaduni wa kundi si thabiti. | Hali ya mazingira ndani ya utamaduni endelevu hudumishwa kwa kiwango thabiti. |
| Ukuaji wa Microbial | |
| Ukuaji mdogo ndani ya utamaduni wa kundi hufuata hatua za kubakia, kumbukumbu na kusimama. | Ukuaji mdogo hudumishwa katika kiwango bora ambacho ni hatua ya ukuaji wa haraka. |
| Kiwango cha mauzo | |
| Kiwango cha mauzo ni cha chini kwa kuwa virutubishi na hali zingine ni chache ndani. | Kiwango cha mauzo ni cha juu kwa kuwa viwango vya juu vya virutubishi na hali zingine hudumishwa. |
| Kichaka Kimetumika | |
| Kichachushio kikubwa kinatumika kwa tamaduni za kundi | Kichachushio cha ukubwa mdogo hutumika kwa utamaduni endelevu. |
| Tumia | |
| Uchachushaji wa kitamaduni wa kundi hutumika sana katika tasnia | Uchachuaji unaoendelea wa kitamaduni hautumiki sana katika tasnia. |
| Mipangilio ya Utamaduni | |
| Mipangilio ya utamaduni wa kundi ni rahisi kutengeneza na kuendesha. | Mipangilio endelevu ya utamaduni si rahisi kutengeneza na kuendesha. |
| Uchafuzi | |
| Uchafuzi ni wa chini kabisa katika tamaduni za kundi | Uwezekano wa uchafuzi ni mkubwa katika utamaduni endelevu. |
| Njia za Kudhibiti | |
| Njia za kudhibiti ni rahisi na haraka. | Njia za udhibiti ni ngumu na zinatumia muda. |
| Kufaa | |
| Utamaduni wa kundi unafaa zaidi kwa utengenezaji wa metabolites za pili kama vile viuavijasumu. | Utamaduni endelevu unafaa zaidi kwa utengenezaji wa metabolites msingi kama vile asidi amino na asidi ogani. |
Muhtasari – Kundi dhidi ya Utamaduni Unaoendelea
Utamaduni wa kundi na utamaduni endelevu ni aina mbili za mbinu zinazotumika kukuza vijiumbe kwa kiwango kikubwa kwa madhumuni ya viwanda na mengine. Katika utamaduni wa kundi, microorganisms hutolewa na virutubisho mwanzoni na kukua. Viini vijidudu vinapotumia virutubishi vilivyopo, virutubishi hupunguzwa baada ya muda fulani. Microorganisms hukua kupitia lag, log, stationary na kifo awamu. Mchakato wa uchachishaji unafanywa kwa kufuata mbinu katika kundi la utamaduni. Baada ya kila kundi, fermenter ni kusafishwa na kutumika upya kwa kundi ijayo. Katika utamaduni unaoendelea, vijidudu hutolewa na viwango vya kutosha vya virutubishi vibichi kila wakati ili kudumisha vijidudu katika awamu ya logi ili kutoa metabolites za msingi za vijidudu. Kiasi cha utamaduni unaoendelea huhifadhiwa kwa thamani ya mara kwa mara kwa kuongeza virutubisho safi na kuondoa bidhaa kwa kiwango sawa bila kuacha mchakato. Utamaduni wa kundi unahitajika kwa kulinganisha kichachuzio kikubwa kilichofungwa huku utamaduni endelevu unahitajika kichachuzio kidogo kilicho wazi. Hii ndiyo tofauti kati ya kundi na utamaduni endelevu.
