BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi...

21
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses Perancangan yang disusun oleh Seider et al., (1999) merupakan proses kreatif dan interdisiplin untuk memecahkan masalah yang mencakup pendefinisian dan penyelesaian masalah dengan menggunakan prinsip metode ilmiah dan informasi teknis untuk menentukan struktur, mesin, proses atau sistem baru yang memenuhi fungsi yang diinginkan dengan nilai ekonomis dan efisiensi tinggi. Proses perancangan pada intinya merupakan kegiatan yang berurutan secara sistematis dan terpadu dalam bentuk sintesis yaitu bagaimana suatu masalah yang sulit dan komplek diurai menjadi beberapa masalah yang lebih mudah kemudian dilanjutkan dengan menggabungkan dari masing-masing pemecahannya menjadi pemecahan masalah aslinya. Menurut Edgar dan Himmelblau (2001) aliran informasi dalam rancang bangun proses disajikan pada Gambar 1. Analisis dari rancang bangun pabrik meliputi desain proses, pemilihan dari bahan dan peralatan proses, preliminary plant layout dan penentuan lokasi untuk mengestimasi tenaga kerja, bangunan dan harga tanah dan manufacturing cost analysis. Sedangkan menurut Douglas (1988) membagi rancang bangun keteknikan menjadi 5 tingkat dalam engineering design yang meliputi (1) ratio estimate berdasarkan pada data harga awal dengan prosentase kesalahan + 40%, (2) study estimates berdasarkan pengetahuan tentang alat-alat utama dengan prosentase kesalahan + 25%, (3) preliminary estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase kesalahan + 12%, (4) definitive estimate berdasarkan pada keseluruhan data yang lengkap tetapi belum dilengkapi dengan gambar dan spesifikasi alat dengan prosentase kesalahan + 6%, (5) detailed estimate (contractor’s estimate) berdasarkan gambar teknik yang lengkap, spesifikasi alat, survei lokasi dengan prosentase kesalahan + 3%. Perancangan proses dilakukan karena adanya peluang untuk menghasilkan produk yang menguntungkan dan adanya permasalahan langsung dari masyarakat (Seider et al., 1999). Permasalahan dirumuskan secara spesifik berdasarkan informasi dari kajian pustaka. Informasi yang dimaksud berkaitan dengan bahan baku, skala proses, permintaaan pasar, harga jual produk dan lain-lain. Invensi dalam perancangan proses dimulai dengan membuat pernyataan masalah sederhana, kemudian dilanjutkan pembentukan tim perancang, pengumpulan informasi, kreasi proses untuk menyelesaikan masalah spesifik.

Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi...

Page 1: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Perancangan Proses

Perancangan yang disusun oleh Seider et al., (1999) merupakan proses kreatif dan

interdisiplin untuk memecahkan masalah yang mencakup pendefinisian dan penyelesaian

masalah dengan menggunakan prinsip metode ilmiah dan informasi teknis untuk

menentukan struktur, mesin, proses atau sistem baru yang memenuhi fungsi yang

diinginkan dengan nilai ekonomis dan efisiensi tinggi. Proses perancangan pada intinya

merupakan kegiatan yang berurutan secara sistematis dan terpadu dalam bentuk sintesis

yaitu bagaimana suatu masalah yang sulit dan komplek diurai menjadi beberapa masalah

yang lebih mudah kemudian dilanjutkan dengan menggabungkan dari masing-masing

pemecahannya menjadi pemecahan masalah aslinya.

Menurut Edgar dan Himmelblau (2001) aliran informasi dalam rancang bangun

proses disajikan pada Gambar 1. Analisis dari rancang bangun pabrik meliputi desain

proses, pemilihan dari bahan dan peralatan proses, preliminary plant layout dan penentuan

lokasi untuk mengestimasi tenaga kerja, bangunan dan harga tanah dan manufacturing cost

analysis. Sedangkan menurut Douglas (1988) membagi rancang bangun keteknikan menjadi

5 tingkat dalam engineering design yang meliputi (1) ratio estimate berdasarkan pada data

harga awal dengan prosentase kesalahan + 40%, (2) study estimates berdasarkan

pengetahuan tentang alat-alat utama dengan prosentase kesalahan + 25%, (3) preliminary

estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase

kesalahan + 12%, (4) definitive estimate berdasarkan pada keseluruhan data yang lengkap

tetapi belum dilengkapi dengan gambar dan spesifikasi alat dengan prosentase kesalahan +

6%, (5) detailed estimate (contractor’s estimate) berdasarkan gambar teknik yang lengkap,

spesifikasi alat, survei lokasi dengan prosentase kesalahan + 3%.

Perancangan proses dilakukan karena adanya peluang untuk menghasilkan produk

yang menguntungkan dan adanya permasalahan langsung dari masyarakat (Seider et al.,

1999). Permasalahan dirumuskan secara spesifik berdasarkan informasi dari kajian pustaka.

Informasi yang dimaksud berkaitan dengan bahan baku, skala proses, permintaaan pasar,

harga jual produk dan lain-lain. Invensi dalam perancangan proses dimulai dengan membuat

pernyataan masalah sederhana, kemudian dilanjutkan pembentukan tim perancang,

pengumpulan informasi, kreasi proses untuk menyelesaikan masalah spesifik.

Page 2: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

Kreasi proses dilakukan setelah permasalahan dirumuskan dan kajian pustaka

dilaksanakan seperti pada Gambar 2. Pada Gambar 2 ditunjukkan kreasi proses dilakukan

melalui pengumpulan data sekunder hasil penelitian dan melakukan percobaan laboratorium

serta sintesis proses. Kreasi proses diakhiri dengan analisis keuntungan pasar. Proses

dihentikan ketika harga produk melebihi harga bahan baku.

Pengembangan proses dilakukan terhadap proses yang memberikan keuntungan.

Tim perancang membuat diagram alir proses yang rinci disertai dengan neraca massa,

neraca energi dan daftar peralatan. Inti dari perancangan proses adalah menemukan pilihan-

pilihan proses yang layak dikembangkan sehingga pemilihan proses merupakan titik awal

yang cukup menentukan Mangunwidjaja dan Suryani (1994). Perancangan proses

berhubungan erat dengan kegiatan sintesis yang merupakan kegiatan yang berurutan dan

terpadu. Dalam sintesis dilakukan pemilihan proses dengan mengikuti kaidah umum seperti

Gambar 1. Aliran informasi dalam rancang bangun proses. Edgar & Himmelblau (2001)

Tujuan dan spesifikasi dari pengguna

Sintesis Diagram alir

Flowsheeting: • Penyelesaian

neraca massa dan energi

• Sizing dan

Costing

Optimasi

Diagram alir optimal

Penelitian, literatur

• Estimasi parameter

• Data smoothing dan rekonsiliasi

Data base

Perhitungan estimasi sifat fisik dan kimia

Harga alat dan perhitungan modal

Kondisi operasi dan rancang bangun optimal

Rate of return, NPV, Net B/C

6

Page 3: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

mempertimbangkan biaya yang rendah, aman, memenuhi persyaratan lingkungan dan

mudah mengoperasikannya.

Dua teknik dalam sintesis proses adalah teknik heuristic dan algoritma. Teknik

algoritma adalah analisis sederhana untuk menganalisis masalah komplek dengan cara

pengamatan susunan terstruktur, sedangkan teknik heuristic adalah teknik pemilihan proses

berdasarkan logika dan informasi dasar (Rudd dan Watson, 1968). Sintesis proses secara

heuristic merupakan pengambilan keputusan bedasarkan teori dan penyelesaian yang dapat

dipercaya: rule of thumb, spekulasi, dan subyektif (Seider et al., 1999). Teknik heuristic

dalam sintesis proses adalah proses penjabaran sejumlah langkah praktis untuk mencapai

tujuan kegiatan.

Beberapa teknik heuristic dalam sintesis proses dikembangkan oleh Rudd dan

Watson (1968), Douglas (1988) dan Seider et al., 1999). Sintesis proses menurut Rudd dan

Watson (1968) meliputi: (1) pemilihan jalur reaksi proses, (2) alokasi bahan atau pereaksi,

(3) pertimbangan teknik pemisahan atau proses hilir, (4) pemilihan operasi pemisahan dan,

(5) integrasi atau pemaduan rancangan satu sampai empat. Sedangkan menurut Douglas

(1988) sintesis proses meliputi: (1) teknik reaksi/proses, (2) analisis input-output, (3)

pengalokasian output dan, (4) operasi pemisahan dan jaringan penukar panas. Sintesis

proses menurut Seider et al., (1999) meliputi: (1) penghilangan/memperkecil perbedaan, (2)

distribusi bahan, (3) teknik pemisahan, (4) eliminasi dan (5) integrasi.

Untuk mendapatkan hasil perancangan yang terbaik maka langkah awal perlu

dilakukan perhitungan neraca massa dan neraca energi. Neraca massa adalah dasar dari

sebuah process design (rancang bangun proses). Neraca massa yang dibuat untuk seluruh

proses akan menentukan jumlah dari bahan baku yang diperlukan dan hasil (produk) yang

diperoleh. Kapasitas pabrik biasanya ditentukan berdasarkan permintaan pasar atau

kapasitas minimum yang menguntungkan. Dari neraca massa yang sudah dibuat dapat

dibuat neraca energi untuk menentukan energi yang harus disediakan dari sebuah sistem

utilitas. Selanjutnya dapat dibuat flow sheeting dari peralatan yang dipilih dan dilakukan

proses perhitungan dan pemilihan alat. Langkah selanjutnya adalah rancang bangun pipa

dan instrumentasi sehingga dapat dibuat Process Engineering Flow Diagram (PEFD).

Analisa ekonomi dan penentuan harga dilakukan supaya mendapatkan gambaran kelayakan

desain.

7

Page 4: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

8 R

AN

CA

NG

AN

PR

OSE

S

KREASI PROSES Pengumpulan data base untuk kreasi proses

(Data sekunder hasil penelitian)

Melakukan Percobaan

Sintesis Proses

Apakah ada keuntungan kasar? Tidak

Tolak

Ya

ANALISIS PELUANG DAN PERMASALAHAN

Gambar 2. Tahapan Perancangan Proses Kimia (Seider et al.,1999)

Sintesis Detail Proses

(Metoda Algoritma)

PEN

GE

MB

AN

GA

N P

RO

SES

Kajian Pengendalian

Proses Sintesis

struktur pengendalian,

Analisis pengendalian,

Simulasi dinamik.

Pembuatan Diagram Alir

Integrasi Proses (Process Engineering Flow Diagram)

Simulasi Menyusun Detail Data Base

Percobaan Pilot Plant

Ya

Apakah Proses Menjanjikan

Tidak

Tolak

Detail desain, ukuran peralatan, estimasi biaya modal, analisis keuntungan.

Ya

Apakah Proses Menguntungkan

Tidak

Tolak

Final Desain Konstruksi Startup Operasi

Page 5: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

2.2. Probiotik

Probiotik telah didefinisikan dalam beberapa pengertian sesuai dengan keunggulan

yang dimilikinya, diantaranya probiotik diartikan sebagai sediaan sel mikroba atau

komponen dari sel mikroba yang memiliki pengaruh menguntungkan pada kesehatan dan

kehidupan inangnya (Salminen et al., 1999). Sejumlah penelitian mengungkapkan beberapa

pengaruh positif bagi kesehatan dari probiotik dan asam linoleat. Kelompok peneliti telah

menemukan adanya sel probiotik Bifidobacteria memiliki sifat antimutagenik, sedangkan

Nagao et al., (2000) menyatakan adanya pengaruh Lactobacillus casei terhadap sistem

imunitas tubuh. Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan kolesterol serum darah

telah dilakukan oleh Sugiyama et al., 1997 yang menyatakan bahwa adanya pengaruh

omega-6 terhadap penurunan kolesterol serum darah tikus. Penurunan kolesterol terjadi

melalui penghambatan aktivitas enzim 3-hidroksi-3-metilglutaril koenzim A reduktase,

degradasi kolesterol menjadi senyawa koprostanol dan dekonjugasi garam empedu. Bakteri

asam laktat juga dapat memperbaiki keseimbangan flora usus jika dikonsumsi dalam

keadaan hidup dan jumlah memadai (Fuller, 1986).

Penelitian Sirilun et al., (2010) mengungkapkan adanya kemampuan Lactobacillus

plantarum untuk menurunkan kolesterol hingga 25,41 %, sedangkan Guo et al., (2011)

menemukan potensi Lactobacillus plantarum dalam menghilangkan kolesterol dalam darah.

Upaya mereduksi kolesterol dalam darah juga dilakukan oleh El-shafie et al., (2009) dengan

menggunakan galur tunggal Lactobacillus plantarum yang terbukti dapat menurunkan

kolesterol dalam darah.

Tanpa keberadaan bakteri probiotik manusia tidak akan memiliki keseimbangan

mikroflora di dalam saluaran cerna. Dengan menambahkan probiotik yang merupakan

kumpulan mikroorganisme yang mampu menguraikan bahan-bahan organik kompleks pada

pakan menjadi bahan organik sederhana, sehingga mudah diserap oleh saluran pencernaan

ke dalam tubuh sebagai bahan sari-sari makanan untuk membangun tubuh dengan

sempurna. Probiotik merupakan produk campuran antara berbagai mikroorganisme lain

yang dapat mendegradasi serat maupun protein dan lipid (Haryanto, 2002).

Penelitian tentang produk probiotik kebanyakan memanfaatkan isolat klinis bakteri

dengan asumsi isolat klinis dapat bertahan pada kondisi di dalam saluran pencernaan

manusia. Menurut Chou dan Weimer (1999), stres terhadap probiotik dimulai dari lambung

yaitu bakteri ini harus mampu bertahan terhadap pH yang sangat rendah (sekitar 3,0).

Waktu yang dibutuhkan mulai masuk sampai keluar lambung adalah 90 menit. Setelah

9

Page 6: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

probiotik berhasil melalui lambung, bakteri ini akan memasuki saluran usus bagian atas

dimana garam empedu disekresikan. Setelah perjalanan melalui lingkungan yang sulit,

probiotik harus mampu mengkolonisasi saluran usus bagian bawah.

Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa Lactobacillus sp. sebagai bibit

probiotik mempunyai kemampuan menurunkan kolesterol darah dan dapat menyerang

kolesterol di dalam saluran pencernaan hewan percobaan. Salah satu mekanisme penurunan

kolesterol tersebut adalah bakteri asam laktat dapat mendegradasi kolesterol menjadi

koprostanol yaitu sebuah sterol yang tidak dapat diserap oleh usus. Kemudian koprostanol

dan sisa kolesterol dikeluarkan bersama-sama tinja hewan atau manusia. Dengan demikian

jumlah kolesterol yang diserap tubuh menjadi rendah.

Galur bakteri asam laktat diduga mampu menempel di dinding usus tikus,

berkembang biak dan melakukan peran yang menguntungkan kesehatan lewat dekonjugasi

garam empedu. Galur bakteri asam laktat juga memproduksi enzim yang disebut bile salt

hydrolase (BSH). Dekonjugasi garam empedu akan meningkatkan asam empedu

terkonjugasi yang tidak mudah diserap dari usus halus dibanding asam empedu konjugasi.

Asam empedu dekonjugasi akan terbuang lewat tinja, sehingga jumlah asam empedu yang

kembali ke hati akan berkurang. Untuk menyeimbangkan jumlah asam empedu tubuh akan

mengambil kolesterol tubuh sebagai prekursor. Proses itu pada gilirannya akan menurunkan

kadar kolesterol darah secara keseluruhan.

Makanan dan minuman kesehatan yang memanfaatkan aktivitas probiotik adalah

produk kesehatan yang mengandung BAL yang dapat bertahan hidup dalam keasaman

lambung dan menghambat mikroba patogen. Minuman probiotik harus mempunyai pH

yang rendah maksimal 4,5 dengan kandungan total asam minimal 0,85 % dan jumlah

bakteri asam laktat minimal 108 sel/ml (Speck, 1978).

Beberapa keuntungan yang dapat diperoleh dengan mengkonsumsi makanan

kesehatan probiotik adalah sebagai berikut :

Melawan pertumbuhan mikroflora usus yang tidak menguntungkan.

Mengontrol infeksi usus yang disebabkan oleh bakteri patogen.

Mengurangi kadar kolesterol darah dan gangguan jantung (Ray, 1996; Sanders, 2000)

Mempengaruhi respon imun (Ray, 1996; Sanders, 2000)

Bersifat antimutagenik dan antikarsinogenik (Salminen et al., 1999; Sanders, 2000)

Menurunkan tekanan darah penderita hipertensi (Sanders, 2000)

Mengurangi kanker/tumor usus besar dan organ-organ pencernaan lainnya (Ray, 1996).

10

Page 7: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

Kriteria-kriteria yang perlu dipertimbangkan untuk mendapatkan produk probiotik

dengan pengaruh positif yang optimal bagi inangnya, antara lain :

Spesies bakteri probiotik sebaiknya merupakan flora normal usus dengan demikian

bakteri mudah menyesuaikan diri dengan lingkungan usus.

Memiliki kemampuan untuk menempel dan mengklonisasi sel usus.

Memiliki aktivitas antagonistic terhadap mikroba patogen.

Toleran terhadap asam dan garam empedu.

Memiliki kemampuan untuk bertahan selama proses pengolahan dan selama waktu

penyimpanan.

Terbukti memiliki pengaruh yang menguntungkan terhadap kesehatan.

Produk probiotik diharapkan memiliki jumlah sel hidup yang besar (107-109 Cfu/ml).

Para kelompok peneliti membagi level pengembangan probiotik menjadi enam

tingkatan. Menurut Saarela et al, (2000) seperti pada Gambar 3 ditunjukkan bahwa semakin

tinggi level pengembangan probiotik maka produk pangan yang dihasilkan memiliki

manfaat yang lebih besar terhadap kesehatan sebagai pangan kesehatan, sedangkan pada

level pengembangan yang bersifat dasar-dasar probiotik maka produk yang dihasilkan

masih sebatas sebagai produk pangan yang berfungsi sebagai pemenuhan nutrisi.

Memberikan efek terhadap kesehatan

Meningkatkan daya tahan tubuh

Aktivitas antagonistik mikroba patogen

Resistensi pH rendah dan viabilitas sel pada garam empedu

Viabilitas sel dan aktivitas sel selama produksi dan penyimpanan

Karakteristik sifat strain, spesies dan genus 1

2

3

4

5

6

Gambar 3. Level pengembangan probiotik

11

Page 8: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

2.3. Bakteri Asam Laktat

Istilah bakteri asam laktat (BAL) merujuk pada kelompok mikroorganisme yang

memiliki kemampuan tinggi dalam memproduksi asam laktat hasil fermentasi sumber

karbohidrat seperti susu, daging, buah dan sayuran (Ray, 1996). BAL termasuk aciduric

dan achidophilic, beberapa spesies dapat tumbuh pada kondisi yang sangat jauh berbeda dan

produksi asam laktat akan menurunkan pH sehingga menekan pertumbuhan bakteri lain,

sehingga mereka mampu bertahan hidup pada berbagai habitat.

Bakteri asam laktat (BAL) terutama genus Lactobacillus mempunyai peranan yang

penting dalam fermentasi bahan makanan. Bakteri ini mampu memfermentasi karbohidrat

dengan menghasilkan asam laktat dan kehadirannya dapat memberikan efek anti mikroba

khususnya terhadap bakteri patogen dalam saluran pencernaan sehingga mampu

menyeimbangkan mikroflora usus. Sifat tahan asam dan viabilitas yang tinggi dalam

produk fermentasi menjadi faktor menguntungkan sehingga BAL dijadikan sebagai agensia

probiotik dalam minuman kesehatan. Pemanfaatan bakteri sebagai probiotik harus

memenuhi syarat antara lain jumlahnya mencapai 108 sel/ml, kadar asam laktat minimal

0,85 % dan pH produk maksimum 4,0.

Lactobacillus merupakan bakteri bentuk batang, gram positif, tidak berspora, dan

katalase negatif. Lactobacillus plantarum yang digunakan sebagai starter pada produk susu

kedelai dan susu sapi termasuk bakteri asam laktat homofermentatif yang memecah

glukosa, sebagian besar menjadi asam laktat (90%). Selain itu juga menghasilkan sebagian

kecil asam sitrat, diasetil dan asetoin yang semuanya akan berpengaruh terhadap

pembentukan flavor Yakult (Speck, 1978).

Pertumbuhan maksimal dan rata-rata fermentasi optimum dari BAL tergantung pada

faktor lingkungan yang meliputi nutrisi, suhu inkubasi, potensial oksidasi dan reduksi serta

pH (Ray, 1996). Lactobacillus plantarum termasuk kelompok bakteri homofermentatif

yang mempunyai suhu optimum 30-370 C untuk pertumbuhannya.

Peranan BAL sebagai bakteri probiotik sangat ditentukan oleh sifatnya yang tetap

dalam keadaan hidup sejak dikonsumsi hingga mencapai usus manusia. Bakteri ini harus

dapat melekat pada usus, namun tidak semua bakteri asam laktat mempunyai sifat seperti

itu. Beberapa strain BAL yang berpotensi sebagai agensia probiotik karena kemampuannya

untuk menghambat pertumbuhan mikroba enterik adalah Lactobacillus reuteri,

Lactobacillus casei dan Lactobacillus acidhophilus. Bakteri-bakteri ini juga mempunyai

kelebihan karena bakteri-bakteri ini juga mampu tumbuh dalam jalur pencernaan. Untuk

12

Page 9: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

peningkatan produktivitas bakteri hasil isolasi dapat dicapai dengan mengoptimalkan

kondisi pertumbuhan sel dan medium pertumbuhannya. Salah satunya dengan melakukan

kultivasi Lactobacillus sp. pada media campuran susu dan sari buah mengkudu.

Penggunaan media campuran sebagai media optimasi didasarkan selain karena susu

merupakan habitat alami bagi Lactobacillus sp. juga mempunyai kandungan nutrisi yang

tinggi bagi pertumbuhan BAL. Fermentasi susu terbukti mampu menghasilkan produk yang

optimal dan mengandung mikroba yang memenuhi syarat sebagai probiotik.

2.4. Manipulasi Substrat Karbon

Fermentasi mikrobial merupakan proses pembentukan energi, dimana energi

diperoleh dari senyawa-senyawa organik yang berfungsi sebagai donor dan aseptor elektron.

Kultivasi yang memanfaatkan mikroorganisme biasanya memiliki enzim-enzim yang akan

mengubah hasil oksidase substrat tersebut. Beberapa enzim selalu akan terbentuk tanpa

tergantung pada komposisi medium dimana mikroorganisme dapat tumbuh. Tetapi ada

beberapa enzim lainnya sebagai enzim induksi yang akan terbentuk apabila tersedia substrat

atau senyawa yang strukturnya sama dengan substrat dalam medium (substrat induser)

pertumbuhannya.

Manipulasi metabolik dengan cara memberikan keragaman media kultivasi seperti

kombinasi antara amonium sulfat dan urea juga berimplikasi pada biosintesa produk.

Melalui manipulasi metabolik diharapkan pula adanya perubahan mekanisme pembentukan

energi, perubahan permeabilitas sel terhadap substrat dan produk serta dapat menyebabkan

hanya enzim-enzim tertentu yang berfungsi selama kultivasi. Hal ini tidak seperti pada cara

mutasi genetik karena perubahan yang terjadi melalui teknik manipulasi metabolik

merupakan perubahan fenotipik. Manipulasi metabolik merupakan salah satu cara dalam

teknik kultivasi untuk memperoleh hasil yang optimum. Manipulasi metabolik seringkali

dilakukan dengan pemberian substrat media yang bervariasi. Pada lintasan primer metabolik

dapat ditemui beberapa senyawa antara yang membentuk lintasan samping. Dalam hal ini

modifikasi metabolisme mikroorganisme dengan menggunakan peubah variasi substrat

medium diharapkan terjadi pembelokan lintasan metabolisme tersebut kearah pembentukan

senyawa atau produk melalui lintasan samping. Melalui teknik manipulasi lingkungan dapat

pula dihasilkan produk-produk kultivasi yang karakteristik kimianya berbeda, tetapi proses

pembentukannya tetap melalui lintasan metabolisme normal.

13

Page 10: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

Rachman (1992) menyatakan bahwa medium kultur yang digunakan merupakan

faktor yang penting untuk memperoleh inokulum dan hasil kultivasi yang baik. Untuk itu

desain medium tidak hanya ditunjukkan untuk memenuhi kebutuhan nutrisi bagi

mikroorganisme tetapi juga untuk memenuhi kebutuhan bagi pembentukan produk kultivasi

yang maksimum. Pembentukan produk dalam persiapan inokulum bukan tujuan utama

sehingga komposisi medium kultur dimungkinkan akan berbeda.

Komposisi medium kultivasi yang digunakan dapat berupa medium sederhana atau

medium komplek karena keduanya dapat diperoleh secara sintetis atau medium kasar.

Medium sintetis sangat menguntungkan dimana untuk setiap komponen dapat dikurangi

dihilangkan atau ditambahkan dan pada umumnya tidak membentuk busa karena tidak

mengandung protein dan peptida. Kendalanya medium sintetis kurang begitu optimum

untuk skala industri. Pada kultivasi skala besar sumber-sumber nutrien harus mampu

membentuk produk atau biomassa dengan hasil maksimum untuk setiap gram substrat yang

digunakan. Manipulasi metabolik juga diharapkan dapat memacu pembentukan produk

kultivasi dengan laju yang maksimum dan dapat menghambat pembentukan produk yang

tidak diinginkan. Aspek lain adalah medium kultivasi harus memiliki mutu yang konsisten,

murah dan cukup tersedia sepanjang tahun serta tidak menimbulkan masalah aerasi, agitasi,

dan pemurnian hasilnya (Rachman, 1992). 2.4.1. Jagung (Zea mays L)

Jagung (Zea mays L.) merupakan salah satu tanaman pangan dunia yang terpenting,

selain gandum dan padi. Jagung merupakan salah satu tanaman yang mudah tumbuh hampir

di seluruh wilayah Indonesia dan cara pembudidayaannya yang tidak terlalu sulit sangat

memungkinkan Indonesia menjadi salah satu produsen jagung dunia. Tanaman jagung dapat

dilihat dari Gambar 4.

Gambar 4. Tanaman jagung dan buah jagung Sumber: Anonim.http://id.wikipedia.org/wiki/Jagung

14

Page 11: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

Jagung merupakan tanaman semusim. Satu siklus hidupnya diselesaikan dalam 80-

150 hari. Tinggi tanaman jagung sangat bervariasi, meskipun tanaman jagung umumnya

berketinggian antara 1-3 meter dan ada varietas yang dapat mencapai tinggi 6 m. Biji jagung

kaya akan karbohidrat, sebagian besar berada pada endospermium. Kandungan karbohidrat

dapat mencapai 80% dari seluruh bahan kering biji. Karbohidrat dalam bentuk pati

umumnya berupa campuran amilosa dan amilopektin. Pada jagung sebagian besar atau

seluruh patinya merupakan amilopektin. Perbedaan ini tidak banyak berpengaruh pada

kandungan gizi, tetapi lebih berarti dalam pengolahan sebagai bahan pangan. Jagung manis

tidak mampu memproduksi pati sehingga bijinya terasa lebih manis ketika masih muda.

Komponen penyusun jagung: trigliserida, glikolipid, fosfolipid, vitamin berupa tiamin,

niasin, riboflavin, piridoksim. Kandungan vitamin jagung dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Kandungan Vitamin Jagung

Kandungan Jumlah (mg/pound) Vitamin A 1990 Tiamin 2,06 Riboflavin 0,6 Niasin 6,4 Asam Pentotenat 3,36 Viamin E 11,21

Sumber: Sulantri (1990)

Jagung mengandung lemak dan protein, jagung muda memiliki lemak dan protein

lebih kecil dari pada jagung tua. Selain karbohidrat, jagung mengandung serat kasar, gula

berupa sukrosa, pentosa; lemak yang terdiri atas lemak jenuh berupa palmitat dan stearat

serta asam lemak tak jenuh berupa oleat dan linoleat seperti pada Tabel 2.

Tabel 2. Komposisi Kimia Jagung

Kandungan Jumlah (persen) Air 13,5 Protein 10 Minyak/lemak 4 Karbohidrat - Zat tepung 61 - Gula 1,4 - Pentosa 6 - Serat kasar 2,3 Abu 1,4 Zat lain-lain 0,4 Sumber: Sulantri (1990)

15

Page 12: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

2.4.2. Sari Buah Mengkudu

Buah mengkudu pada awalnya berwarna hijau kemudian menjadi kuning, setelah

matang warnanya menjadi putih dan transparan serta lunak. Dagingnya banyak mengandung

air, mengeluarkan bau yang tidak sedap. Bau ini timbul karena terjadi percampuran antara

bau asam kaproat dan bau asam kaprat yang agak tajam. Jenis produk olahan yang berbahan

dasar buah mengkudu sangat banyak. Salah satunya adalah produk yang berbentuk cair

yang berfungsi sebagai minuman kesehatan. Kandungan bahan dalam 100 gram serbuk

buah mengkudu adalah karbohidrat 52,42 %, serat 33,38 %, air 7,12 % dan protein 0,75 %.

Kandungan nutrisi dalam 1.200 mg sari buah mengkudu adalah vitamin A 2,75 IU, vitamin

C 2,10 mg, kalsium 3,90 mg, besi 0,1 mg, natrium 4,02 mg, kalium 13,38 mg, protein 9 mg,

lemak 18 mg, kalori 2,00 mg dan karbohidrat 620 mg serta beberapa mineral penting

lainnya (Solomon, 1998 di dalam Waha, 2000). Mengkudu juga mengandung karbohidrat

dari buah mengkudu adalah glukosa, oligosakarida, polisakarida, glukosid dan juga

heteropolisakarida (gum arab).

Dharmawan et al., (1999) menyatakan bahwa jenis buah yang berpotensi sebagai

makanan fungsional adalah buah pace (Morinda citrifolia) yang diyakini dapat

memperlancar pencernaan. Menurut Djauhariya dan Tirtoboma (2001), senyawa

antraquinon yang terkandung dalam buah mengkudu efektif membasmi bakteri E. coli

penyebab diare, Salmonella sp. dan Shigella sp. penyebab disentri dan keracunan serta

golongan bakteri penyebab infeksi seperti Pseudomonan aeruginosa, Proteus morginii dan

Bacillus subtilis. Sari buah mengkudu juga mampu mengatur keseimbangan pH tubuh,

sehingga meningkatkan kemampuan tubuh menyerap vitamin, mineral dan protein.

Dharmawan et al., (1999) juga melaporkan bahwa ekstrak buah pace dengan pelarut

air pada konsentrasi 16 % efektif menghambat pertumbuhan E. coli sebesar 64,3 % dan S.

aureus sebesar 29, 5 %.

2.5. Asam Lemak Esensial

Asam-asam lemak esensial adalah asam lemak yang sangat diperlukan oleh tubuh

dan tidak dibiosintesis oleh tubuh, tetapi hanya dapat diperoleh lewat makanan sama halnya

dengan mineral ataupun vitamin. Asam-asam lemak tersebut terbagi berdasarkan ada

tidaknya ikatan rangkap antara atom-atom karbon yang terbagi atas asam lemak jenuh

artinya asam lemak yang tidak mempunyai ikatan rangkap disebut juga saturated fatty acid

16

Page 13: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

(SAFA) dan asam lemak tak jenuh yaitu asam lemak yang mempunyai satu atau lebih ikatan

rangkap. Bila hanya terdapat satu ikatan rangkap maka disebut monosaturated fatty acid

(MUFA) dan apabila terdapat dua atau lebih ikatan rangkap disebut polysaturated fatty acid

(PUFA). Asam lemak tak jenuh terdiri atas 3 kelompok besar yaitu omega 3, omega 6 dan

omega 9 seperti disajikan pada Tabel 3. Asam linoleat (18:3ω3). Asam eikosapentaenoat

(20:5ω3) dan dokosaeksaenoat (22:6 ω3) mengandung asam lemak omega 3 yang banyak

diperoleh dari makanan. Kelompok asam lemak yang kedua yaitu omega 6 yang tediri dari

asam linoleat (18:2 ω6) dan asam arakidonat (20:4 ω6), sedangkan omega 9 terdiri dari

asam oleat (18:1 ω9).

Tabel 3. Pengelompokkan asam lemak tak jenuh

Asam linoleat dan asam linolenat merupakan asam lemak essensial karena tubuh

tidak dapat mensintesis kedua asam lemak tersebut, selain itu dapat digunakan untuk

mensintesis prostaglandin yang mempunyai sifat-sifat hormon serta terlibat dalam banyak

fungsi tubuh. (Murray et al., 1996). Asam linoleat bukan asam lemak esensial karena tubuh

dapat mensintesis asam tersebut dengan cara menyisipkan ikatan rangkap pada posisi Δ9 ke

dalam asam lemak jenuh yang bersesuaian (Murray et al., 1996). Menurut Osman et al.,

(2001) PUFA khususnya ω3 dan ω6 dipertimbangkan sebagai asam lemak essensial dan

memperlihatkan untuk dapat menyembuhkan dan mencegah, penyakit kardivaskuler,

perkembangan saraf pada bayi, kanker dan kontrol glikemik lemak. Selain itu omega 3

sebagai molekul dasar dalam struktur dan aktifitas pada membran seluruh sel, sehingga

komponen pengatur produksi seluler, diketahui sebagai asam eicosanoid (mempunyai 20

karbon) dan fungsi khususnya dalam jaringan saraf, khususnya pada retina mata,

mempengaruhi otot jantung, memproduksi substansi mengontrol respon immun.

Kelompok Kelompok Struktur

ω 3

Asam dokosahexanoat Asam eikosanpetanoat Asam linolenat

22:6 ω3 20:5 ω3 18:3 ω3

ω 6

Asam linoleat Asam Arakidonat

18:2 ω6 20:4 ω6

ω 9 Asam oleat 18:1 ω9

17

Page 14: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

2.6. Struktur dan Metabolisme Kolesterol dalam Tubuh

Kolesterol adalah salah satu lipid tubuh yang berada dalam bentuk bebas dan ester

dengan asam lemak. Kadar kolesterol normal dalam plasma yang diperoleh dari orang puasa

dianggap oleh kebanyakan laboratorium klinik sebesar antara 3,1 dan 5,7 mmol/L (120

sampai 220 mg/gL). Pada orang dewasa muda sehat, nilai rata-rata kolesterol plasma ialah

antara 4,4 dan 4,7 mmol/L (Mongmery et al., 1993). Sedangkan pada tikus kadar kolesterol

dan fosfolipid dalam LDL dan kolesterol di dalam HDL meningkat sesuai umur, tetapi

gerakan asam empedu dan sekresi asam empedu pada kolesterol menurun sesuai umur tikus.

Kurang lebih 65% kolesterol dalam plasma subyek normal berpuasa diesterkan. Plasma

darah penderita normal akan tidak mempunyai kilomikron tersisa sesudah masa puasa dan

hanya ada sedikit very low density lipoprotein (VLDL). Oleh karena itu lipoprotein utama

ialah low density lipoprotein (LDL) dan high density lipoprotein (HDL). Kurang lebih 70%

kolesterol total terdapat pada LDL dalam plasma puasa normal, sedangkan di dalam cairan

empedu jumlah kolesterol sekitar 390 mg/100ml. Laki-laki mempunyai relatif lebih banyak

LDL, sedangkan wanita pramenopause mempunyai relatif banyak HDL, sehingga laki-laki

cenderung mempunyai kadar kolesterol plasma lebih tinggi dari pramenopause.

Girindra (1998) menyatakan bahwa semua jaringan tubuh mempunyai kemampuan

untuk mensintesis kolesterol tetapi yang paling aktif adalah hati. Wirahadikusuma (1985)

menyatakan bahwa biosintesis kolesterol berada dalam jaringan hati, kulit, kelenjar anak

ginjal, kelenjar kelamin, jaringan lemak, otot, urat nadi dan otak dewasa.

Pada tikus normal memiliki kadar kolesterol total bervariasi. Kadar kolesterol total

normal dari berbagai hasil penelitian yang telah dilakukan disajikan dalam Tabel 4.

Tabel 4. Kadar Kolesterol Total Normal Tikus.

No. Kolesterol total (mg/dl) 1. 40 – 130 2. 50 – 60 3. 65 – 75

Sumber: Purwanti (2004)

18

Page 15: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

2.6.1. Hiperkolesterolemia

Kolesterol di dalam tubuh diproduksi dalam jumlah yang diperlukan. Kadar

kolesterol yang melebihi batas normal disebut sebagai hiperkolesterolemia.

Hiperkolesterolemia dapat dibagi menjadi 3 berdasarkan kadar kolesterol low density

lipoprotein (LDL) dalam darah seperti yang tercantum pada Tabel 5.

Tabel 5. Pengelompokan Hiperkolesterolemia.

Hiperkolesterolemia dapat dibuat pada beberapa spesies hewan yaitu dengan

menambahkan lemak dan kolesterol dalam makanan yang disebut dengan induksi eksogen.

Biosintesis kolesterol secara endogen prosesnya sangat lambat untuk memperoleh

peningkatan kadar kolesterol. Pada tikus pemberian diet kolesterol saja tidak dapat

meningkatkan kadar kolesterol plasmanya. Banyak penelitian yang telah dilakukan untuk

membuat tikus dewasa hiperkolesterolemia yaitu dengan cara menambahkan lemak dan

kolesterol dalam makanannya. Selain itu pada air minumnya perlu ditambahkan propil

tiourasil (PTU) yang merupakan suatu zat antitiroid untuk meningkatkan kolesterol darah

secara endogen. Penghambatan ekskresi hormon tiroid ke dalam empedu dapat

meningkatkan kadar kolesterol darah dengan cara menekan pembentukan reseptor low

density lipo-protein (LDL) di hati, yang menyebabkan pengeluaran kolesterol dari sirkulasi

meningkat (Ganong, 1998).

Mekanisme pencegahan dan penurunan kolesterol di dalam saluran cerna hewan

percobaan adalah sebagai berikut.

1. Bakteri asam laktat dapat mendegradasi kolesterol menjadi “coprostanol” yaitu sebuah

sterol yang tidak diserap oleh usus. Selanjutnya “coprostanol” dan sisa kolesterol

dikeluarkan bersama-sama tinja hewan atau manusia. Sebuah penelitian menunjukkan

bahwa penurunan kolesterol oleh galur bakteri Lactobacillus secara anaerobik dapat

mencapai sekitar 27-38%.

2. Galur bakteri asam laktat memproduksi enzim yang disebut bile salt hydrolase (BSH).

Dekonjugasi garam empedu akan meningkatkan asam empedu terkonjugasi yang

Kategori Kolesterol (mg/dl) LDL (mg/dl) Normal < 200 < 130 Hiperkolesterol rendah 200 – 289 130 – 159 Hiperkolesterol sedang 240 - 289 169 – 209 Hiperkolesterol tinggi > 290 > 210 Sumber : Grundy (1991)

19

Page 16: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

tidak mudah diserap dari usus halus dibanding asam empedu konjugasi. Asam

empedu konjugasi akan terbuang lewat tinja, sehingga jumlah asam empedu yang

kembali ke hati berkurang. Untuk mengimbangi asam empedu tubuh akan mengambil

kolesterol tubuh sebagai prekusor. Proses itu akan menurunkan kadar kolesterol darah

secara keseluruhan (Anonim. http://anandamarga.or.id/imdex.php).

2.6.2. Lipoprotein

Kolesterol dalam darah diedarkan dalam bentuk lipoprotein. Lipoprotein dibagi

menjadi 5 fraksi berdasarkan ultrasentifugasi. Kelima fraksi tersebut adalah kilomokron,

very low density lipoprotein (VLDL), intermediet density lipoprotein (IDL), high density

lipoprotein (HDL) kolesterol dan low density lipoprotein (LDL) kolesterol (Murray et al.,

1996). Kolesterol dominan terdapat dalam LDL dan HDL kolesterol. HDL terlibat dalam

pengangkutan kolesterol ke jaringan dan pengangkutan balik kolesterol, sehingga

diharapkan kadar HDL yang tinggi dalam darah.

Povey (1994) menyatakan bahwa HDL kolesterol bersifat menguntungkan. HDL

kolesterol berfungsi mengumpulkan kelebihan kolesterol dari arteri dan membawanya

kembali ke hati, untuk diproses ulang atau diubah menjadi empedu. Wirahadikusumah

(1985) menyatakan bahwa jumlah HDL kolesterol yang tinggi akan mempercepat proses

pengangkutan kolesterol dari sel tepi yang berarti mengurangi kemungkinan terjadinya

penimbunan kolesterol pada dinding pembuluh darah. LDL kolesterol bersifat merugikan

karena fungsi utamanya untuk mengumpulkan dan mengalirkan kolesterol dari seluruh

tubuh ke dalam sel. Konsentrasi LDL Kolesterol normal pada beberapa hewan dan manusia

dapat dilihat pada Tabel 6.

Tabel 6. Kadar LDL normal pada manusia dan hewan.

Kelompok LDL (mg/dl) Manusia 79-90 Mencit 20 Tikus 24 Marmut 28 Kelinci 17 Monyet 42 Kera besar 46 Domba 24 Sumber: Grundy (1991)

20

Page 17: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

2.6.3. Metabolisme Trigliserida

Trigliserida merupakan ester dari gliserol dan asam lemak. Lemak ini dibawa dalam

aliran darah oleh very low density lipoprotein (VLDL). Seperti halnya kolesterol,

trigliserida dibuat di dalam hati atau berasal dari lemak dalam makanan. Trigliserida

merupakan suatu sumber energi penting untuk tubuh, tetapi jika berlebihan dapat

meningkatkan kecenderungan pembentukan bekuan dalam darah. Kadar trigliserida yang

meningkat (trigliseridemia) cenderung akan mengalami peningkatan Penyakit Jantung

Koroner (Povey, 1994). Disamping digunakan sebagai sumber energi, trigliserida dapat

dikonversi menjadi kolesterol, fosfolipid dan bentuk lipid lainnya (Heslet, 1991).

Jaringan adiposa secara khusus merupakan tempat sintesis, penyimpanan dan

hidrolisis trigliserida. Kadar trigliserida normal pada orang dewasa adalah antara 30-170

mg/100 ml. Nilai yang melebihi 250 mg/100 ml dianggap berindikasi hipertrigliseridemia.

Heslet (1991) menyatakan trigliseridemia dapat disebabkan oleh karbohidrat dalam

makanan yang dikonsumsi. Dalimartha (2001) menyatakan bahwa konsumsi bahan

makanan seperti alkohol, makanan manis, santan dan karbohidrat secara berlebihan akan

meningkatkan kadar trigliserida. Hipertrigliseridemia sering diikuti dengan penurunan HDL

Kolesterol dan meningkatnya kandungan very low density lipoprotein (VLDL) dan Low

Density Lipoprotein (LDL) Kolesterol. Masalah kolesterol akhir-akhir ini banyak

dibicarakan karena ada hubungannya dengan penyakit arterosklerosis dan penyakit

kardiovaskuler pada manusia. Banyak penelitian menunjukkan bahwa seseorang dengan

diet rendah lemak resiko penyakit jantung koroner (PJK) lebih rendah dibandingkan dengan

diet lemak tinggi, khususnya lemak jenuh dan kolesterol.

Korelasi positif antara kadar kolesterol plasma dan resiko PJK diakibatkan oleh efek

arterosklerosis karena adanya peningkatan kadar kolesterol plasma. Faktor utama resiko

penyakit jantung koroner adalah umur, jenis kelamin, rokok, hipertensi, diabetes yang

meningkatkan LDL kolesterol (≥ 4,1 mmol/L atau 160 mg/dL) dan menurunkan HDL

kolesterol (<0,9 mmol/L atau 35 mg/dL). PJK sangat berhubungan dengan adanya

arterosklerosis, yang menggambarkan kemunduran beberapa fenomena meliputi interaksi

antar lipid plasma, lipoprotein, monosit, platelet dan endotelium dan otot polos pada

dinding arteri yang berangsur-angsur menyempitkan arteri koroner setelah terjadinya

trombosit dan koroner. Resiko PJK konstan pada kadar kolesterol 200 mg/dL tapi diatas

nilai tersebut akan meningkatkan resiko PJK seiring dengan naiknya kadar kolesterol

plasma. Selain PJK, arterosklerosis juga merupakan penyebab naiknya kadar kolesterol

21

Page 18: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

plasma dan merupakan faktor utama resiko penyakit jantung yang meliputi suatu kombinasi

tepat dan intima (endotelium) dan media (otot polos) yang melapisi pembuluh darah yang

menghasilkan dalam mempersempit arteri dan membatasi aliran darah.

2.7. Pertumbuhan Mikrobial

Kinetika fermentasi berhubungan dengan laju dan sintesis sel dan atau pembentukan

produk dan pengaruh lingkungan. Mikroba tumbuh dalam spektrum yang luas dalam

lingkungan fisik maupun kimia, pertumbuhan dan aktivitas biologis merupakan respon

terhadap lingkungannya. Dengan mempelajari kinetika fermentasi akan didapatkan

gambaran perubahan yang terjadi, yaitu pertumbuhan biomassa dan pembentukan produk

oleh mikroba. Di dalam fermentasi mencakup tiga hal penting yang saling berhubungan

yaitu kinetika pertumbuhan biomassa, kinetika penggunaan substrat dan kinetika produksi

metabolit (Wang et al., 1979).

Pada fermentasi curah setelah dilakukan inokulasi tidak dilakukan lagi penambahan

media ke dalam fermentor, kecuali pemberian oksigen (proses aerob), antibuih dan

asam/basa untuk mengatur pH bila diperlukan, sehingga semakin lama waktu kultivasi, laju

pertumbuhan spesifik (μ) mikroba semakin menurun sampai akhirnya berhenti. Penurunan

dan berhentinya pertumbuhan disebabkan nutrien berkurang dan terjadi akumulasi metabolit

yang mempengaruhi laju pertumbuhannya, sehingga pada kultivasi curah jumlah sel pada

fase stasioner merupakan jumlah sel maksimum dan faktor pembatas utama dari luar

terhadap pertumbuhan mikroba adalah konsentrasi nutrien dan konsentrasi metabolit-

metabolit yang dapat membatasi pertumbuhan. Kinetika merupakan hal yang sangat penting

dikaji untuk menetapkan model matematik di dalam industri kultivasi. Model matematik

yang dihasilkan dari studi kinetika akan berguna untuk membantu memecahkan persoalan

yang mengangkut proses dalam industri fermentasi.

Pertumbuhan sel dan pembentukan produk oleh mikroorganisme merupakan proses

biokonversi dengan unsur makro dan mikro sebagai sumber nutrien yang digunakan selama

kultivasi sehingga akan terjadi biokonversi menjadi biomassa dan metabolit. Setiap tahap

biokonversi tersebut dapat dikuantitatifkan dengan suatu koefisien hasil (yield) yang

dinyatakan sebagai biomassa yang terbentuk per unit substrat dan produk yang terbentuk

per unit substrat yang dinotasikan sebagai Yx/s dan Yp/s.

Penentuan nilai Yp/s dapat dihitung dengan metoda linierisasi persamaan dengan

cara membuat garis regresi antara jumlah penggunaan substrat (So-S) dengan jumlah

22

Page 19: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

produk yang dihasilkan (P-Po) pada tiap satuan waktu. Menurut Wang et al., (1979) nilai

rendemen konsumsi substrat untuk pembentukan produk dihitung dengan rumus empiris (P–

Po)=Yp/s (So–S). Cara yang biasa digunakan dalam menghitung hasil adalah dengan

mengukur biomassa atau produk yang dihasilkan dan substrat yang dikonsumsi selama

periode waktu tertentu.

Rendemen penggunaan substrat untuk penggandaan biomassa Yx/s merupakan rasio

antara perbedaan jumlah biomassa pada saat t dengan jumlah biomassa pada saat t = 0

dengan selisih antara jumlah substrat pada awal kultivasi dengan sisa substrat pada waktu t.

Nilai Yx/s dapat ditentukan dengan cara menghubungkan antara jumlah penggunaan

substrat (So-S) dan jumlah biomassa yang terbentuk (X-Xo). Kemiringan garis regresi dari

persamaan garis (X–Xo) = Yx/s (So–S) merupakan nilai Yx/s.

2.8. Analisis Kelayakan Finansial

Analisis finansial dilakukan untuk mengetahui tingkat kelayakan ekonomis

teknologi proses produksi hasil percobaan. Beberapa kriteria kelayakan finansial yang

digunakan dalam menentukan kelayakan teknologi proses produksi yaitu NPV (Net Present

Value), IRR (Internal Rate of Return), Net B/C (Net Benefit Cost Ratio), PBP (Pay Back

Period) dan BEP (Break Even Point).

Net Present Value (NPV)

Nilai Sekarang Bersih (NPV) adalah selisih antara Present Value (Nilai Sekarang)

dari investasi dengan nilai sekarang dari penerimaan-penerimaan kas bersih (aliran kas

operasional maupun aliran kas terminal) di masa yang akan datang. Untuk menghitung nilai

sekarang perlu ditentukan tingkat bunga yang sesuai. Rumus yang digunakan untuk

menentukan nilai NSB adalah :

NSB = NS Penerimaan – NS Biaya

Di mana :

NSB = Nilai Sekarang Bersih NS = Nilai Sekarang Kriteria Penilaian : Jika NSB > 0, investasi dinyatakan layak Jika NSB < 0, investasi dinyatakan tidak layak

23

Page 20: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

Internal Rate of Return (IRR)

Laju pengembalian atau Internal Rate of Return (IRR), dari suatu investasi dapat

didefinisikan sebagai tingkat suku bunga yang akan menyebabkan nilai ekivalen

biaya/investasi sama dengan nilai ekivalen penerimaan. Menghitung IRR pada dasarnya

adalah menentukan (i) sedemikian rupa sehingga persamaan berikut berlaku :

1. Nilai Sekarang Bersih = 0

2. Nilai Sekarang Penerimaan – Nilai Sekarang Biaya = 0

3. 1Biaya Sekarang Nilai

Penerimaan Sekarang Nilai=

Nilai ALP dapat dicari dengan cara coba-coba dengan menggunakan rumus :

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

−+= −+

++−+

NSBNSBNSBx)rr(rALP

Di mana : ALP = tingkat bunga yang dicari harganya (%) r- = Tingkat bunga yang membuat NPV negatif (%) r+ = Tingkat bunga yang membuat NPV positif (%) NSB+ = Nilai Sekarang Bersih positif (Rp.) NSB- = Nilai Sekarang Bersih negatif (Rp.)

Rasio Manfaat Biaya (RMB) atau Benefit Cost Ratio(B/C)

Net B/C merupakan perbandingan antara nilai total sekarang dan pendapatan bersih

pada periode saat pendapatan bersih bernilai positif dengan nilai total sekarang pendapatan

bersih pada periode saat pendapatan bersih negatif. Jika nilai Net B/C lebih besar dari satu

maka teknologi proses produksi atau industri dinyatakan layak. Rumus perhitungan B/C

adalah sebagai berikut :

Rasio Manfaat Biaya (RMB) atau Benefit Cost Ratio merupakan perbandingan antara nilai

ekivalen manfaat dengan nilai ekivalen biaya yang dirumuskan sebagai berikut :

BiayaSekarangNilaiManfaatSekarangNilaiRMB

=

Kriteria untuk menerima atau menolak suatu teknologi proses produksi / proyek adalah

: proyek dinyatakan layak bila RMB > 1 dan ditolak bila sebaliknya.

24

Page 21: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses · estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase ... Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan

Waktu Pengembalian Modal

PBP (Pay Back Periode ) adalah waktu yang diperlukan untuk mengembalikan

sejumlah dana yang telah diinvestasikan (Thuesen dan Fabricky, 1993). Satuan dalam

perhitungan PBP yang digunakan adalah dalam tahun atau bulan. Semakin pendek PBP,

semakin kecil resiko yang dihadapi investor. Perhitungan BEP merupakan cara yang paling

sering digunakan untuk mengetahui tingkat penjualan dan produksi dalam keadaan

seimbang (tidak untung maupun rugi).

Analisis Sensitivitas

Analisa kepekaan bertujuan untuk mengetahui pengaruh berbagai faktor internal

terhadap kemampuan proyek mencapai jumlah hasil penjualan dan keuntungan. Faktor

eksternal misalnya perkembangan harga produk sejenis di pasar. Dengan analisis di atas

akan diketahui sejauh mana proyek akan tetap layak jika terjadi perubahan-perubahan pada

faktor-faktor tersebut. Dalam analisa sensitivitas setiap kemungkinan harus dicoba, yang

berarti bahwa, tiap kali harus diadakan analisa kembali. Ini perlu sekali karena analisa

proyek didasarkan pada proyeksi-proyeksi yang banyak mengandung ketidakpastian tentang

apa yang akan terjadi dimasa yang akan datang (Kadariah et al., 1976). Faktor yang

mempengaruhi adalah adanya perubahan harga, keterlambatan pelaksanaan, kenaikan biaya

dan adanya kesalahan dalam perkiraan hasil (Gittinger, 1986).

25