Friday, May 31, 2013FERMENTORBAB IPENDAHULUAN

1.1Latar BelakangInstrumentasi merupakan suatu alat yang sangat penting dalam suatu sistem pengukuran yang salah satunya pengukuran besarnya tinggi permukaan cairan, alat ini harus dapat berfungsi dengan baik sesuai dengan kebutuhan instrumentasi di pabrik. Alat instrumentasi ini merupakan salah satu faktor yang menentukan hasil produksi, dimana alat instrumentasi yang mengukur, mengontrol, mendeteksi, menganalisa, baik secara manual maupun secara otomatis.1.2Rumusan Masalah1.Apa itu Fermentor?2.Apa fungsi dari Fermentor?3.Apa saja jenis-jenis Fermentor?4.Apa saja bagian-bagian dari Fermentor?

1.3Tujuan1.Mengetahui apa itu Fermentor2.Mengetahui fungsi dari Fermentor3.Mengetahui jenis-jenis dari Fermentor4.Mengetahui bagian-bagian dari Fermentor

BAB IIPEMBAHASAN2.1Definisi FermentorMenurut Pujaningsih (2005), fermentor adalah tangki atau wadah dimana didalamnya seluruh sel (mikrobia) mengubah bahan dasar menjadi produk biokimia dengan atau tanpa produk sampingan.Menurut Saepudin dan Sateakasih (2009) bioreaktor/ reaktor biologi/ fermenter suatu wahana/ tempat untuk keberlangsungan proses fermentasi /transformasi bahan dasar menjadi produk yang dinginkan yang dilakukan oleh sistem enzim dalam mikroba atau enzim yang diisolasi. Bioreaktor merupakan sistem tertutup utk reaksi biologis dr suatu proses bioteknologi.Menurut Dwiari et al (2008), fermentor adalah peralatan untuk mengendalikan pertumbuhan mikroorganisme dalam medium cair. Parameter-parameter seperti pH, komposisi medium, suhu, pengadukan, konsentrasi metabolit dan gas dapat dimonitor serta dikendalikan.Menurut Andheklawang (2008), bioreaktor (fermentor) merupakan bejana fermentasi aseptis untuk produksi senyawa oleh mikrobia melalui fermentasi. Bioreaktor dirancang untuk proses fermentasi secara anaerob dan aerob.

3.1Fungsi FermentorUntuk menghasilkan produk oleh mikrobia baik kultur murni atau campuran, yang dikendalikan menggunakan sistem komputer dalam mengatur faktor lingkungan dan pertumbuhan serta kebutuhan nutriennya.Sebagai tempat terjadinya prosesfermentasMemberikan lingkungan yg terkontrol bagipertumbuhan suatu m.o untukmenghasilkan suatu produk yg diinginkan.Menyediakan kondisi lingkungan yang cocok bagi mikrobia didalamnya untuk :Menghasilkan biomassaMenghasilkan enzimMenghasilkan metabolit dsb.Memberikan lingkungan terkontrol bagi pertumbuhan mikroorganisme atau campuran tertentu mikroorganisme untuk memperoleh produk yang diinginkan.Bioreaktor hendaknya mencegah kontaminasi produksi dr lingkungan pd kultur sambil mencegah pelepasan kultur ke lingkungan.Bioreaktor sebaiknya memiliki instrumentasi untuk pemeriksaan agar terjadi pengawasan proses optimum.

Persyaratan fermentor modernDapat dioperasikan secara aseptikAerasidan pengadukanmemenuhikebutuhanm.o dan tidak membunuh atau merusak produkSuhu, pH dan kecepatan pengadukan dapat diaturMemiliki sistempengambilan contoh yg aseptikPermukaan bagian dalam harus rata atau tanpa lubang-lubang ukuran mikro

4.1Jenis-jenis FermentorBerdasarkan bentuk substrat, fermentasiada 2 macam :Fermentasi substrat padat,produk dari cara kerjaini tdk terlalu banyak contohnya: tempe, jamur merang, tape,kompos. Fermentasi substrat cair,umumnya produk fermentasi dihasilkandengan cara ini.

Sistem fermentasi substrat cairBatch sederhanaFedbatchSemi batchKontinyu

Batch SederhanaInokulum dan substrat dimasukkan sekaligus pada waktu awal dan proses fermentasi berlangsung sampai waktu tertentu.Contoh : asam cuka

Fed BatchInokulum dimasukkan dan sebagian substrat (+/-10 % dari volume fermentor) dimasukkan ke dalam fermentor. Sisa substrat (+/-90 %) dimasukkan kemudian secara bertahap.

Semi batchSeperti batch sederhana tetapi pada waktu panen yg diambil hanya 90 % dari hasi fermentasi, sedang 10 % di tinggal dalam fermentor, lalu ke dalam fermentor dimasukkan lagi substrat sebanyak 90 %.

KontinyuSubstrat dimasukkan secara kontinyu kedalam fermentor yg berisi m.o dan hasil fermentasi dikeluarkan secara kontinyu.

Jenis Fermentor berdasarkan pemasukan udaraFermentor silinder berpengadukFermentor angkat udaraFermentor vogel buschJenis fermentor yg banyak digunakan adalah fermentor silinder berpengaduk

Fungsi pengadukMenggerakkan mediaMenyebarkan gas di dalam mediaMencampur seluruh komponen media

Faktor yg mempengaruhi fungsi pengadukanJumlah dan pengaturan letak daun pengadukBentuk dan ukuran daun pengadukKecepatan putar pengadukan

Menurut Pujaningsih (2005), macam-macam reactor adalah sebagai berikut :1.Bioreaktor tanki adukan (stirres tank bioreactor) udara disirkulasikan melalui medium yang diaduk dengan impeller.2.Biorekator kolum gelembung (Bubble column bioreactor) udara dialirkan melalui sparger di dasar bejana.3.Bioreaktor dengan pancaran udara (Airlift bioreactor) terdiri dari dua kolum yang dimasukkan ke dalam kolum yang lain. Udara dipaksa masuk melewati pipa sehingga udara dapat terpancar keatas dan medium ikut terbawa.4.Bioreaktor terkemas padat diisi dengan bahan padatan yang dapat menjaring mikrobia masuk kedalamnya.

Menurut Andhiko (2008), Berdasarkan proses penyebaran organisme dan media dalam bejana mengelompokkan jenis fermentor ke dalam 3 grup :1.Reaktor dengan agitasi internal.Merupakan biorekator yang paling lazim digunakan di berbagai industri fermentasi. Grup ini termasuk stirred tank reactor.2.Bubble column bioreactor.Merupakan bioreaktor paling sederhana. Terdiri dari tabung panjang dengan beberapa sparger di bagian dasarnya.3.Loop reactor.Merupakan collumn reactor di tnana percampuran dan sirkulasi diinduksi dengan alat-alat tertentu.

Berdasarkan penggunaan alat tersebut, fermentor ini dikelompokkan atas tiga jenis:1.Air lift loop reactor .2.Pro pellerloop reactor.3.Jet loop reactor .

5.1Bagian-bagian FermentorRancangan dan kontroksi bioreaktor perlu diperhatikan tentang bejana harus dapat dioperasikan dalam jangka waktu lama, serasi dan afitasi memadai untuk kelangsungan proses metabolik mirkobia, sistem kontrol suhu, pH dan penambahan nutrien, bejana harus dapat dicuci dan disterilisasi fasilitas sampling harus ada konsumsi tenaga serendah mungkin, bahan kontroksi murah dan evaporasi diusahakan tidak terlalu besar.

A.Kriteria Dasar Dalam Desain BioreaktorKarakteristik mikrobiologi dan biokimia dr sistem sel (mikrobia, mamalia, tumbuhan).Karakteristik hidrodinamik bioreaktor.Karakteristik massa dan panas bioreaktor.Kinetika pertumbuhan sel dan pembentukan produk.Karakteristik stabilitas genetis dr sistem selDesain peralatan yg aseptisPengawasan lingkungan bioreaktor (makro dan mikro)Implikasi desain bioreaktor pd pemisahan produk menghilirModal dan biaya operasi bioreaktorPotensi pengembangan desain bioreaktor

B.Syarat Fermentor adalah sebagai berikutTangki dapat dioperasikan secara aseptik, agitasi dan aerasiEnergi pengoperasian serendah mungkinTemperatur harus terkontrolKontrol pHTempat pengambilan samplePenguapan berlebihan dihindariTangki didesain untuk meminimalkan tenaga kerja pemanenan, pembersihan dan perawatanPeralatan general: permukaan bagian dalam halus, dihindari banyak sambungan, murah.rip-biotek-fermentasi.

C.Konstruksi FermentorBahan fermentor dibuat tahan karat untuk mencegah kontaminasi logam/ion selama prosesBahan fermentor harus tidak beracun & tidak mudah terlarut, shg tdk menghambat pertumb.mikrobiaBahan fermentor harus kuat utk sterilisasi berulang kali pd tekanan uap tinggiSistem stirer dari fermenter & lubang pemasukannya cukup, sehingga tidak mengalami stress mekanik akibat terlampau rapatPemeriksaan secara visual dari medium & kultur hrs tersedia, dibuat dari bahan transparan.

D.Desain dan Konstruksi Bioreaktor Harus Memperhatikan Beberapa Hal YaituBejana dapat dioperasikan dalam keadaan aseptis untuk jangka waktu lama.Aerasi dan agitasi cukup memadai untuk kelangsungan proses metabolik mikrobia.Konsumsi tenaga serendah mungkin.Sistim kontrol temperatur, pH harus ada.Fasilitas untuk sampling harus ada.Evaporasi diusahakan tidak terlalu besar.Bejana harus dapat dicuci, dibersihkan dan mudah dipelihara, mempunyaigeometri yang sama baik untuk laboratorium maupun skala industri.Dikonstruksi dari bahan yang murah.

E.Karakteristik FermenterFermentor anaerobik memerlukan alat khusus kecuali untuk menghilangkan panas.Fermentor aerobik memerlukan alat untuk mengaduk dan memberikan aerasi cukup.Konstruksi fermentor aerobikTebuat dari baja anti karat.Berupa silinder besar, tertutup di bagian atas atau bawah, dilengkapi pipa-pipa

Wikipedia tidak memasang iklan

Wikipedia merupakan proyek dariYayasan Wikimedia, organisasi nirlaba yang mengedepankan penyebaran pengetahuan bebas dengan berbasiswiki. Wikimedia menggunakan donasi untuk tetap beroperasi, bukan dengan iklan.Jika Anda melihat ada iklan di Wikipedia, itu bukan dari Wikipedia maupun Yayasan Wikimedia.[tutup]

BioreaktorDari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebasBelum Diperiksa

Bioreaktor

Skala laboratorium / fermenter bioreaktor fermentasi dan untuk kultur selBioreaktoratau dikenal juga dengan nama fermentor adalah sebuahperalatanatausistemyang mampu menyediakan sebuahlingkunganbiologis yang dapatmenunjangterjadinyareaksibiokimiadari bahanmentahmenjadi bahan yang dikehendaki.[1][2]Reaksibiokimiayang terjadi di dalam bioreaktor melibatkan organisme atau komponen biokimia aktif (enzim) yang berasal dariorganismetertentu, baik secaraaerobikmaupunanaerobik.[1][2]Sementara itu, agensia biologis yang digunakan dapat berada dalam keadaantersuspensiatauterimobilisasi.[2]Contoh reaktor yang menggunakan agensia terimobilisasi adalah bioreaktor dengan unggun atau bioreaktormembran.[2]Daftar isi[sembunyikan] 1Komponen 2Perancangan 3Jenis-jenis 4Produksi skala besar 5Aplikasi 6ReferensiKomponen[sunting|sunting sumber]Komponen utama bioreaktor terdiri atastangki,sparger,impeller,saringanhalus ataubaffledansensoruntuk mengontrol parameter.[3]Tanki berfungsi untuk menampung campuran substrat, sel mikroorganisme, serta produk.[3]Volume tanki skala laboratorium berkisar antara 1 30 L, sedangkan untuk skala industri dapat mencapai lebih dari 1 000 L. Sparger terletak di bagian bawah bioreaktor dan berperan untuk memompaudara, dan mencegah pembentukangelembungoksigen.[3]Impellerberperan dalamagitasidengan mengaduk campuran substrat dan sel.[3]Impeller digerakkan olehrotor.[3]Baffle juga berperan untuk mencegah terjadinya efekpusaranair akibat agitasi yang dapat mengganggu agitasi yang seharusnya.Sensorberperan untuk mengontrol lingkungan dalam bioreaktor.[4]Kontrol fisika meliputi sensorsuhu,tekanan, agitasi,foam, dan kecepatan aliran.[4]Sedangkan, kontrol kimia meliputi sensorpH, kadar oksigen, dan perubahankomposisimedium.[4][3]Perancangan[sunting|sunting sumber]

Struktur suatu bioreaktor.Bioreaktor biasanya terbuat dari bahanstainless steelkarena bahan tersebut tidak bereaksi dengan bahan-bahan yang berada dalam bioreaktor sehingga tidak mengganguprosesbiokimia yang terjadi.[1]Selain itu, bahan tersebut juga antikaratdan tahan panas.[1]Bioreaktor harus dapat menciptakan lingkungan yangoptimumbagimikroorganismeataupun reaksi yang diinginkan maka diperlukan pengontrolan.[4]Parameter yang biasa dikontrol pada bioreaktor adalahsuhu,pH,substrat(sumberkarbondannitrogen),aerasi, danagitasi.[4]Perancangan bioreaktor adalah suatu pekerjaanteknikyang cukup kompleks. Pada keadaan optimum, mikroorganisme atau enzim dapat melakukan aktivitasnya dengan sangat baik. Keadaan yang memengaruhi kinerja agensia biologis terutamatemperaturdanpH. Untuk bioreaktor dengan menggunakan mikroorganisme, kebutuhan untuk hidup sepertioksigen,nitrogen,fosfat, danminerallainnya perlu diperhatikan. Pada bioreaktor yang agensia biologisnya berada dalam keadaan tersuspensi, sistem pengadukan perlu diperhatikan agar cairan di dalam bioreaktor tercampur merata (homogen). Seluruh parameter ini harus dimonitor dan dijaga agar kinerja agensia biologis tetap optimum.Untuk bioreaktor skalalaboratoriumyang berukuran 1,5-2,5 L umumnya terbuat dari bahan kaca atauborosilikat, namun untuk skala industri, umunya digunakan bahan baja tahan karat (stainless steel) yang tahan karat.[5]Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi kontaminasi senyawametalpada saat fermentasi terjadi di dalamnya.[5]Bahan baja yang mengandung < 4% kromium disebut juga baja ringan, sedangkan bila kadar kromium di dalamnya >4% maka disebutstainless steel. Bioreaktor yang umum digunakan terbuat dari bahanbaja316 yang mengandung 18%kromium, 2-2,5%molibdenum, dan 10%nikel.[5]Bahan yang dipilih harus bersifat non-toksik dan tahan terhadap sterilisasi berulang-ulang menggunakan uap tekanan tinggi.[5]Untuk mencegah kontaminasi, bagian atas biorektor dapat ditambahkan dengansegelaseptis (aseptic seal) yang terbuat dari campuranmetal-kaca atau metal-metal, sepertiO-ringdan gasket.[6]Untuk meratakan media di dalam bioreaktor digunakan alat pengaduk yang disebut agitator atauimpeler.[6]Sementara itu, untuk asupan udara dari luar ke dalam sistem biorektor digunakan sistemaerasiyang berupa sparger.[6]Untuk bioreaktoraerob, biasanya digunakan kombinasi sparger-agitator sehingga pertumbuhan mikrooganisme dapat berlangsung dengan baik.[6]Pada bagian dalam bioreaktor, dipasang suatusekatyang disebutbaffleuntuk mecegahvorteksdan meningkatkan efisiensi aerasi.[7]Baffleini merupakan metal dengan ukuran 1/10 diameter bioreaktor dan menempel secara radial di dindingnya.[7]Bagian lain yang harus dimiliki oleh suatu bioreaktor adalahkondensoruntuk mengeluarkan hasil kondensasi saat terjadisterilisasidanfilter(0,2 m) untuk menyaring udara yang masuk dan keluar tangki.[7]Untuk prosesinokulasikultur, pengambilan sampel, dan pemanenan, diperlukan adanya saluran khusus dan pengambilannya harus dilakukan dengan hati-hati dan aseptis agar tidak terjadi kontaminasi.[8]Untuk menjaga kondisi dalam bioreaktor agar tetap terkontrol, digunakansensorpH,suhu, anti-buih, danoksigenterlarut (DO).[8]Apabila kondisi di dalam sel mengalami perubahan, sensor akan memperingatkan dan harus dilakukan perlakuan tertentu untuk mempertahankan kondisi di dalam bioreaktor.[8]Misalkan terjadi perubahan pH maka harus ditambahkan larutanasamataubasauntuk menjaga kestabilan pH.[8]Penambahan zat ini dapat dilakukan secara manual namun juga dapat dilakukan secara otomatis menggunakan bantuan pompa peristaltik.[8]Selain asam dan basa, pompaperistaltikjuga membantu penambahananti-buihdansubstratke dalam bioreaktor.[8]Jenis-jenis[sunting|sunting sumber]Berdasarkan tingkataseptismaka sistem bioreaktor terbagi menjadi 2, yaitu bioreaktor sistemnon aseptis(untuk pengolahanlimbah) dan bioreaktor sistem aseptis (untukproduksiseldan produksimetabolit).[1]Untuk bioreaktor sistem aseptis diperlukansterilisasibioreaktor pada suhu dan tekanan yang tinggi.[1]Sedangkan, berdasarkan pemberiansubstratmaka sistem fermentasi dalam bioreaktor terbagi menjadi tiga, yaitubatch fermentation,continuous batch fermentation, danfed batch fermentation.[9]Padabatch fermentation, makanan hanya diberikan satu kali saja kemudian produk dipanen.[9]Padacontinous batch fermentation, makanan diberikan terus menerus.[9]Padafed batch fermentation, makanan diberikan kemudian produk dipanen, makanan yang baru diberikan sebelum makanan pertama yang diberikan habis.[9]Lalu, bila kita melihat sistem aerasinya, bioreaktor dibagi menjadi bioreaktorstirred tank,bubble column, danloop airlift.[9]Prinsip stirred tank bioreactor adalah menghasilkanaerasidengan menggunakan agitasimekanis, yaitu denganimpeller. Padabubble column bioreactor, udara dalam bentuk gelembung dimasukkan ke media melaluispargeruntuk aerasi. Sedangkan, padaloop airlift bioreactor, udara dan media disirkulasi bersamaan melalui kolom yang dimasukkan ke dalam kolom lain.[3][10]Produksi skala besar[sunting|sunting sumber]Untuk melakukanproduksiskalabesar menggunakan bioreaktor dibutuhkan proses peningkatan skala (scale up).[3]Parameterkinetikmerupakan acuan dalam peningkatan skala bioreaktor.[3]Parameter kinetik dalam bioreaktor ialah pengaturansuhu,pH,aerasi,agitasi, danagenantifoam.[3]Pengaturan suhu dalam bioreaktor dilakukan dengan cara pemompaan air dingin ke bagian jaket bioreaktor.[3]Pengaturan pH dilakukan dengan cara pemberianasamseperti HCl danbasaseperti NaOH.[3]Agitasi dalam bioreaktor dibutuhkan untukhomogenisasiisi bioreaktor danaerasidalam bioreaktor.[3]Jika organisme dalam bioreaktor bersifataerobmaka udara (oksigen) harus dimasukkan ke dalam bioreaktor.[3]Udara dalam bioreaktor dimasukkan melaluispargeryang berada di bawah.[3]Dalam proses aerasi dan agitasi kadang-kadang dihasilkan foam yang dapat mengganggu reaksi biokimia dalam bioreaktor.[1]Oleh karena itu, dibutuhkan agen antifoam untuk mencegah terjadinyafoam.[1]Agenantifoamyang umunya dipakai dapat berupaminyak sawitataupuntween.[1]Aplikasi[sunting|sunting sumber]Awalnya bioreaktor hanya digunakan untuk memproduksiragi, ekstrakkhamir,cuka, danalkohol.[11]Namun, alat ini telah digunakan secara luas untuk menghasilkan berbagai macam produk dari makhluk hidup seperti antibiotik, berbagai jenisenzim,protein sel tunggal,asam amino, dan senyawametabolit sekunderlainnya.[11]Selain itu, suatu senyawa juga dapat dimodifikasi dengan bantuanmikroorganismesehingga menghasilkan senyawa hasiltransformasiyang berguna bagi manusia.[11]Pengolahan limbah buangan industri ataupun rumah tangga pun sudah dapat menggunakan bioreaktor untuk memperoleh hasil buangan yang lebih ramah lingkungan.[12]