BIOREAKTOR

Bahan Ajar Teknologi Fermentasi - Revisi 1- Update 24 September 2010

BIOREAKTOR

DEFINISI BIOREAKTOR :

Suatu unit alat yang digunakan untuk melangsungkan proses

biokimia dari suatu bahan baku menjadi produk yang

diinginkan, dimana prosesnya dikatalisis oleh enzim-enzim

mikrobial atau isolat enzim murni.

PARAMETER YANG DIKONTROL PADA BIOREAKTOR :

- suhu

- pH

- oksigen terlarut

- bahan baku dan nutrisi

MACAM BIOREAKTOR BERDASARKAN KAPASITAS :

1. Skala laboratorium :

- Dalam botol erlenmeyer (volume 50-2000 ml dengan

pengisian maksimum 20 %).

- Kelebihan : dapat mengukur komposisi larutan nutrisi,

suhu dan suplementasi substrat

- Kelemahan : tidak dapat mengukur pH dan konsentrasi

oksigen.

2. Skala pilot

3. Skala industri.

PERTEMUAN KE-3


BEBERAPA INFORMASI YANG DIPERLUKAN :

1. Pemilihan sistem fermentasi (kontinyu, semi kontinyu atau

tertutup/batch).

2. Tipe bioreaktor dan cara operasinya.

3. Sifat-sifat mikroba yang digunakan

4. Melakukan penelitian pendahuluan untuk menentukan

kondisi optimum suatu galur mikroba pada skala

laboratorium, lalu di-scale up hingga layak untuk diproduksi

skala industri.

ATURAN DASAR

1. Tidak boleh ada hubungan antara bagian sistem yang steril

dengan non-steril.

2. Hindari kelep-kelep / penghubung bentuk gelangan, karena

bentuk demikian dapat mengendur akibat dari

gerakan/fibrasi alat dan kenaikan suhu, dan memungkinkan

kontaminasi.

3. Bila mungkin seluruh konstruksi alat dilas.

4. Hindari ruang-ruang perangkap serta bentuk leher, karena

ruangan seperti itu sulit untuk dibersihkan.

5. Semua bagian sistem harus dapat disterilisasi secara

tersendiri.

6. Setiap hubungan/kelep ke bejana harus dapat disterilkan

dengan uap.


7. Gunakan katup-katup yang mudah dibersihkan maupun

disterilkan, misalnya katup bola atau diafragma.

8. Tekanan dalam fermentor harus tetap positif sehingga kalau

ada kebocoran akan mengarah ke luar.

ATURAN OPERASIONAL AGAR KONDISI STERIL :

1. Sterilisasi fermentor, dengan uap bertekanan. Medium

fermentasi dapat disterilkan bersama di dalam fermentor

atau secara terpisah.

2. Sterilisasi penyediaan udara, dilakukan dengan

menggunakan penyaring berserat atau penyaring absolut.

3. Aerasi dan agitasi, berkaitan dengan jenis bahan, struktur

geometrik dan posisi pemasangannya serta penggunaan

“seal”.

4. Penambahan inokulum, nutrien dan bahan-bahan lain, harus

dalam keadaan tekanan positif dan lubang pemasukan

dilengkapi sistem pemberian uap.

5. Pengambilan contoh (sampling).

6. Pengontrolan buih.

7. Monitoring dan pengontrolan berbagai parameter

TIPE-TIPE BIOREAKTOR / FERMENTOR

- Skala laboratorium : ukuran 1-15 liter

- Skala industri besar : 5.000-100.000 gallon


Setiap fermentor harus mempunyai “head space” sekitar ¼

atau 1/5 dari volume total, yang berguna untuk menyediakan

ruangan pada waktu aerasi dan pembentukan buih.

KARAKTERISTIK BAHAN PEMBENTUK FERMENTOR :

• Fermentor kapasitas 1-30 liter biasanya terbuat dari gelas

atau stainless steel, permukaannya halus, tidak menimbulkan

efek toksik dan tahan karat.

• Fermentor kapasitas > 30 liter biasanya terbuat dari stainless

steel atau mild-steel.

Struktur fermentor (satu impeller multi-blade) :

2 1

4

3

5 6

7

8

D

9

4

F

H L

Keterangan : 1 = pipa inokulasi 2 = seal stirrer sahft 3 = tinggi cairan kultur (=L) 4 = baffle 5 = pipa sambung 6 = impeller 7 = pipa udara steril 8 = sparger udara 9 = pipa pengeluaran H = tinggi fermentor D = diameter fermentor


KOMPONEN SISTEM AERASI & AGITASI FERMENTOR :

1. Impeller

Fungsi :

- memperkecil ukuran gelembung udara sehingga area

interface untuk transfer oksigen menjadi besar dan

menurunkan jarak difusi.

- mempertahankan keseragaman kultur di seluruh bagian

fermentor.

Tipe Impeller :

a. a. Piringan terbuka

b. Piringan van

c. Turbin terbuka

d. Propeller


2. Baffle

Fungsi : meningkatkan efisiensi aerasi dan mencegah aliran

atau sirkulasi cairan kultur yang terlalu cepat.

3. Sparger

Fungsi : memasukkan udara ke dalam cairan kultur dalam

fermentor

Tipe :

- Sparger berpori (untuk fermentor skala laboratorium,

tanpa agitator)

- Sparger orifice (pipa berlobang-lobang, mudah tertutup

mikroba)

- Sparger nozel (pipa terbuka atau tertutup di bawah

impeller)

JENIS-JENIS FERMENTOR (DENBIGH&TURNER (1971) :

1. Fermentor Batch (FB)

Substrat Konsentrasi awal

Substrat

Waktu


2. Fermentor Teraduk Kontinyu (FTK)

3. Fermentor Tubular (FT)

4. Fermentor Tercair Berbutiran (FTB)

substrat

(1) (3) (2) produk

pasok

pasok

pasok

substrat substrat

substrat

(1) (2) (3)

konsentrasi inlet

substrat

substrat

konsentrasi inlet

Jarak aksial

produk

produk

substrat

Jarak aksial

BIOREAKTOR

Documents

Transcript of BIOREAKTOR