7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 1/21

Fermentasi dan Bioreaktor

Fermentasi adalah proses produksi denganmenggunakan mikroorganisma sebagaibiokatalis

Fermentasi terdiri dari dua jenis yaitu

fermentasi “solid state” dan “submerged”

Fermentasi “solid state” adalah metodemenumbuhkan mikroorganisme dalam

media fermentasi dengan kandungan airyang terbatas (tidak ada cairan yangmengalir bebas)

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 2/21

Mikroorganisme tumbuh pada permukaanpadatan media fermentasi yang lembab dan

dapat berhubungan dengan udara secaralangsung. Contoh dari fermentasi “solidstate” adalah fermentasi asam sitrat oleh Aspergillus niger   dengan media fermentasi

onggok tapioka dan pembuatan kompos. Fermentasi “submerged” adalah prosesfermentasi yang mikroorganisme dan

substrat menjadi satu dalam kondisiterendam di dalam media cair dengan jumlah yang besar.

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 3/21

Perbedaan fermentasi “solidstate” dan “submerged

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 4/21

Fermentasi “submerged” umumnyadilakukan dalam sebuah bioreaktor.

n!estasi untuk sektor reaktormerupakan in!estasi utama ("#$%)dari seluruh in!estasi sistem pemroses.

 &emilihan reaktor dan strategi operasisuatu sistem proses fermentasi akanmenentukan konsentrasi produk'tingkat kon!ersi dan yield' jumlah dantipe pengotor dsb.

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 5/21

Fungsi bioreaktor adalah untuk

memberikan lingkungan yangterkontrol terkendali sehinggadiperoleh produk yang diinginkan.

yarat*syarat yang harus dimiliki olehbioreaktor adalah +

,.Bioreaktor dapat dioperasikansecara aseptis selama proses.

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 6/21

-. erasi dan agitasi (pengadukan)dapat menjamin proses metabolisme

tanpa menyebabkan kerusakan sel./.0onsumsi energi serendah mungkin.1. 2ersedia pengendali p3 dantemperatur.#. 2ersedia fasilitas untuk pengambilancontoh.4. 2idak terjadi penguapan yang

berlebihan.5. 6essel memiliki permukaan yang licin.

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 7/21

7esign Bioreaktor berdasarkan aerasidan agitasi +

,.8eaktor dengan pengadukanmekanik

-.Buble Columns' pengadukan dengangas sparging/.Loop reactor ' pencampuran dansirkulasi cairan dengan cara injeksigas' mechanical pump atau kombinasikeduanya.

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 8/21

Reaktor dengan pengadukanmekanik 

Biasanya terdapat pada fermentortradisional. 8eaktor berpengaduk harusmemiliki kecepatan yang memadaiuntuk +

,. Menyebarkan gelembung udara keseluruh reaktor.-. Meningkatkan residence time9aktu

tinggal gelembung udara dalam reaktor./. Memecahkan gelembung udara besarmenjadi kecil.

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 9/21

:8eaktor berpengaduk memiliki;eksibilitas tinggi' mengurangi cost dan

kemungkinan masuknya kontaminan danmemiliki koe<sien transfer gas (kla)tinggi:&engadukan yang terlalu tinggi akan

merusak sel yang sensitif. 6olume kultur(media fermentasi) sekitar 5#% dari!olume !essel

:6essel berukuran #$*#$$ liter dapatmenggunakan bahan glass untukmenahan pengaruh korosif dan abrasifdari berbagai media fermentasi alami.

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 10/21

:=enis pengaduk yang digunakan

adalah disc turbine type dengan jumlah blades 1*>' atau marine dan paddle untuk sel*sel yang mudahpecah.

:7iameter pengaduk sekitar /$*1$%dari ? !essel. &emasangan ba@e (>*

,$% ? !essel) berfungsi untukmeningkatkan turbulensi danmencegah !orteks

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 11/21

7esign 8eaktor BerpengadukMekanik

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 12/21

Buble Columns digunakan untuk mediafermentasi dengan !iskositas rendah.

:Sparger berbentuk ring dengan lubang*lubang kecil. Gas sparger  tidak hanyaberfungsi sebagai supply udara (aerasi)

tapi juga sebagai pengadukan (agitasi).:Intermediate sieve plates berfungsiuntuk mencegah penggabungan

gelembung udara. :Akuran sparger danlaju alir udara masuk didesignberdasarkan ukuran gelembung dandispersinya dalam reaktor

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 13/21

&engadukan yang terlalu tinggidan keberadaan protein sebagai

sumber nitrogen akan memicuterbentuknya foam (buih).

Foam yang terbentuk akanmembasahi <lter udara sehinggamenghalangi aliran udara masuk

 juga akan menghambat transferoksigen ke dalam mediafermentasi.

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 14/21

7esign Buble Columns

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 15/21

Loop Reactor,k arakteristik

reaktor ini merupakan gabunganantara reaktor berpengaduk danBuble Columns.

8eaktor ini umumnya digunakanuntuk media fermentasi yang

sangat !iskos.

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 16/21

Loop Reactor 

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 17/21

Packed Tower

8eaktor yang diisi dengan packing.

Packingmerupakan bahan yang

inert seperti serutan kayu' batubara' polyetilene ataupolystirene.

Contoh penggunaan PackedTower adalah pada pembuatan!inegar (cuka) dari alkohol oleh

 Acetobacter aceti.

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 18/21

Pemilihan Bioreaktor dan

Sistem Proses,.0arakteristik mikroorganisme yangdigunakan

-.ifat media

/.&arameterkondisi operasi proses

1.Faktor produksi

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 19/21

Karakteristik mikroba

•

0estabilan genetikgalur mikroba'pengoperasian bioreaktor sangat tergantungpada kemantapan galur mikroba. Mikrobayang stabil secara genetik sebaiknya

diaplikasikan untuk reaktor kontinyu.•  =enis mikroba aerobik atau anaerobik' reaktor

harus mampu mendispersikan oksigen kedalam media fermentasi.

•  =enis dan ukuran sel' sel*sel uniselular danbulat ukurannya lebih kecil dan kurang tahanterhadap gaya geser dibandingkan organismeber<lamen.

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 20/21

Sifat media fermentasi

• ifat*sifat <sik substrat yang digunakan'contoh + substrat gas (metana) tidak tepat jikamenggunakan bioreaktor yang mempunyaibagian !olume untuk udara.

• Media yang sangat kental (pada produksipolisakarida) menggunakan pengaduk heliks

• ubstrat yang menghambat pertumbuhan'digunakan pengoperasian secara fed batch

• &roduk yang menghambat pada konsentrasitinggi' digunakan pengoperasian tahap banyak(multistage).

7/23/2019 Fermentasi Dan Bioreaktor

http://slidepdf.com/reader/full/fermentasi-dan-bioreaktor 21/21

Parameter/kondisi prosesaju perpindahan oksigen' temperatur

(sistem air pendingin)' p3 dsb

Faktor produksiBiaya dan penyediaan bahan baku'

energi dan

air pendingin' pembatasan hasilsamping produk

dan polusi lingkungan.