kinetika kematian mikroba.docx

LAPORAN PRAKTIKUM DASAR BIOPROSES

KINETIKA KEMATIAN MIKROBA DAN TEKNIK

STERILISASI MEDIA SECARA BATCH DAN CONTINUE

Disusun Oleh:

Kelompok VI

Melinda Mirza (101424021)

Miman Munandar N (101424022)

Nita Apriliyani (101424023)

Norza Zahara (101424024)

Kelas : IA-TKPB

Tanggal Penyerahan Laporan Revisi :

Dosen Pembimbing :

TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2011

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sterilisasi dapat didefinisikan sebagai suatu usaha mengeliminasi semua kehidupan

miksoba yang ada pada bahan/produk yang dikehendaki. Proses sterilisasi yang kurang steril

hanya akan menghasilkan steril sebagian (partial sterility) yang berarti masih terdapat

mikroba yang dapat tumbuh dan berkembang setelah proses sterilisasi dilakukan.

Proses sterilisasi dapat dilakukan dengan menggunakab proses fisik atau dengan

menggunakan bahan kimia (Suriawiria, 1986). Bahan kimia yang dapat digunakan untuk

mematikan mikroba antara lain larutan NaCL 9%, KNO3 10%, HgCl2 0,1%, HCl 1,1%.

Proses fisik untuk sterilisasi dilakukan dengan metode pemanasan dan tanpa pemanasan.

Metode dengan menggunakan pemanasan meliputi pemanasan kering (dry heat) dan

pemanasan basah dengan menggunakan uap air (moist heat). Metode sterilisasi tanpa

menggunakan panas meliputi radiasi (UV, X-Ray), Sonicasi, dan Filtrasi.

1.2 Tujuan Percobaan

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan mampu:

a. Menguasai teknik sterilisasi media dengan menggunakan panas pada proses batch

dan continous.

b. Memahami pengaruh temperature terhadap kematian mikroba.

c. Menentukan nilai konstanta laju kematian mikroba (Kd), Desimal reduction time

atau destruction value (D), dan konstanta Arhenius (Ed) pada proses sterilisasi.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Sterilisasi

Sterilisasi merupakan salah satu faktor utama dalam fermentasi. Kita tentu mengharapkan

tidak terjadi kontaminasi di mana mikroorganisme yang tidak diinginkan tumbuh dan

mengganggu proses fermentasi. Teknik sterilisasi berbeda-beda tergantung pada jenis material.

Bagian pertama akan menjelaskan secara singkat dan sederhana bagaiman sterilisasi cairan dan

padatan.

a. Sterilisasi cairan

Cairan yang disterilisasi umumnya adalah media fermentasi yang mengandung gula,

garam fosfat, ammonium, trace metals, vitamin, dan lain-lain. Secara umum ada dua cara

sterilisasi cairan yaitu dengan panas dan disaring (filtrasi). Sterilasi dengan panas dilakukan di

dalam autoclave, di mana steam tekanan tinggi diinjeksikan ke dalam chamber untuk mencapai

temperatur 121 derajat C dan tekanan tinggi (sekitar 15 psig). Durasinya bervariasi, namun

umumnya diinginkan cairan dipertahankan pada 121 derajat C selama minimal 15 menit. Jika

termasuk waktu untuk heating dan cooling steps, total waktu berkisar 1-2 jam tergantung volume

cairan yang disterilisasi. Terkadang temperatur bisa diset pada 134 derajat C (untuk medis).

Laboratory autoclave

Untuk skala industri, cairan disterilisasi dengan panas menggunakan beberapa pilihan

teknik. Gambar di bawah menjelaskan salah satu bagan proses sterilisasi cairan media di industri.

Banyak jenis proses baik secara batch atau continuous yang diterapkan di industri, misalnya

direct steam, indirect heating, indirect steam, dan lainnya.

Sterilisasi medium di industri bioproses. Sumber: Doran, M.P (1995), Bioprocess Engineering

Principles, chapter 13, Academic Press

Cairan dapat disterilisasi juga dengan disaring menggunakan membrane filter berpori

0.22 atau 0.45 micro meter. Metode ini cocok untuk volume cairan yang kecil (1-2 liter) dan

bahan kimia yang bisa rusak karena panas misalnya gula dan protein.

b. Sterilisasi padatan

Padatan yang umum disterilkan adalah glassware, biosafety cabinet, dan beberapa

jenis tabung dan kontainer. Pada glassware dan plastik tahan panas umumnya dilakukan

dengan autoclave mirip seperti sterilisasi cairan namun ditambah proses

pengeringan. Biosafety cabinet disterilkan dengan bantuan radiasi UV dan disemprot ethanol 70

%. Udara dalam cabinet disaring dengan filter (detilnya akan dibahas di bagian ke-2 tentang

sterilisasi gas).

2.1.1 Jenis-Jenis Sterilisasi

Meski saat ini mikroba telah banyak dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan manusia,

namun seringkali keberadaan mikroba masih dianggap mengganggu, terutama mikroba

pathogen. Oleh karenanya, diperlukan upaya untuk mengurangi jumlah mikroba hingga

menghilangkannya sama sekali. Untuk tujuan tersebut, dapat dilakukan dengan beberapa cara,

antara lain:

Desinfeksi

Desinfeksi merupakan tindakan pengurangan sebagian besar mikroorganisme dari benda

mati. Pada proses desinfeksi ini, tidak semua mikroba dapat dihilangkan.

Pasteurisasi

Pasteurisasi merupakan upaya untuk menghindari gangguan mikroba tanpa mematikan

sporanya. Pasteurisasi dapat dilakukan dengan cara: Pemanasan pada suhu 62oC selama 30

menit, pemanasan 71–74oC selama 20 detik, atau pemanasan 85–87oC selama 5 detik.

Sterilisasi

Sterilisasi merupakan upaya untuk meminimalisasi gangguan mikroorganisme dengan

cara menghilangkan “seluruhnya” (bakteri, jamur, parasit, virus, termasuk bakteri

endospora). Sterilisasi menjadi hal yang sangat penting dalam berbagai proses

bioteknologi, salah stunya dalam proses fermentasi. Meskipun proses fermentasi

melibatkan mikroorganisme, namun seringkali kehadiran mikroorganisme lain

(kontaminan) tetap mengganggu. Hal ini karena:

1. Medium akan menumbuhkan semua mikroba yang ada (mikroba target dan

kontaminan) sehingga produk yang dihasilkan menjadi sangat beragam. Tentu saja hal ini

sangat merugikan karena selain mengurangi produktivitas juga menyulitkan dalam proses

isolasi.

2. Jika proses fermentasi dilanjutkan dalam keadaan banyak kontaminan, maka

kemungkinan produk yang dihasilkan oleh kontaminan menjadi lebih dominan dan

mendesak produk mikroba target hingga dapat menghilangkannya.

3. Kontaminasi pada produk akhir dapat menurunkan kualitas produk, bahkan mungkin

dapat membahayakan manusia

4. Kontaminan dapat merusak produk yang diinginkan

5. Kontaminasi dari suatu fermentasi bakteri dengan “phage” dapat me-lisis kultur.

Untuk menghindari hal–hal tersebut di atas, langkah antisipasi yang dapat dilakukan

antara lain dengan:

a. Penggunaan inokulum murni dalam fermentasi

b. Sterilisasi medium: merupakan proses yang bertujuan untuk menghilangkan semua

jenis makhluq hidup yang ada dalam media, dilakukan sebelum inokulasi kultur.

c. Sterilisasi ruang fermenter: Penghilangan semua bentuk makhluq hidup dari ruang

fermentor, termasuk udara secara kontinyu

d. Sterilisasi semua bahan yang digunakan dalam keseluruhan proses fermentasi

e. Penjagaan kondisi aseptis selama fermentasi

Fermentasi dapat dilakukan baik secara fisika, kimia, maupun radiasi. Sterilisasi secara

fisika dapat dilakukan dengan membunuh mikroba atau sekadar mencegah mikroba masuk

kesistem kita. Sterilisasi fisik dengan membunuh mikroba dapat dilakukan dengan penggunaan

panas, freezing (pembekuan), penggunaan garam berkonsentrasi tinggi, dll. Sementara sterilisasi

fisik tanpa membunuh mikroba dapat dilakukan dengan filtrasi. Filtrasi merupakan upaya untuk

meminimalisasi kontaminasi mikroorganisme dengan cara menyaring sesuatu dengan filter

berukuran tertentu sehingga sebagian mikroba tidak dapat melewatinya. Cara ini tidak

membunuh mikroba yang ada, hanya meminimalisasi agar mikroba tidak terbawa.

Namun, dalam proses fermentasi, cara sterilisasi fisik yang paling mungkin dilakukan

adalah dengan filtrasi dan penggunaan panas, baik panas basah maupun panas kering. Sterilisasi

panas basah seringkali digunakan untuk sterilisasi media dan bahan–bahan lainnya sementara

panas kering untuk sterilisasi alat–alat. Faktor–faktor yang mempengaruhi sterilisasi panas antara

lain:

Jenis dan jumlah kontaminan yang hendak dihilangkan

Morfologi mikroorganisme

Komposisi media fermentasi

pH

Ukuran partikel tersuspensi

Temperatur yang digunakan

Durasi proses sterilisasi

Keberadaan air

Sterilisasi panas dapat dilakukan secara batch maupun continue.

a. Sterilisasi Batch

Sterilisasi sistem batch dapat dilakukan dengan cara menginjeksikan uap panas ke dalam

mantel fermentor ayau coil yang terdapat pada bagian dalam fermentor. Cara ini disebut

metode tidak langsung. Atau dengan cara menghilangkan uap panas langsung ke dalam

larutan medium (metode langsung). Metode langsung membutuhkan uap panas murni,

yaitu bebas dari bahan kimia tambahan seperti senyawa antikarat yang panyak digunakan

dalam proses produksi uap. Di samping itu, metode langsung akan mengakibatkan

bertambahnya volume cairan media dalam fermentor karena adanya kondensasi uap yang

digunakan.

b. Sterilisasi Continue

Site mini memberikan keuntungan berupa minimalnya kemungkinan kerusakan medium

tetapi mengkinsumsi banyak energi. Temperature yang dibutuhkan untuk sterilisasi

sistem ini adalah 140oC dengan waktu hanya 30 hingga 120 detik. Alat yang digunakan

dapat berupa Continues plate heat exchange dan Continues injection flash cooler.

Kelebihan Continues injection flash cooler antara lain:

Dapat digunakan untuk media yang mengandung bahan padat tersuspensi

Biaya lebih murah

Mudah dibersihkan

Pemanasan dan pendinginan lebih cepat

Penggunaan uap lebih efisien

Adapun Kekurangannya antara lain:

Dapat terbentuk buih saat pemanasan dan pendinginan

Adanya kontak langsung antara media dan uap panas yang murni, yaitu bebas dari

bahan anti karat.

2.2 Kinetika Kematian Mikroba

Proses panas secara komersial umumnya didesain untuk menginaktifkan mikroorganisme

yang ada pada makanan yang dapat mengancam kesehatan manusia dan mengurangi jumlah

mikroorganisme pembusuk ke tingkat yang rendah, sehingga peluang terjadinya kebusukan

sangat rendah. Dalam desain proses termal, ada dua hal yang harus diketahui, yaitu karakteristirk

ketahanan panas mikroba dan profil pindah panas dari medium pemanas ke dalam bahan pada

titik terdinginnya. Karakteristik ketahanan panas dinyatakan dengan nilai D dan nilai Z. Untuk

mencapai level pengurangan jumlah mikroba yang diinginkan, amaka ditentukan siklus

logaritma pengurangan mikroba. Kemudian dihitung nilai sterilitasnya pada suhu tertentu (Fo).

Nilai Fo ini ditentukan sebelum proses termal berlangsung. Nilai Fo dapat dihitung pada suhu

standar atau pada suhu tertentu, dimana untuk menghitungnya perlu diketahui nilai D dan nilai Z

(Kusnandar, 2008).

Nilai D menyatakan ketahahanan panas mikroba atau sensitifitas mikroba oleh suhu

pemanasan. Nilai D didefinisikan sebagai waktu dalam menit pada suhu tertentu yang diperlukan

untuk menurunkan jumlah spora atau sel vegetatif tertentu sebesar 90% atau satu logaritmik.

Setiap mikroba memiliki nilai D pada suhu tertentu. Semakin besar nilai D suatu mikroba pada

suatu suhu tertentu, maka semakin tinggi ketahahan panas mikroba tersebut pada suhu yang

tertentu. Nilai D umumnya dinyatakan pada suhu standar. Untuk bakteri mesofilik atau

termofilik umumnya menggunakan suhu standar 121oC, sedangkan untuk sel vegetatif, khamir,

atau kapang umumnya menggunakan suhu yang lebih rendah (80-100°C). Nilai D pada suhu

standar ini sering dituliskan dengan nilai Do (Anonim, 2009).

Faktor-faktor yang mempengaruhi efektifitas proses thermal pencapaian kecukupan

proses panas sangat dipengaruhi oleh banyak faktor. Oleh karena itu, faktor-faktor yang

mempengaruhi proses termal harus dikontrol dengan baik dan dikendalikan. Berdasarkan

persyaratan pendaftaran ke FDA, terdapat faktor-faktor kritis yang dapat mempengaruhi proses

pemanasan dan sterilisasi, yang dapat berbeda antara satu produk dengan produk lainnya. Di

antara faktor-faktor kritis yang perlu diidentifikasi pengaruhnya adalah: (a) karakteristik bahan

yang dikalengkan (pH keseimbangan, metode pengasaman, konsistensi/viskositas dari bahan,

bentu/ukuran bahan, aktivitas air, persen padatan, rasio padatan/ cairan, perubahan formula,

ukuran partikel, jenis pengental, jenis pengawet yang ditambahkan, dan sebagainya), kemasan

(jenis dan dimensi, metode pengisian bahan ke dalam kemasan), (b) proses dalam retort (jenis

retort, jenis media pemanas, posisi wadah dalam retort, tumpukan wadah, pengaturan kaleng,

kemungkinan terjadinya nesting (Anonim c, 2008).

Bacillus cereus merupakan bakteri gram-positif, aerobik, batang pembentuk spora,

kadang-kadang memperlihatkan reaksi gram-negatif. Bacillus cereus merupakan bakteri

fakultatif anaerob dengan ukuran sel-sel vegetatif dalam bentuk rantai. Beberapa galur bersifat

psikotropik, dan galur lainnya bersifat mesofilik dan termofilik. Beberapa tidak dapat tumbuh

pada makanan dingin yang disimpan panas pada suhu di atas 60ºC (Anonim, 2009).

Escherichia coli atau biasa disingkat E. coli adalah salah satu jenis spesies utama bakteri

gram negatif. Bakteri ini umumnya hidup pada rentang 20-40°C, optimum pada 37°C. Pada

umumnya, bakteri ini hidup pada tinja, dan dapat menyebabkan masalah kesehatan pada

manusia, seperti diare, muntaber dan masalah pencernaan lainnya. E. coli banyak digunakan

dalam teknologi rekayasa genetika. Biasa digunakan sebagai vektor untuk menyisipkan gen-gen

tertentu yang diinginkan untuk dikembangkan. E. coli dipilih karena pertumbuhannya sangat

cepat dan mudah dalam penanganannya (Anonim, 2009).

Pseudomonas aeruginosa merupakan patogen utama bagi manusia. Bakteri ini terogolong

baketri mesofilik. Bakteri ini kadang-kadang mengkoloni pada manusia dan menimbulkan

infeksi apabila fungsi pertahanan inang abnormal. Oleh karena itu, Pseudomonas aeruginosa

disebut patogen oportunistik, yaitu memanfaatkan kerusakan pada mekanisme pertahanan inang

untuk memulai suatu infeksi. Bakteri ini dapat juga tinggal pada manusia yang normal dan

berlaku sebagai saprofit pada usus normal dan pada pasien rumah sakit yang menderita kanker,

fibrosis kistik dan luka bakar. Bakteri ini adalah jenis bakteri gram negatif aerob obligat,

berkapsul, mempunya flagella polar sehingga bakteri ini bersifat motil, berukuran sekitar 0,5-1,0

µm. Bakteri ini tidak menghasilkan spora dan tidak dapat memfermentasikan karbohidrat

(Anonim, 2010).

Jenis dan spesies mikroba berpengaruh terhadap perlakuan panas pada proses sterilisasi.

Tabel 2.1 menunjukan ketahanan relative beberapa jenis mikroba terhadap panas yang tinggi.

Mikroba yang membentuk spora lebih tahan terhadap pemanasan basah yang paling tinggi jika

dibandingkan dengan beberapa jenis mikroba yang lain. Siklus sterilisasi dapat dirancang

berdasarkan pemusnahan spora bakteri, sehingga mikroba jenis lain aka mati secar bersamaan.

Suhu yang semakin tinggi pada proses sterilisasi maka waktu yang dibutuhkan untuk mematikan

spora akan semakin berkurang.

Table 2.1 Ketahanan Relative Berbagai Mikroba Terhadap Panas Batch

Jenis MikrobaKetahanan Relatif

Terhadap Panas

Bakteri vegetative dan khamir 1

Virus dan bakteriofage 1-5

Spora kapang 2-10

Spora bakteri 3 x 106

Sumber : J.H (ed), 1988, Chemical Engineers’ Hand Book

Table 2.2 Pengaruh Suhu Dan Waktu Sterilisasi Terhadap Kematian Spora

Suhu Sterilisasi

(oC)

Waktu yang Diperlukan untuk

Mematikan Spora (menit)

116 30

118 18

121 12

125 8

132 2

138 0,8

Sumber : J.H (ed), 1988, Chemical Engineers’ Hand Book

Pengaruh waktu sterilisasi terhadap jumlah spora yang bertahan menunjukan karakteristik

yang berbeda-beda. Karakteristik mikroba atau termofilik pada awal proses sterilisasi mengalami

peningkatan populasi spora kemudian dengan bertambahnya waktu sterilisasi spora yang hidup

semakin berkurang. Panas yang diberikan pada awal proses justru akan meningkatkan populasi

mikroba termofil dan setelah temperature pemanasan mencapai temperature yang

mengakibbatkan kematian mikroba (lethal temperature), maka secara perlahan jumlah mikroba

yang hidup berkurang.

Bailey & Ollis, (1986) menyatakan bahwa kematian jumlah mikroba oleh pemanasan

dapat mengikuti persamaan linear orde -1.

Persamaannya : −dN

dt=kd N …….(2.1)

N = jumlah mikroba

T = waktu pemanasan

Kd = konstanta laju kematian mikroba

Integrasi persamaan 2.1 menjadi :NtN 0

=e−kt…….(2.2)

N0 = jumlah mikroba sebelum pemanasan pada t = 0

Nt = jumlah mikroba setelah pemanasan periode t

Logaritma normal persamaan 2.2 memberikan korelasi linear terhadap waktu,

lnNtN0

=−k d t …….(2.3)

N0 sering disebut level kontaminasi (jumlah mikroba sebelum pemanasan kontaminasi

mikroba sebelum disterilisasi ) dan Nt adalah level sterilisasi.

Dalam proses sterilisasi dikenal istilah decimal reduction time atau destruction value (D)

yang didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan dalam meit pada suhu tertentu untuk

mengurangi jumlah sel vegetative atau spora sehingga mikroba yang bertahan berkurang menjadi

1/10, sehingga persamaan 2.2 dapat dituliskan :

NtN 0

=e−kD…….(2.4)

D= ln10k

…….(2.5)

Nilai konstanta laju kematian mikroba (kd) bergantung pada temperatur, mengikuti

persamaan Arhenius:

kd=kd 0e− Ed

RT …….(2.6)

ln k d= ln kd 0−EdRT

1T

…….(2.7)

Apabila nilai ln kd dialurkan terhadap 1/T maka akan diperoleh sebuah garis lurus

gradient – Ed/R.

BAB III

METODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat yang digunakan

Beker glass 1000 mL 2 buah

Water bath

Hot plate

Tabung reaksi steril 20 buah

Thermometer

Mikroskup

Counting chamber

Kaca preparat + cover glass 5 buah

Coil tembaga

Pembakar spiritus

Pompa peristaltic

Pipet tetes 5 buah

Pipet ukur 10 mL steril 5 buah

Pipet ukur 1 mL steril 10 buah.

3.1.2 Bahan yang digunakan

Biakan Saccharomyces cerevisiae dalam media cair sebanyak 200 mL untuk sterilisasi

batch, dan 1000 mL untuk sterilisasi continous

Methyl Blue

Alcohol

Es untuk pendingin

3.2 Diagram Kerja

A. Sterilisasi Batch

Catat hasil pengamatan dalam

tabel untuk To,t1,t2,t3,t4( ulangi

pengamatan terhadap sampel

yang lainnya)

Amati dengan menggunakan

mikroskup dengan perbesaran

10x40. Hitung jumlah mikroba

yg ada yang (hidup & mati)

amati secara duplo dengan 2

ruang pandang berbeda.

Di preparasi di

kaca preparat

Masukan dalam

gela kimia berisi

es

Panaskan tabung dalam

penangas air dengan waktu

yang telah ditentukan dan

pengaturan suhu pada

temperature 0C

Panaskan air

sebanyak 500 mL

Masing-masing di isi dengan

sampel 10 mL kemudian diberi

tanda untuk T0, t1, t2, t3, dan

t4

B. Sterilisasi Continuous

Susun rangkaian alat sterilisasi kontinue

Panaskan water batch pada T1

Atur laju alir biakan pada q1, tamping media aliran keluaran dalam tabung reaksi steril

setelah melewati waktu tinggal dalam pipa/selang.

Amati sel hidup dan sel mati yang keluar.

Ulangi proses sterilisasi pada T2 dan T3

BAB IV

DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

4.1 Data Pengamatan

A. Sterilisasi Continue

Tabel 1. Jumlah Sel Hidup dan Sel Mati Pada Sterilisasi Batch

T1 = 60oC

Waktu (t)

Jumlah sel

Hidup Mati

I II I II

t0 0 44 64 3 2

t1 1,5 69 40 4 10

t2 3,0 22 10 5 3

t3 4,5 60 58 - -

t4 6,0 6 16 4 3

T2 = 50oC

Waktu (t)

Jumlah sel

Hidup Mati

I II I II

t1 1,5 12 15 - 3

t2 3,0 22 16 7 3

t3 4,5 31 33 - -

t4 6,0 38 26 2 2

T3 = 40oC

Waktu (t)

Jumlah sel

Hidup Mati

I II I II

t1 1,5 38 22 6 11

t2 3,0 43 23 - 7

t3 4,5 50 14 6 4

t4 6,0 23 64 4 3

T4 = 30oC

Waktu (t)

Jumlah sel

Hidup Mati

I II I II

t1 1,5 30 11 4 3

t2 3,0 16 11 5 4

t3 4,5 30 20 - -

t4 6,0 100 6 2 1

B. Sterilisasi Continue

Tabel 2. Jumlah Sel Hidup dan Sel Mati Pada Sterilisasi Continue

T1 = 50oC

% q (ml/ )

Jumlah sel

Hidup Mati

I II I II

80 % 66 18 28 10

85% 64 39 4 2

90% 70 46 1 -

95% 89 99 1 -

T2 = 55oC

q (ml/ )

Jumlah sel

Hidup Mati

I II I II

80 % 65 47 4 5

85% 91 104 - 4

90% 55 48 0 0

95% 56 23 1 -

4.2 Pengolahan Data

A. Sterilisasi Batch

Perhitungan ln NtNo

untuk variasi suhu berbeda

T1 = 60 oC

T0 = 0 menit --- > Ln NtNo = Ln

(44+64 )/2(44+64 )/2+(3+2)/2 = ln

5456 ,5 = -0,045

t2 = 1,5 menit--- > Ln NtNo = Ln

(69+40) /2(69+40)/2+(4+10)/2 = ln

54 , 561 ,5 = -0,120

t3 = 3 menit --- > Ln NtNo = Ln

(22+10)/2(22+10)/2+(5+3)/2 = ln

1620 = -0,233

t4 = 4,5 menit--- > Ln NtNo = Ln

(60+58)/2(60+58)/2+0

= ln 5959 = 0


(6+16)/2(6+16)/2+(4+3)/2= ln

1114 , 5 = -0,27

T2 = 50 oC

t1 =1, 5 menit --- > Ln NtNo = Ln

(12+15)/2(12+15)/2+(0+3)/2 = ln

13 ,515 = -0,105


(22+16) /2(22+16)/2+(7+3)/2 = ln

1924 = -0,235

t3 = 4,5 menit --- > Ln NtNo = Ln

(31+33) /2(31+33)/2+(0+0)/2 = ln

3232 = 0


(38+26)/2(38+26) /2+(2+2)/2 = ln

3234 = -0,061

T3 = 40 oC


(38+22)/2(38+22)/2+(6+11)/2 = ln

3038 ,5 = 0,779


(43+23)/2(43+23)/2+(7+2)/2 = ln

3336 ,5 = 0,904


(50+14)/2(50+14 )/2+(6+4)/2 = ln

3237 = 0,864


(23+64) /2(23+64)/2+(4+3)/2 = ln

43 , 547 = 0,925

T4 = 30 oC


(30+11)/2(30+11) /2+(4+3)/2 = ln

20,524 = -0,157


(16+11)/2(16+11) /2+(5+4)/2 = ln

13,518 = -0,287


(30+20)/2(30+20)/2+(0+0)/2 = ln

2525 = 0


(100+6)/2(100+6) /2+(2+1)/2 = ln

5354,5 = -0,027

Keterangan : Nt = rata-rata hidup

No= rata-rata hidup + rata-rata mati

Grafik Ln NtNo

terhadap t (waktu) untuk variasi suhu berbeda

T1 = 60 oC

0 1 2 3 4 5 6 7

-0.3

-0.25

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

f(x) = − 0.022 x − 0.0656R² = 0.207581984399899

Kinetika kematian mikroba

Series2Linear (Series2)

Waktu ( menit)

Ln N

t/N

o

Perhitungan Kd:

Y = ax + b

Y = -0,022x-0,065

Berdasarkan persamaan Ln NtNo = - Kd . t , maka:

Kd = -(-0,022) = 0,022

T2 = 50 oC

1 2 3 4 5 6 7

-0.25

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

f(x) = 0.0244666666666667 x − 0.192R² = 0.226210290301722

grafik kinetika kematian mikroba


waktu (menit)

ln N

t/N

o

Perhitungan Kd:

Y = 0,024x – 0,192

Berdasarkan persamaan Ln NtNo = - Kd . t, maka:

Kd = -0,024

T3 = 40 oC

1 2 3 4 5 6 70.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

f(x) = 0.0265333333333329 x + 0.768500000000003R² = 0.634529722800839



waktu (menit)

ln N

t/N

o

Perhitungan Kd:

Y = 0,026x + 0,768


Kd = -0,026

T4 = 30 oC

1 2 3 4 5 6 7

-0.3

-0.25

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0f(x) = 0.0438666666666667 x − 0.2775R² = 0.469327494254867



waktu (menit)

ln N

t/N

o

Perhitungan Kd:

Y = 0,043x – 0,277


Kd = -0,043

Tabel Kd, ln Kd, dan 1/T untuk Sterilisasi Batch

T (temperature) 1/T Kd Ln Kd

T1 = 60 oC 0,0167 0,022 -3,81

T2 = 50 oC 0,02 -0,024 -3,73

T3 = 40 oC 0,025 -0,026 -3,65

T4 = 30 oC 0,033 -0,043 -3,15

Grafik ln Kd terhadap 1/T untuk Sterilisasi Batch

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

-5-4.5

-4-3.5

-3-2.5

-2-1.5

-1-0.5

0

f(x) = 40.2505509801649 x − 4.53793179445541R² = 0.921997249441911

grafik ln Kd terhadap 1/T


1/T

ln K

d

Perhitungan Ed:

Y = 40,25x – 4,537

Berdasarkan persamaan :

ln k d=ln kd 0−EdRT

1T

Maka, −Ed

R = 40,25

Ed = - 40,25 x 0,082

Ed = - 3,3005

B. Sterilisasi Continue

Perhitungan Q (saat kalibrasi)

80 % V = 11 mL

t = 1 menit = 60 detik

Q = Vt

= 1160

= 0,183 mL/detik

85 % V = 13 mL


Q = Vt

= 1360

= 0,217 mL/detik

90 % V = 14 mL


Q = Vt

= 1460

= 0,233 mL/detik

95 % V = 14 mL


Q = Vt

= 1460

= 0,233 mL/detik

Perhitungan Volume Pipa Spiral

Spesifikasi pipa spiral:

Banyaknya lilitan : 22 lilitan

D luar : 3,6 mm

D dalam : 2,3 mm

T antenna 1 : 108 mm-42,7 mm (pipa yang terendam) = 66 mm

T antenna 2 : 111 mm-42,7 mm (pipa yang terendam) = 68,3 mm

Volume pipa spiral : 27 mL

Pengukuran volume dilakukan dengan mengisi pipa spiral dengan air untuk

mendapatkan tinggi tabung tetapi harus dikonversi terlebih dahulu ke dalam

satuan mm. hasil perhitungannya yaitu:

V tabung = 27 mL = 27 x 10-3 dm3

Dtabung dalam = 2,3 mm = 2,3 x 10-2 dm

Rtabung = 1,15 x 10-2 dm

Vtabung = π R2 t

27 x 10-3 dm3 = 3,14 x (1,15 x 10-2 dm)2 x t

t = 27 x 10-3 dm3/3,14 x (1,15 x 10-2 dm)2

t = 6,5018 dm

t = 65,018 cm

t = 650,18 mm

Perhitungan Waktu Tinggal ()

= VQ

1 = VQ

= 27

0,183 = 147,54 detik

2 = VQ

= 27

0,217 = 124,42 detik

3 = VQ

= 27

0,233 = 115,88 detik

4 = VQ

= 27

0,233 = 115,88 detik

Perhitungan ln NtNo

untuk variasi suhu berbeda:

T1 = 50 oC

1 --- > Ln NtNo = Ln

(66+18)/2(66+18) /2+(28+10)/2 = ln

4261 = -0,37


(64+39)/2(64+39)/2+(4+2)/2 = ln

51,554,5 = -0,05


(70+46)/2(70+46)/2+(1+0)/2 = ln

5858,5 = -0,008


(89+99)/2(89+99)/2+(1+0)/2= ln

9494,5 = -0,005

T1 = 55 oC


(65+47)/2(65+47)/2+(4+5)/2 = ln

5660,5 = -0,07


(91+104)/2(91+104 )/2+(0+4)/2 = ln

97,599,5 = -0,02


(55+48)/2(55+48)/2+(0+0) /2 = ln

51,557,5 = 0


(56+23)/2(56+23) /2+(1+0)/2= ln

39,540 = -0,01

Grafik Ln NtNo

terhadap (waktu) untuk T = 50 oC

114 124 134 144 154 164 174 184 194

-0.4

-0.35

-0.3

-0.25

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0f(x) = − 0.0116040735481557 x + 1.35305098191924R² = 0.975962891237664

grafik ln Nt/No terhadap

ln nt/noLinear (ln nt/no)

(detik)

ln N

t/N

o

Perhitungan Kd:

Y = -0,011x + 1,353

Berdasarkan persamaan Ln NtNo

= - Kd . t, maka:

Kd = -(-0,011) = 0,011

Grafik Ln NtNo terhadap (waktu) untuk T = 55 oC

110 115 120 125 130 135 140 145 150

-0.08

-0.07

-0.06

-0.05

-0.04

-0.03

-0.02

-0.01

0

f(x) = − 0.00205876201366589 x + 0.234259900380946R² = 0.981106587202159

grafik ln Nt/No terhadap

ln nt/no

( waktu)

ln N

t/N

o

Perhitungan Kd:

Y = -0,002x + 0,234

Berdasarkan persamaan Ln NtNo

= - Kd . t, maka:

Kd = -(-0,002) = 0,002

Tabel Kd, Ln Kd, dan 1/T untuk Sterilisasi Continue

Kd Ln Kd 1/T0,011 -4,50 0,0200,002 -6,21 0,018

Grafik ln Kd terhadap 1/T untuk Sterilisasi Continue

0.0175 0.018 0.0185 0.019 0.0195 0.02 0.0205

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

f(x) = 854.999999999999 x − 21.6R² = 1

grafik ln Nt/No terhadap 1/T

Y-ValuesLinear (Y-Values)

1/T

ln N

t/N

o

Perhitungan Ed:

Y = 855x – 21,6

Berdasarkan persamaan :

ln k d= ln kd 0−EdRT

1T

Maka, −Ed

R = 855

Ed = - 855 x 0,082

Ed = - 70,11

BAB V

PEMBAHASAN

Percobaan yang dilakukan adalah kinetika kematian mikroba dan teknik sterilisasi media

secara batch dan continue. Sterilisasi merupakan suatu cara untuk mengeliminasi semua

kehidupan mikroba yang ada pada suatu bahan atau produk yang dikehendaki. Pada teknik

sterilisasi batch, prosesnya relatif sederhana, dan proses pemanasan serta pendinginan dapat

dilakukan dalam satu waktu perioda. Namun, proses pemanasan serta pendinginan pada

sterilisasi batch, berlangsung lambat, hingga mengakibatkan kematian mikroba (lethal

temperature).

Pada proses sterilisasi batch, kami menghitung jumlah sel yang mati dan jumlah sel yang

hidup setelah melalui proses pemanasan dan pendinginan. Sampel berisi biakan dipanaskan pada

temperature berbeda-beda yakni 30 oC, 40 oC, 50 oC, dan 60 oC dan pada rentang waktu berbeda

pula. Setelah proses pemanasan dan pendinginan, jumlah sel dihitung dengan menggunakan

mikroskop. Pada saat menetekan sampel ke dalam kaca preparat, semua hal yang dilakukan

harus dilakukan secara aseptis agar sampel tidak terkontaminasi.

Berdasarkan tabel data pengamatan, jumlah sel yang mati semakin bertambah seiring

dengan bertambahnya suhu pemanasan. Namun, berdasarkan data percobaan, data yang

diperoleh kurang akurat. Hal ini disebabkan karena beberapa faktor, diantaranya adanya

pengotor yang ditemui pada mikroskop, penanganan yang kurang aseptis, serta faktor ketelitian

saat menghitung jumlah sel. Kematian jumlah mikroba oleh pemanasan dapat dihitung dengan

membuat grafik ln NtNo

terhadap waktu pemanasan (t) sehingga akan diperoleh nilai k sebagai

slope-nya.

Berdasarkan grafik, diperoleh nilai Kd, yakni:

Temperatur (T) Kd

60oC 0,022

50oC -0,024

40oC -0,026

30oC -0,043

Setelah diperoleh nilai Kd, dapat dihitung nilai Ed dengan membuat grafik ln Kd

terhadap 1/T sehingga berdasarkan hasil perhitungan dari grafik diperoleh nilai Ed, yakni -

3,3005.

Teknik sterilisasi yang kedua adalah teknik sterilisasi secara continue. Sebelum

menggunakan alat sterlisisasi ini, alat yang digunakan harus dikalibrasi terlebih dahulu.

Kemudian disterilkan menggunakan alcohol. Saat dikalibrasi, diperoleh laju alir sebagai berikut:

%Q kalibrasi Q(laju alir) ml/s

80 0,183

85 0,217

90 0,233

95 0,233

Untuk menghitung laju alir sampel, terlebih dahulu dihitung volume pipa. Volume pipa

yang diperoleh adalah 27x10-3 dm3. Berdasarkan data pengamatan, semakin besar laju alir pada

alat yang diberikan semakin sedikit waktu tinggal sampel biakan dalam pipa. Kemudian waktu

tinggal biakan di dalam pipa dihitung dengan menggunakan persamaan Q = Vt

. Berdasarkan

perhitungan, diperoleh waktu tinggal sampel, yakni:

Waktu tinggal () (detik)

1

147,542

124,423

115,884

115,88

Kemudian setelah memperoleh waktu tinggal, dibuat grafik ln Nt/No terhadap waktu

tinggal sehingga diperoleh nilai Kd sebagai slopenya. Nilai kd untuk variasi suhu pada sterilisasi

continue adalah sebagi berikut:

Suhu (T) Kd

50oC 0,011

55oC 0,002

Setelah diperoleh nilai Kd, dapat dihitung nilai Ed dengan membuat grafik ln Kd

terhadap 1/T sehingga berdasarkan hasil perhitungan dari grafik diperoleh nilai Ed, yakni -70,11.

BAB VI

KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan beberapa hal, diantaranya

sebagai berikut:

Sterilisasi dapat dilakukan dengan dua cara yakni sterilisasi batch dan sterilisasi continue.

Pada sterilisasi bacth waktu heating section, holding section, dan cooling section

berlangsung dalam satu perioda. Sedangkan pada sterilisasi continue, proses langsung

mencapai holding section tanpa melalui heating section terlebih dahulu.

Berdasarkan jumlah mikroba yang hidup pada sterilisasi batch, diperoleh nilai Kd untuk

berbagai variasi suhu dengan mengalurkan nilai ln NtN 0

, dan membuat grafik ln NtN 0

terhadap waktu. Nilai kd yang diperoleh untuk berbagai variasi suhu diantaranya sebagai

berikut:

Temperatur (T) Kd

60oC 0,022

50oC -0,024

40oC -0,026

30oC -0,043

Kemudian dibuat grafik ln Kd terhadap 1/T untuk memperoleh nilai Ed. Berdasarkan

perhitungan grafik diperoleh nilai Ed sebesar -3,3005.

Pada sterilisasi continue, diperoleh waktu tinggal sampel dalam pipa () dengan

perhitungan menggunakan rumus Q = Vt

. Waktu tinggal sampel yang diperoleh adalah:

Waktu tinggal () (detik)

1

147,542

124,42

3

115,884

115,88

Setelah memperoeh waktu tinggal, kemudian dibuat grafik ln Nt/No terhadap waktu

tinggal seperti pada sterilisasi batch. Berdasarkan grafik yang telah dibuat, diperoleh nilai

kd untuk dua variasi suhu, yakni:

Suhu (T) Kd

50oC 0,011

55oC 0,002

Kemudian nilai Ed dapat diperoleh dengan membuat grafik ln Kd terhadap 1/T, nilai Ed

yang diperoleh adalah sebesar -70,11.

DAFTAR PUSTAKA

Kurniasih, Hafizah.2011. “Praktikum Mikrobiologi”. Yogyakarta : Tanpa keterangan

Diambil dari:

Materi kuliah Teknologi Fermentasi Dr. Pudjono., S.U., Apt, Prof. Retno S. Sudibyo., M.Sc.,

Apt., dan Prof. Dr. Wahyono., S.U., Apt.

Materi Kuliah Mikrobiologi Farmasi Dr. rer. nat. Yossy Bayu Murti., Apt.

kinetika kematian mikroba.docx

Documents

Transcript of kinetika kematian mikroba.docx