kinetika kematian mikroba.docx
description
Transcript of 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
t4 = 6 menit --- > Ln NtNo = Ln
(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
t2 = 3 menit --- > Ln NtNo = Ln
(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
t4 = 6 menit --- > Ln NtNo = Ln
(38+26)/2(38+26) /2+(2+2)/2 = ln
3234 = -0,061
T3 = 40 oC
t1 =1, 5 menit --- > Ln NtNo = Ln
(38+22)/2(38+22)/2+(6+11)/2 = ln
3038 ,5 = 0,779
t2 = 3 menit --- > Ln NtNo = Ln
(43+23)/2(43+23)/2+(7+2)/2 = ln
3336 ,5 = 0,904
t3 = 4,5 menit --- > Ln NtNo = Ln
(50+14)/2(50+14 )/2+(6+4)/2 = ln
3237 = 0,864
t4 = 6 menit --- > Ln NtNo = Ln
(23+64) /2(23+64)/2+(4+3)/2 = ln
43 , 547 = 0,925
T4 = 30 oC
t1 =1, 5 menit --- > Ln NtNo = Ln
(30+11)/2(30+11) /2+(4+3)/2 = ln
20,524 = -0,157
t2 = 3 menit --- > Ln NtNo = Ln
(16+11)/2(16+11) /2+(5+4)/2 = ln
13,518 = -0,287
t3 = 4,5 menit --- > Ln NtNo = Ln
(30+20)/2(30+20)/2+(0+0)/2 = ln
2525 = 0
t4 = 6 menit --- > Ln NtNo = Ln
(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
Series2Linear (Series2)
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
grafik kinetika kematian mikroba
Series2Linear (Series2)
waktu (menit)
ln N
t/N
o
Perhitungan Kd:
Y = 0,026x + 0,768
Berdasarkan persamaan Ln NtNo = - Kd . t , maka:
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
grafik kinetika kematian mikroba
Series2Linear (Series2)
waktu (menit)
ln N
t/N
o
Perhitungan Kd:
Y = 0,043x – 0,277
Berdasarkan persamaan Ln NtNo = - Kd . t , maka:
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
Series2Linear (Series2)
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
t = 1 menit = 60 detik
Q = Vt
= 1360
= 0,217 mL/detik
90 % V = 14 mL
t = 1 menit = 60 detik
Q = Vt
= 1460
= 0,233 mL/detik
95 % V = 14 mL
t = 1 menit = 60 detik
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
2 --- > Ln NtNo = Ln
(64+39)/2(64+39)/2+(4+2)/2 = ln
51,554,5 = -0,05
3 --- > Ln NtNo = Ln
(70+46)/2(70+46)/2+(1+0)/2 = ln
5858,5 = -0,008
4 --- > Ln NtNo = Ln
(89+99)/2(89+99)/2+(1+0)/2= ln
9494,5 = -0,005
T1 = 55 oC
1 --- > Ln NtNo = Ln
(65+47)/2(65+47)/2+(4+5)/2 = ln
5660,5 = -0,07
2 --- > Ln NtNo = Ln
(91+104)/2(91+104 )/2+(0+4)/2 = ln
97,599,5 = -0,02
3 --- > Ln NtNo = Ln
(55+48)/2(55+48)/2+(0+0) /2 = ln
51,557,5 = 0
4 --- > Ln NtNo = Ln
(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.