kinetika kematian

download kinetika kematian

of 32

  • date post

    08-Apr-2016
  • Category

    Documents

  • view

    131
  • download

    27

Embed Size (px)

description

data

Transcript of kinetika kematian

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangSterilisasi merupakan proses penting yang harus dilalui sebelum bekerja dengan mikroorganisma. Sterilisasi dilakukan pada semua alat dan bahan yang akan digunakan dalam percobaan, baik peralatn laboratorium maupun medium pertumbuhan mikroba. Melalui sterilisasi, seluruh mikroba pathogen dapat mati, sehingga tidak sempat berkembang biak.Sterilisasi didefinisikan sebagai suatu usaha mengeliminasi semua kehidupan mikroba yang ada pada bahan/ produk yang dikehendaki. Proses sterilisasi yang kurang tepat 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 menggunakan proses fisik atau dengan menggunakan bahan kimia, seperti NaCl 9%, KNO3 10%, HgCl2 0,1%, HCl 1,1%.Proses fisik sterilisasi dilakukan dengan metode pemanasan dan tanpa pemanasan. Metode dengan pemanasan meliputi pemanasan kering dan pemanasan basah dengan menggunakan uap air (moist heat). Metode sterilisasi tanpa menggunakan panas meliputi radiasi (ultraviolet, x-ray), sonicasi, dan filtrasi.

1.2 Tujuan Percobaan1. Menguasai teknik sterilisasi media dengan menggunakan panas pada proses batch dan kontinyu2. Memahami pengaruh variasi laju alir pada proses sterilisasi kontinyu3. Memahami pengaruh temperatur terhadap kematian mikroba pada proses sterilisasi batch4. Menentukan nilai konstanta laju kematian mikroba (Kd), desimal reduction time atau destruction value (D), dan konstanta Arhenius (Ed) pada proses sterilisasi batch dan kontinyu.

BAB IILANDASAN TEORI

2.1 SterilisasiSterilisasi 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 manusia4. Kontaminan dapat merusak produk yang diinginkan5. Kontaminasi dari suatu fermentasi bakteri dengan phage dapat me-lisis kultur.Untuk menghindari halhal tersebut di atas, langkah antisipasi yang dapat dilakukan antara lain dengan:a. Penggunaan inokulum murni dalam fermentasib. Sterilisasi medium: merupakan proses yang bertujuan untuk menghilangkan semua jenis makhluk hidup yang ada dalam media, dilakukan sebelum inokulasi kultur.c. Sterilisasi ruang fermenter: Penghilangan semua bentuk makhluq hidup dari ruang fermentor, termasuk udara secara kontinyud. Sterilisasi semua bahan yang digunakan dalam keseluruhan proses fermentasie. 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 bahanbahan lainnya sementara panas kering untuk sterilisasi alatalat. Faktorfaktor yang mempengaruhi sterilisasi panas antara lain: 21

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 kontinyu.a. Sterilisasi BatchSterilisasi 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 KontinyuSite 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 efisienAdapun 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 MikrobaProses 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 (80-100C). 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).

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.

Tabel 2.1 Ketahanan Relatif Berbagai Mikroba Terhadap Panas BatchJenis MikrobaKetahanan Relatif Terhadap Panas

Bakteri vegetative dan khamir1

Virus dan bakteriofage1-5

Spora kapang2-10

Spora bakteri3 x 106

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

Tabel 2.2. Pengaruh Suhu Dan Waktu Sterilisasi Terhadap Kematian SporaSuhu Sterilisasi (oC)Waktu yang Diperlukan untuk Mematikan Spora (menit)

11630

11818

12112