TEKNOLOGI FERMENTASI

FERMENTOR

KETUT AGUS ARY SUBAKTI (1111205007)

PUTU AGUS NADIARTA (1111205008)

MUHAMMAD IQBAL (1111205013)

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS UDAYANA

2014

i

KATA  PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena

atas limpahan rahmat dan karunia-Nya paper ini dapat diselesaikan tepat waktu

dan tanpa menemui hambatan yang berarti.

Paper ini membahas tentang Fermentor. Dalam penyusunan paper ini,

kami mengucapkan banyak terima kasih kepada ibu dosen mata kuliah Teknologi

Fermentasi yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk

menyelesaikan paper ini. Semoga nantinya paper ini dapat bermanfaat bagi kita

semua. Penulis juga mengharapkan saran dan kritik yang membangun untuk

menyempurnakan paper ini.

Bukit Jimbaran, April 2014

Penulis,

i

DAFTAR ISI

Halaman Judul

Kata Pengantar ................................................................................. i

Daftar Isi ........................................................................................... ii

BAB I Pendahuluan

1.1 Latar Belakang .......................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ..................................................... 1

1.3 Tujuan Penulisan ...................................................... 2

1.4 Manfaat Penulisan ……………………………......... 2

BAB II Pembahasan

2.1 Fermentor ……………………………………… 3

2.2 Fungsi Fermentor…………………………………… 4

2.3 Jenis-jenis Fementor ………………………………..

2.4 Syarat dan Konstruksi Fermentor………………….. 6

2.5 Salah Satu Contoh Fermentor, Komponen

dan Cara Pengoperasiannya………………………… 7

BAB III Penutup

3.1 Kesimpulan ............................................................. 12

3.2 Saran ....................................................................... 13

Daftar Pustaka

ii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Proses fermentasi dalam pengolahan pangan adalah proses pengolahan

pangan dengan menggunakan aktivitas mikroorganisme secara terkontrol

untuk meningkatkan keawetan pangan dengan diproduksinya asam dan

atau alkohol, untuk menghasilkan produk dengan karekateristik flavor dan

aroma yang khas, atau untuk menghasilkan pangan dengan mutu dan nilai

yang lebih baik.

Fermentasi dapat terjadi karena adanya aktivitas mikroba penyebab

fermentasi pada substrat organik yang sesuai. Terjadinya fermentasi dapat

menyebabkan perubahan sifat bahan pangan sebagai akibat pemecahan

komponen-komponen bahan tersebut. Jika cara pengawetan yang lain

ditujukan untuk mengurangi jumlah mikroba, maka proses fermentasi

adalah sebaliknya yaitu memperbanyak jumlah mikroba dan menggiatkan

metabolismenya. Tetapi jenis mikroba yang digunakan sangat terbatas

yaitu disesuaikan dengan hasil akhir yang dikehendaki (Winarno et al.,

1980).

Keberhasilan fermentasi sangat ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu

kontak antara mikroba dan subtrat, keadaan fisik lingkungan yang tepat,

nutrien oksigen, dan keberadaan senyawa toksik bioremediasi. Selain itu

keberhasilan proses fermentasi juga ditentukan oleh suatu alat yang

digunakan untuk menjalankan suatu proses fermentasi yaitu Fermentor.

Pada tulisan ini, penulis akan membahas mengenai fermentor yang

digunakan dalam proses fermentasi.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun masalah yang dapat diangkat dari paper ini yaitu :

1. Apakah itu fermentor?

2. Apakah fungsi fermentor?

1

3. Sebutkan jenis – jenis fermentor?

4. Apa sajakah syarat dan konstruksi fermentor itu?

5. Sebutkanlah salah satu contoh fermentor beserta cara kerjanya ?

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan dari paper ini antara lain :

1. Untuk mengetahui apa itu fermentor .

2. Untuk mengetahui fungsi fermentor.

3. Untuk mengetahui jenis – jenis fermentor.

4. Untuk mengetahui syarat dan konstruksi fermentor.

5. Untuk mengetahui salah satu contoh fermentor dan cara kerjanya.

1.4 Manfaat Penulisan

Adapun manfaat pembuatan paper fermentor ini adalah memberikan

pengetahuan dan informasi kepada pembaca mengenai apa itu fermentor

dan fungsinya dalam proses fermentasi.

2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Fermentor

Fermentor adalah sebuah alat yang digunakan untuk memproduksi

mikrobia untuk melakukan fermentasi. Produk-produk berbasis mikroba

seperti biofertilizer, biokontrol, biopestisida, biodekomposer, ataupun

produk biomassa mikroba memerlukan fermentor untuk memproduksinya.

Fermentor untuk memproduksi mikroba ini tidak harus berteknologi tinggi.

Fermentor dapat dibuat dengan peralatan sederhana, namun fungsional.

Bahkan bisa dibuat sendiri dengan biaya yang terjangkau.

Menurut Pujaningsih (2005), fermentor adalah tangki atau wadah

dimana didalamnya seluruh sel (mikrobia) mengubah bahan dasar menjadi

produk biokimia dengan atau tanpa produk sampingan.

Menurut Saepudin dan Sateakasih (2009) bioreaktor/ reaktor biologi/

fermenter suatu wahana/ tempat untuk keberlangsungan proses fermentasi

/transformasi bahan dasar menjadi produk yang dinginkan yang dilakukan

oleh sistem enzim dalam mikroba atau enzim yang diisolasi. Bioreaktor

merupakan sistem tertutup untuk reaksi biologis dari suatu proses

bioteknologi.

Menurut Dwiari et al (2008), fermentor adalah peralatan untuk

mengendalikan pertumbuhan mikroorganisme dalam medium cair.

Parameter-parameter seperti pH, komposisi medium, suhu, pengadukan,

konsentrasi metabolit dan gas dapat dimonitor serta dikendalikan.

Menurut Andheklawang (2008), bioreaktor (fermentor) merupakan

bejana fermentasi aseptis untuk produksi senyawa oleh mikrobia melalui

fermentasi. Bioreaktor dirancang untuk proses fermentasi secara anaerob

dan aerob.

Fermentor dilengkapi dengan peralatan mekanik dan elektrik, bahkan

beberapa diantaranya dilengkapi dengan sistem kontrol yang berguna untuk

mengontrol faktor-faktor atau variabel yang berpengaruh terhadap tujuan

akhir fermentasi dalam hubungannya dengan pertumbuhan mikroba.

3

Variabel yang dimaksud adalah pH, suhu, oksigen terlarut, kekeruhan

media, buih yang terbentuk, dsb.

2.2 Fungsi Fermentor

Fungsi bioreaktor adalah untuk menghasilkan produk oleh mikrobia

baik kultur murni atau campuran, yang dikendalikan menggunakan sistem

komputer dalam mengatur faktor lingkungan dan pertumbuhan serta

kebutuhan nutriennya. Menurut Pujaningsih (2005), fungsi dasar fermentor/

bioreactor yaitu menyediakan kondisi lingkungan yang cocok bagi mikrobia

didalamnya untuk :

menghasilkan biomassa

menghasilkan enzim

menghasilkan metabolit dsb.

Fungsi utama bioreaktor adalah memberikan lingkungan terkontrol

bagi pertumbuhan mikroorganisme atau campuran tertentu mikroorganisme

untuk memperoleh produk yang diinginkan.

- Bioreaktor hendaknya mencegah kontaminasi produksi dari lingkungan

pada kultur sambil mencegah pelepasan kultur ke lingkungan.

- Bioreaktor sebaiknya memiliki instrumentasi untuk pemeriksaan agar

terjadi pengawasan proses optimum.

2.3 Jenis-jenis Fermentor

Alat atau perlengkapan yang memberi kondisi untuk berlangsungnya

bioreaksi dinamakan pula fermentor. Alat ini dapat dibuat dalam berbagai

tipe. Menurut Denbigh dan Turner, (1971) jenis fermentor dapat

digolongkan dalam tipe berikut:

1.Fermentor Batch (FB)

Fermentor tipe batch adalah jenis yang asli yang mempunyai kelemahan

terutama dalam kecepatan produksi. Kondisi bahan maupun

mikroorganisme dalam fermentor batch secara menyeluruh mengalami

perubahan seiring dengan waktu sampai pada tingkat tertentu saat

4

pemanenan harus dilakukan untuk proses lebih lanjut, seperti pemurnian dan

lain sebagainya.

2.Fermentor Teraduk kontinu (FTK)

Pada fermentor teraduk kontinu terdiri dari deretan bejana silindrik

yang dilengkapi masing - masing dengan alat pengaduk. Pemasukan bahan

diberikan ke dalam bejana secara periodik. Bahan terfermen sebagian

dipindahkan ke bejana selanjutnya dalam periode yang sama dalam

pemberian pertama.

3.Fermentor Tubular (FT)

Fermentor tubular terdiri dari suatu tabung yang biasanya agak

memanjang untuk menjamin berlangsungnya fermentasi secukupnya selama

proses dalam tabung untuk dipanen pada terminal terakhir. (Judoamidjojo,

1992).

Menurut Pujaningsih (2005), macam-macam reactor adalah

sebagai berikut

1.Bioreaktor tanki adukan (stirres tank bioreactor), udara disirkulasikan

melalui medium yang diaduk dengan impeller.

2.Biorekator kolum gelembung (Bubble column bioreactor), udara

dialirkan melalui sparger di dasar bejana.

3.Bioreaktor dengan pancaran udara (Airlift bioreactor),

terdiri dari dua kolum yang dimasukkan ke dalam kolum yang lain. Udara

dipaksa masuk melewati pipa sehingga udara dapat terpancar keatas dan

medium ikut terbawa.

4.Bioreaktor terkemas padat, diisi dengan bahan padatan yang dapat

menjaring mikrobia masuk kedalamnya.

Menurut Andhiko (2008), Berdasarkan proses penyebaran organisme

dan media dalam bejana mengelompokkan jenis fermentor ke dalam 3 grup :

1. Reaktor dengan agitasi internal, merupakan biorekator yang paling

lazim digunakan di berbagai industri fermentasi. Grup ini termasuk stirred

tank reactor.

5

2. Bubble column bioreactor, merupakan bioreaktor paling sederhana.

Terdiri dari tabung panjang dengan beberapa sparger di bagian dasarnya.

3. Loop reactor, merupakan collumn reactor di tnana percampuran dan

sirkulasi diinduksi dengan alat-alat tertentu. Berdasarkan penggunaan alat

tersebut, fermentor ini dikelompokkan atas tiga jenis:

a. Air lift loop reactor .

b. Pro peller’loop reactor.

c. Jet loop reactor .

2.4 Syarat dan Konstruksi Fermentor

Syarat – syarat fermentor adalah sebagai berikut :

Tangki dapat dioperasikan secara aseptik, agitasi dan aerasi.

Energi pengoperasian serendah mungkin.

Temperatur harus terkontrol.

Kontrol pH.

Tempat pengambilan sample.

Penguapan berlebihan dihindari.

Tangki didesain untuk meminimalkan tenaga kerja pemanenan,

pembersihan dan perawatan.

Adapun konstruksi dari fermentor sebaiknya :

Bahan fermentor dibuat tahan karat untuk mencegah kontaminasi

logam/ion selama proses.

Bahan fermentor harus tidak beracun & tidak mudah terlarut,

sehingga tidak menghambat pertumbuhan mikrobia.

Bahan fermentor harus kuat untuk sterilisasi berulang kali pada

tekanan uap tinggi.

Sistem stirer dari fermenter & lubang pemasukannya cukup,

sehingga tidak mengalami stress mekanik akibat terlampau rapat.

Pemeriksaan secara visual dari medium & kultur harus tersedia,

dibuat dari bahan transparan.

6

Desain dan konstruksi bioreaktor harus memperhatikan beberapa hal

yaitu :

Bejana dapat dioperasikan dalam keadaan aseptis untuk jangka waktu

lama.

Aerasi dan agitasi cukup memadai untuk kelangsungan proses metabolik

mikrobia.

Konsumsi tenaga serendah mungkin.

Sistim kontrol temperatur, pH harus ada.

Fasilitas untuk sampling harus ada.

Evaporasi diusahakan tidak terlalu besar.

Bejana harus dapat dicuci, dibersihkan dan mudah dipelihara, mempunyai

geometri yang sama baik untuk laboratorium maupun skala industri.

2.5 Salah Satu Contoh Fermentor, Komponen dan Cara Pengoperasiannya

Bioreaktor

Bioreaktor atau dikenal juga dengan nama fermentor adalah sebuah

peralatan atau sistem yang mampu menyediakan sebuah lingkungan biologis

yang dapat menunjang terjadinya reaksi biokimia dari bahan mentah

menjadi bahan yang dikehendaki. Reaksi biokimia yang terjadi di dalam

bioreaktor melibatkan organisme atau komponen biokimia aktif (enzim)

yang berasal dari organisme tertentu, baik secara aerobik maupun anaerobik.

Pada proses aerobik proses sangat tergantung dari adanya oksigen,

sedangkan dalam proses anaerobik justru sebaliknya karena oksigen akan

menghambat jalannya proses.

Bioreaktor anaerob dibedakan menjadi 2, yaitu bioreaktor tipe Batch

dan bioreaktor tipe kontinyu. Pada bioreaktor tipe batch limbah organik

akan ditutup dalam bioreaktor selama waktu tertentu tergantung pada

jumlah bahan yang dimasukkan.

Pada bioreaktor tipe kontinyu, bahan dimasukkan ke dalam digester

secara teratur pada satu ujung dan setelah melalui jarak tertentu, keluar di

7

ujung yang lain. Tipe ini mengatasi masalah proses pemasukan dan

pengosongan yang terjadi pada tipe batch.

Komponen bioreactor dapat disajikan berikut ini :

A. Kabel Power

B. Motor pengaduk

C. Tutup Reaktor

D. Box/Panel Kontrol

E. Kondensor

F. Flowrate Aerator

G. Corong Input

H. Manhole Input

I. Badan Reaktor

J. Jendela Pengintip

K. Sambungan Sensor Kontrol

L. Pipa Input Media Pendingin

M. Valve Output

Kabel Power

Kabel power berfungsi untuk menghubungkan shaker dengan sumber listrik.

Kabel power harus dihubungkan dengan sumber listrik dengan tegangan 220

volt 50 Hz.

Motor Pengaduk

Motor pengaduk berfungsi sebagai penggerak pengaduk media dalam

bioreaktor. Motor pengaduk adalah berupa motor 3 phase 0,5 HP.

Tutup Reaktor

Tutup reaktor berfungsi sebagai penutup badan reaktor agar terhindar dari

kontaminasi lingkungan luar dan juga sebagai pendukung kedudukan motor

pengaduk. Penutup dikuatkan ke badan reaktor dengan pengencang baut,

sehingga sekali-kali dapat dibuka/dipisahkan dari badan reaktor.

Box/Panel Kontrol

Box/panel control adalah tempat unit pengontrol ditempatkan. Ada beberapa

unit pengontrol yaitu

8

Saklar Power

Saklar power berfungsi untuk menghidupkan/mematikan operasi. Ada tiga

saklar power, 1) saklar power untuk menghidupkan/mematikan motor

pengaduk, 2) saklar power untuk menghidupkan/mematikan pemanas dan 3)

saklar power untuk menghidupkan/mematikan pendingin.

Pengontrol Suhu

Pengontrol suhu berfungsi untuk megatur suhu operasi dalam reaktor agar

sesuai dengan kebutuhan. Seting suhu dilakukan secara analog dengan cara

menset suhu operasi. Suhu operasi aktual akan terlihat pada display secara

digital.

Speed Controler

Speed controller berfungsi untuk mengatur jumlah putaran pengaduk yang

dilakukan saat operasi. Pengaturan ini delakukan dengan memutar tombol

lalu atur sesuai kebutuhan. Perhatikan pada bagian indikator putaran akan

menunjukkan jumlah putaran sesuai dengan arah putaran pada saklar speed

controller. Putaran saklar ke searah jarum jam akan mengubah jumlah putaran

semakin besar dan sebaliknya.

Kondensor

Kondensor berfungsi untuk mengembunkan cairan yang menguap selama

operasi berlangsung dalam reaktor dan mengembalikan lagi ke tangki reaktor.

Dengan cara ini maka konsentrasi media dalam reaktor diharapkan tidak

banyak terjadi perubahan akibat kehilangan cairan selama operasi

berlangsung. Agar kondensor dapat berfungsi dengan baik, maka perlu

pendinginan dengan media pendingin.

Flowrate Aerator

Flowrate aerator berfungsi untuk mengatur jumlah udara yang dimasukkan ke

dalam reaktor selama operasi berlangsung. Jumlah volume udara yang

dialirkan dapat terlihat pada display aliran.

Corong Input

Corong input berpungsi untuk memuat bahan/media yang akan diproses

dalam reaktor secara perlahan-lahan. Corong input dapat juga disambungkan

dengan menggunakan selang untuk input menggunakan pompa.

9

Manhole Input

Manhole input berfungsi untuk pemuatan bahan/media ke dalam reaktor

secara cepat. Manhole input dikuatkan pada tutup reaktor dengan

menggunakan pengencang baut yang mudah dibuka/dikencangkan.

Badan Reaktor

Badan reaktor adalah tangki reaktor tempat media diproses. Badan reaktor

berupa tangki berjaket untuk operasi pendinginan jika diperlukan. Di bagian

bawah ditempatkan filament pemanas untuk sterilisasi dan pemanasan saat

proses jika diperlukan.

Jendela Pengintip

Jendela pengintip berfungsi untuk melihat atau memperhatikan secara visual

kondisi opersi dalam reaktor selama proses berlangsung.

Sambungan Sensor Kontrol

Sambungan sensor control berupa cadangan, disiapkan jika dikemudian hari

bioreaktor akan dilengkapi dengan alat pengontrol tambahan, sehingga proses

dapat berlangsung lebih terkontrol sesuai dengan kedinginan.

Pipa Input Media Pendingin

Pipa input media pendingin berfungsi untuk mengalirkan media pendingin

berupa air dingin untuk mendinginkan media selama berlangsungnya proses

jika diperlukan. Operasi pendinginan akan berjalan otomatis, sehingga suhu

dalam reaktor sesuai dengan yang diharapkan (kondisi preset).

Valve Output

Valve output berfungsi untuk memanen hasil proses dalam reaktor.

Pemanenan dilakukan dengan cara membuka valve lalu menampungnya di

bagian bawah valve.

CARA PENGOPERASIAN

Untuk mengoperasikan alat ini ikuti langkah-langkah berikut ini :

1.Pertama sambungkan kabel power dengan sumber listrik 220 volt 50 Hz.

2.Sambungkan selang/pipa media pendingin yang ke pipa input media

pendingin.

3.Sambungkan selang udara ke tangki udara atau kompresor.

10

4.Untuk sterilisasi masukkan air hingga filament pemanas dapat terendam.

5.Hidupkan saklar power pemanas dengan menekan saklar pemanasn (lampu

indicator saklar akan menyala merah). Tunggu sampai mendidih dan lakukan

sterilisasi tanpa tekanan

6.Jika sudah selesai keluarkan air sisa sterilisasi melalui valve output.

7.Masukkan media yang telah disterilkan ke dalam reaktor dan tempat

penginputan agar ditutup lagi.

8.Atur suhu untuk berlangsungnya proses dengan menset besaran suhu pada

pengontrol suhu.

9.Lalu tekan saklar pengaduk dan tekan run pada speed controller serta atur

putaran pengaduknya dengan memutar tombol pengatur putaran. Jumlah

putaran akan terbaca/ditunjukkan pada indikator putaran. Putaran akan

ditunjukkan dalam satuan frekuensi dari 0 dalam keadaan diam sampai

maksimal.

10.Atur masukan udara dengan mengatur memutar tombol pengatur aliran

udara pada flowrate aerator.

11.Tekan saklar pemanas dan atau pendingin untuk menjaga suhu media

sesuai dengan yang diharapkan.

12.Selama proses berlangsung, kondisi proses dapat dilihat melalui jendela

pengintip dan sample dapat diambil melalui valve output atau sambungan

sensor control.

13.Jika proses sudah dianggap selesai, matikan semua komponen dengan

urutan secara terbalik dengan cara menghidupkan.

14.Keluarkan produk melalui valve output dengan cara membuka valve dan

tampung hasilnya dari bawah.

11

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Dari paper ini dapat disimpulkan bahwa :

Fermentor adalah sebuah alat yang digunakan untuk memproduksi

mikrobia untuk melakukan fermentasi.

Fungsi utama bioreaktor adalah memberikan lingkungan terkontrol bagi

pertumbuhan mikroorganisme atau campuran tertentu mikroorganisme

untuk memperoleh produk yang diinginkan.

Menurut Denbigh dan Turner, (1971) jenis fermentor dapat

digolongkan dalam tipe berikut:

1.Fermentor Batch (FB)

2.Fermentor Teraduk kontinu (FTK)

3.Fermentor Tubular (FT)

Menurut Pujaningsih (2005), macam-macam reactor adalah sebagai

berikut

1.Bioreaktor tanki adukan (stirres tank bioreactor

2.Biorekator kolum gelembung (Bubble column bioreactor),

3.Bioreaktor dengan pancaran udara (Airlift bioreactor

4.Bioreaktor terkemas padat

Menurut Andhiko (2008), Berdasarkan proses penyebaran organisme

dan media dalam bejana mengelompokkan jenis fermentor ke dalam 3

grup :

1. Reaktor dengan agitasi internal

2. Bubble column bioreactor

3. Loop reactor

Dalam penggunaan fermentor dianjurkan untuk mengikuti syarat yang

sudah dicantumkan agar proses fermentasi berjalan dengan baik.

Salah satu contoh fermentor adalah bioreactor.

12

3.2 Saran

Paper ini sangat memerlukan perbaikan – perbaikan dan penulis

sangat mengharapakan kritik dan saran yang membangun dalam

penyempurnaan paper ini.

13

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. . Bioreaktor. http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-15678-chapter1.pdf (Diakses tanggal16 April 2014)

Anonim. . Fermentasi Kulit Buah Semangka. http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/22582/4/Chapter%20II.pdf(Diakses tanggal16 April 2014)

Anonim. 2010. Proses dan Produk Makanan Fermentasi. http://labfpuwg.files.wordpress.com/2010/02/proses-dan-produk-makanan-fermentasi.pdf(Diakses tanggal16 April 2014)

Aulia, Nurul L. 2012. Makalah Biologi Bioteknologi Fermentasi.http://lutfi-nurul-aulia.blogspot.com/2012/07/makalah-biologi-bioteknologi-fermentasi.html(Diakses tanggal16 April 2014)

Azizah, Misnani. 2010. Fermentor. http://misnanidulhadi.blogspot.com/2010/10/v-behaviorurldefaultvmlo_14.html(Diakses tanggal16 April 2014)

Elsafta. 2010. Operasi Bioreaktor. http://elsafta.wordpress.com/2010/03/27/operasi-bioreaktor/(Diakses tanggal16 April 2014)

Pardamean, Candra. . Fermentor Adalah Tangki atau Wadah Dimana Didalamnya Seluruh Sel. http://www.scribd.com/doc/158623694/Fermentor-Adalah-Tangki-Atau-Wadah-Dimana-Didalamnya-Seluruh-Sel(Diakses tanggal16 April 2014)

Pratama, Melati. 2010. Fermentor. http://ilmy.blog.com/2010/01/23/fermentor/(Diakses tanggal16 April 2014)

Satiawihardja, Budiatman. 1983. Mengenal Fermentor. http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/25897(Diakses tanggal16 April 2014)

Wikipedia. 2013. Bioreaktor. http://id.wikipedia.org/wiki/Bioreaktor(Diakses tanggal16 April 2014)

14

15