proses fermentasi

Bayu Octavian Prasetya, 121710101118

Assignment Fermentation

Bayu Octavian Prasetya / 121710101118

1. Untuk mengendalikan terjadinya evaporasi media pada fermentasi

submerged culture diperlukan alat penunjang. Jelaskan mekanisme

kerjanya!

2. Untuk mencegah terjadinya pemusatan bahan tidak larut dalam media

selama proses fermentasi menggunakan fermenter berpengaduk yang

menyebabkan ketidakhomogenan media diperlukan beberapa alat

penunjang. Jelaskan mekanisme kerjanya!

3. Untuk mengatur kandungan oksigen terlarut dalam media fermentasi

aerob diperlukan beberapa alat penunjang. Jelaskan mekanisme

kerjanya!

4. Mengapa fermenter harus bisa dioperasikan secara aseptis ?

5. Jelaskan mekanisme kerja fermenter yang tepat digunakan untuk proses

fermentasi menggunakan mikroba yang bersifat shear sensitive!

6. Untuk meningkatkan efisiensi aerasi pada fermentasi batch diperlukan

alat penunjang. Jelaskan mekanisme kerjanya!

7. Jelaskan manfaat water jacket dalam fermenter!

8. Jelaskan parameter yang perlu diperhatikan untuk melakukan proses

scale up!

9. Jelaskan berbagai hal yang perlu diperhatikan dalam proses fermentasi

continuous culture!

10. Jelaskan maksud dan proses fermentasi yang cocok untuk produksi

metabolit mikroba yang bersifat growth associated!

11. Jelaskan perbedaan sifat tumbuh mikroorganisme pada culkture batch

dan continuous!

12. Jelaskan maksud kLa dan dampaknya terhadap pertumbuhan

mikroorganisme!


Answer :

1. Kondensor digunakan untuk mengendalikan terjadinya evaporasi media

pada fermentasi submerged culture karena prinsip kerja dari kondensor

adalah merubah wujud gas (uap) menjadi liquid sehingga pada proses

fermentasi tidak terjadi kehilangan air. Panas yang ditimbulkan akibat

agitasi akan menguapkan cairan dalam fermentor sehingga apabila tidak

dilengkapi dengan kondensor maka volume cairan akan berkurang.

Apabila volume dalam fermentor berkurang, maka akan menyebabkan

peningkatan konsentrasi dalam fermentor. Hal ini dapat mempengaruhi

pertumbuhan mikroba dalam fermentor.

2. Alat penunjang untuk

mencegah terjadinya

pemusatan bahan tidak larut

dalam media selama proses

fermentasi adalah

menggunakan fermenter

berpengaduk sehingga

menjadi homogenan seperti

baffle yang ditempatkan

secara vertikal pada

fermenter. Dengan alat

tersebut dapat dicegah terjadinya forteks (pusaran) sehingga dapat

meningkatkan efisiensi aerasi. Untuk mekanisme kerjanya sendiri

adalah menghalangi arus perputaran cairan yang berasal dari gerakan

impeller (akibat dari gaya sentrifugasi) sehingga arus yang berputar

pecah dan substrat dapat menyebar secara homogen.

3. Sistem aerasi yaitu sparger dan agitator (impeller) untuk mengatur

kandungan oksigen terlarut dalam media fermentasi aerob karena

dengan menggunakan alat tersebut oksigen dapat terdistribusi secara


merata. Yang berperan dalam proses pemerataan udara karena

terjadinya proses pemecahan gelembung adalah agitator sedangkan

sparger berfungsi untuk mengeluarkan gelembung gas. Gas-gas akan

keluar bila tekanan gas dalam sparger lebih besar daripada tekanan

fermentor. Mekanisme sparger adalah pengadukan, dimana dengan

adanya pengadukan pada media fermentasi maka akan menimbulkan

adanya aliran udara tanpa gelembung, yang mana aliran tersebut akan

dapat menghomogenkan aliran udara pada media fermentasi sehingga

aerasi pada media fementasi akan stabil dan dapat terkontrol.

4. Teknik aseptis perlu dilakukan dalam pengoprasian fermenter agar

fermentor tetap steril termasuk isinya hingga siklus pertumbuhan sel

selama proses tidak terganggu. Apabila system terganggu maka dapat

mengakibatkan kerugian besar karena produk yang didapat tidak steril

yang disebabkan oleh adanya kontaminan.

Hal-hal yang bisa ditimbulkan dari adanya kontaminan adalah sebagai

berikut:

a. Kontaminan meningkatkan persaingan dalam konsumsi substrat

fermentasi , sehingga perolehan hasil dari fermentasi berkurang.

b. Kontaminan dapat menghambat proses metabolisme m.o yang

bekerja dalam fermentasi.

c. Kontaminan meningkatkan turbiditas sehingga dapat mengacaukan

pengukuran terhadap jumlah sel setiap saat.

5. Mekanisme kerja fermenter yang tepat untuk proses fermentasi

menggunakan mikroba yang bersifat shear sensitive seperti fermentor

jenis Air-lift. Pemilihan Air-lift karena pada fermentor jenis ini

memiliki tabung yang dirancang untuk dapat meningkatkan efisiensi

pindah panas, pindah massa. Selain itu juga dapat memberikan kondisi

shear yang lebih merata dengan memasukkan udara yang digerakkan

oleh riser menuju sparge yang ada pada bagian dasar untuk aerasi.


Untuk mekanisme kerjanya sendiri berdasarkan perbedaan berat jenis

antara bagian cairan kultur yang kaya udara dalam riser dan cairan

kultur yang kurang udara di dalam downcomer. Dimana media

fermentasi cair digerakkan oleh udara dari bagian riser yang dipompa

menuju bagian dasar melalui sparger.

6. Baffle dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi aerasi

pada fermentasi batch karena dengan alat tersebut dapat dicegah

terjadinya forteks (pusaran) sehingga dapat meningkatkan efisiensi

aerasi. Mekanisme alat ini adalah meningkatkan efisiensi aerasi pada

media fermentasi yang dilakukan dengan memompa udara yang terletak

dibwah bioreactor dengan mencegah pembentukan gelembung oksigen.

7. Water jacket penggunaannya dalam fermenter berfungsi sebagai

pengendali suhu dan sekaligus untuk menghantarkan panas. Suhu pada

fermentor dapat diatur sesuai dengan suhu optimal dari pertumbuhan

mikroba dengan adanya water jacket tersebut. Selain itu kita juga dapat

memonitor perubahan suhu dengan cara mengatur suhu water jacket

yang akan dihantarkan pada fermentor.


8. Parameter yang perlu diperhatikan dalam melakukan proses

scale up seperti kLa, tip speed dan Reynold Number karena alasan

sebagai berikut:

kLa : kecepatan udara saat fermentasi dapat

diatur sedemikian rupa seperti yang dikehendaki sehingga

proses fermentasi dapat optimal.

Tip speed : kecepatan aliran pengadukan dapat

diatur.

Reynold Number : agar dapat mengatur kecepatan rotasi

dan diameter dari impeller, viskositas fluida sehingga bilangan

reynold tertentu akan cocok pada fermentasi dari mikroba.

9. Dalam proses fermentasi continuous culture yang perlu

diperhatikan adalah kecepatan pertumbuhan mikroba dan kecepatan

pembentukan produk karena pada continuous culture dilakukan

penambahan substrat dan juga dilakukan pemanenan secara kontinyu

sehingga terjadi keadaan steady state. Volume yang terdapat dalam

proses fermentasi ini akan selalu tetap karena terjadi dalam kondisi

steady state yang artinya kecepatan konversi substrat (input) menjadi

produk dan massa sel akan seimbang dengan kecepatan outputnya

sehingga kecepatan sel dan lingkungan kultur tidak berubah dengan

perjalanan waktu.

10. Metabolit yang dihasilkan pada saat growth associated adalah

metabolit primer. Pemanenan dilakukan pada fase logaritmik

(pertumbuhan) karena pada fase tersebut dihasilkan metabolit primer

sebagai produk utama. Growth associated yaitu proses dengan

pertumbuhan sel dan pembentukan produk berjalan seiring. Proses

fermentasi yang cocok untuk metabolit mikroba yang bersifat growth

associated adalah continuous fermentation karena pada jenis fermentasi

ini dilakukan penambahan medium yang mengandung substrat segar


dan secara bersamaan dilakukan pemanenan (harfest) secara kontinyu

pada kecepatan aliran yang sama sehingga volume dalam fermenter

konstan.

11. Perbedaan sifat tumbuh mikroorganisme antara batch culture

fermentation dan continuous fermentation terletak pada dilakukannya

penambahan substrat dan pemanenan pada continuous fermentation

sedangkan pada batch culture fermentation tidak.

Pada batch culture fermentation pertumbuhan mikroba melalui

beberapa fase mulai dari adaptasi, logaritmik, stasioner dan kematian.

Karena pada proses fermentasi ini tidak dilakukan penambahan substrat

maka fase log akan berjalan secara singkat sehingga lebih banyak

menghasilkan metabolit sekunder pada fase stasioner.

Sedangkan pada continuous fermentation pertumbuhan mikroba

dikondisikan hanya sampai pada fase logaritmik setelah melalui fase

adaptasi. Hal tersebut dilakukan karena keuntungan dari proses

fermentasi ini sendiri adalah untuk memproduksi metabolit primer yang

terjadi pada fase log. Untuk mempertahankan agar mikroba tetap pada

fase log, dilakukanlah penambahan substrat sesaat sebelum mikroba

memasuki fase stasioner sehingga mikroba selalu memproduksi

metabolit primer karena substratnya tidak pernah habis. Proses

penambahan substrat harus diimbangi dengan pemanenan dengan

kecepatan yang sama sehingga volume dalam fermenter tetap konstan.

12. kLa merupakan kecepatan udara saat fermentasi dan dapat diatur

sedemikian rupa seperti yang dikehendaki sehingga proses fermentasi

dapat optimal. Apabila udara yang dimasukkan sesuai dengan

pertumbuhan mikroba maka proses tersebut akan menunjang

optimalisasi pertumbuhan mikroba.

proses fermentasi

Documents