• suatu suatu proses proses denga dengan n metode metode terte tertentu ntu yang yang er u u an m em a an s em u a o r g an s m e hidu hi dup p (vegeta (vegetati tiff & non-ve no n-vegeta getati tif) f) –sp –spor ora a > maupun panas. panas. • Sebelumnya belumnya harus harus bersih bersih dari dari debu debu dan dan kotoran kotoran yg berca bercampur mpur denga dengan n kuman kuman
Metode sterilisa sterilisasi si
fisis
m ek an i s m i k r o f i l t er
p em an as an
c h em i s
p en y i n ar an b ah an k i m i a
Metode Sterili terilisa sasi si Filtrasi
Filtrasi adalah penyaringan yang dapat menahan
dipisahkan kan secar cara fisik sika
or straining device (Black,1999)
Mikroorganisme akan tertahan pada
membran filter Tidak ada pembunuhan mo jadi jangan
sam ai bocor
Filtrasi Filtrasi/ menyaring
Pemisahan bakteri dari cairan dan udara melalui
filter
dengan pori kecil (0,22‐0,45um)
‐ Filter cairan Guna : untuk bahan y tidak tahan panas, spt: ekstrak, serum, enzim, toksin kuman Sekarang Filter Membran
pori 8‐0,025 um sehingga semua bakteri terbuang
‐ Filter udara Laminar flow bench High Efficiency Partulate Air (HEPA) ukuran pori‐pori 0,3 um yg dipasang di ruang produksi steril atau ruang operasi atau untuk ruang isolasi pen er ta u a a ar pen er ta engan n antas
Filtration damaged by heat, by passage of a liquid or gas through a screen like material with small pores. • culture media • enzymes • vaccines
Filtration
High Efficiency Particulate Air Filters (HEPA): Used in
air.
Membrane Filters: Uniform pore size. Used in industry and research. Different sizes: 0.22 and 0.45um Pores: Used to filter most bacteria.
Don’t retain spirochetes, mycoplasmas and viruses. 0.01 um Pores: Retain all viruses and some large
proteins.
atau substansi molekular Digunakan bila :
panas
er
y
ssurance eve :
eun ungan
er sas
ras
• Proses cepat • Bisa u/ se ala suhu ter antun stabilitas zat •
. , organik, cairan kental, udara, dan gas.
Kerugian • Dapat meloloskan virus dan beberapa mycop asma • Dapat mengabsorbsi filtrat dalam jumlah er en u • Dapat menyebabkan ion logam masuk ke • SAL kurang dari sterilisasi panas basah dan • Membran filter dpt tersumbat, dan mungkin
suatu matrix berpori bertutup kedap atau rang a an pa a wa a yang a permeabel • Membran yang digunakan (FI IV): membran d orositas nominal 0,2 m → atau kurang berdasarkan perbandingan ang telah divalidasi tidak kurang dari 107 suspensi Pseudomonas diminuta tia cm2
Filter bakteriologis dan Laminar air flow
,
Penyaring berbentuk tabung, disebut “lilin penyaring” dr tanah infusoria yg dikempa Penyaring Pasteur-Chamberland, Doulton dan Selas
Lilin penyaring dr porselen yg tdk dilapisi Penyaring Seitz dan Swinney
piringan asbes yg dikempa & dipasang ditempat khusus Gelas Buchner
, , diatomaceous earth, dan sintered glass (kaca an di anaskan tan a meleleh 2 prinsip filter :
= 2. fllter kedalaman ( Depth)
yara
er un u
er sas
• Tdk melepas serat • • Dpt disterilkan, efektif & ekonomis •
rs p
va
as
• Pemisahan absolut
empa pro u s
, , campuran cellulose nitrat-asetat, politetra , , Keuntungan : Dapat dimanufaktur dengan
u uran por spes 0,025 μm
, mu a
ar
μm –
Klasifikasi filter membran menurut uk.pori 1. Microporous : ukuran : 1,0 ; 0,8 ; 0,45 ; 0,22 ; 0,1 μm kegunaan : pemisahan partikel dan sterilisasi filtrasi 2. Ultrafiltrasi : Ukuran : ± 5 nm , pemurnian air 3. Reverse osmosis : Ukuran : ± 0 5 nanometer kegunaan : desalinasi purifikasi
,
Perbandingan MF, UF, NF dan RO MF
UF
NF/RO
Pemisahan larutan BM , , laktosa, mikropolutan Tekanan osmostik dapat diabaikan tan a olarisasi konsentrasi)
Tekanan osmotikdapat
Tekanan osmotik tinggi (1 –
Tenakan transmembran rendah (< 2 bar)
Tenakan transmembran rendah (1-10 bar)
Tenakan transmembran tinggi (10 - 60 bar)
Struktur membran simetrik atau asimetrik
Struktur membran asimetrik
Sruktur membran asimetrik
Ketebatal la er emisah: Simetrik: 10 – 150 μm Asimetrik: 1 μm
e e a a ayer pemsa aktual: Simetrik: 0,1 –1,0 μm
e e a a ayer pemsa aktual: Simetrik: 0,1 –1,0 μm
Pemisahan akibat perbedaan ukuran partikel
Pemisahan akibat perbedaan ukuran
Pemisahanakibat perbedaab kelarutan dan difusivitas
Mikrofiltrasi (MF) MF dapat memisahkan
partikel berukuran > 0,05 Bahan berukuran < 0,05
μm (garam/ion, gula & membran MF Ukuran pori: 0,08 – 10
μm Tekanan : 0,1 – 3 bar r
Padatan tersuspensi, sel/biomass, koloid Membran , Makromolekul
Membran MF (summary): Membran:
Simetris atau asimetris
Ketebalan:
10 – 150 μm
Ukuran Pori:
0,05 – 10 μm
Driving force:
Tekanan (< 2 bar)
Bahan membran
Polimer atau keramik
A likasi:
A likasi analitis, sterilisasi an an, minuman, farmasi, klsrifikasi minuman (juice, bir, wine), pemisahan sel/biomassa/bioreaktor, air ultrabersih, recovery metal sebagai oksida atau hidroksida koloid, fermentasi kontinu, pemisahan emulsi air-minyak, waste-water treatment, plasma-pheresis
Ultrafiltrasi (UF)
UF dapat memisahkan bahan berukuran > 0,005 >
UF dan MF adalah identik, hanya membran UF asimetris membarn lebih dense
Partikeldan Makromolekul
Molekul berukuran kecil (garam/ion, dan gula) dapat
Aliran permeat dapat
digambarkan dengan pers. Konsen -Carmen
.
Tekanan: 1 – 10 bar
Membran
Air
Garam -garaman /ion, gula
Membran UF (Summary): Membran
Asimetris
≈ Ukuran pori
1 – 100 nm
Prinsip Pemisahan
Mekanisme penyaringan . .
,
Keramik (e.g. Zirconium oxide, aluminium oxide) Aplikasi
Industri susu (milk, whey, cheese making), industri pangan pa , pro en , ar as mnuman, pemsa an emus mnya air, recovery electropaint, dan produk/produk samping, farmasi (enzym, antibiotik, pyrogen), water/ wasteater , , , , membran-bioreaktor
Nonofiltrasi (NF)
. Partikel, makromolekul, ion bivalen Membran Air
Ionbervalensi satu
Terletak diantara UF dan RO
Tekanan: 10 – 35 bar
Dapat memisahkan ion dwivalensi (Mg2+ dan Ca2+), peng angan esa a an
MWCO: > 250 Da
Tipikal rejeksi (5 bar, 200 ppm): , , 3 2, % MgSO4, Glukosa, Sukrosa
Aplikasi:Pemisahkan gula
sumber C-eksternal eliminasi warna, TOC, TDS, dan kesadahan, logam berat
NF (Summary): Membran
Komposit
Ukuran pori
< 2 nm
Driving force
Tekanan (10 – 25 bar)
Prinsip
Solution-diffusion
Bahan membran Polyamide (interfacial polymerization) A likasi
Desalinasi air a au en isihan mikropolutan, pelunakan air, wastewater treatment, retensi pewarna (industry
Hiperfiltrasi/Reverse Osmosis (RO)
Membran non-porous, hampir hanya air yang da at melewati membran RO
Garam/ion dan bahan organik > 50 Da dapat dihalangi membran RO
Tekanan: 20-60 bar, tetapi dapat juga s/d 200 bar
p as : penanganan leachate, penghilangan logam berat, gram-graman, dan bahan organik sintetik
.
Makromolekul, io bervalensi duaIon bervalensi satu
Membran
Reverse osmosis/Hiperfiltasi (Summary): Membran
Asimetris atau Komposit
Ukuran pori
< 2 nm
Driving orce
e anan: air payau 15 – 25 ar; air aut: 40 – 80 bar
Prinsip Pemisahan
Solution-diffusion
Bahan membran
Cellulose triacetate, aromatic polyamide, polyamide dan poly(ether urea) (interfacial ol merizaztion
Aplikasi
Desalinasi air payau/air laut, produksi air ultrabersih (industri lektronik), pengkonsentrasian uice atau ula milk en isihan mikro olutan wastewater treatment
Nanofiltrasi dan Reverse Osmosis
Larutan
RO
NF
Ion monovalen (Na, K, Cl, NO -
> 90 %
< 50 %
Ion bivalen (Ca, Mg, SO42-, CO32-
> 99 %
> 90 %
Bakteri dan virus
> 99 %
< 99 %
Microsolute BM > 100)
> 90 %
> 50 %
Microsolute (BM <
0 – 99 %
0 – 50 %
BAHAN MEMBRAN • Bahan Organik (Polimer): – Polimer untuk Membran berpori – Polimer untuk membran tak-berpori
• Bahan anorganik: – – Membran gelas – Membran metal (termasuk karbon) – Membran zeolit
Polimer untuk Membran • Pada dasarnya semua polimer dapat digunakan sebagai bahan membran, tetapi karena karakteristik kimia dan fisiknya sangat bervariasi, sehingga hanya beberapa jenis polimer yang baik untuk bahan
• Klasifikasi: – Polimer untuk membran berpori (MF dan UF) – Polimer untuk membran tak-berpori (GS dan PV)
Untuk membran berpori: •
Pilihan polimer ditentukan o e me o e pem ua an membran (membran manufacturing) dan stabilitas
Sisi Feed
Sisi Permeat
dan bahan kimia •
Jenis bahan menentukan , mekanis, panas, dan biologis), tetapi tidak menentukan re eksi
Sisi Feed
Permeat
Untuk membran tak-berpori: •
Pilihan polimer ditentukan yang diinginkan
Membran tak-berpori
Karakteristik Membran Berpori: •
•
Pemisahan ter adi akibat perbedaan ukuran partikel/molekul Ukuran ori membran relatif terhadap ukuran partikel menentukan tingkat selektivitas
Karakteristik Membran takberpori: • Pemisahan terjadi akibat perbedaan laju kelarutan (solubility) dan/atau perbedaan difusivitas (Diffusivity)
•
Selektivitas akan tinggi, jika ukuran partikel > ukuran pori membran
• Tingkat kelarutan dan difusivitas ditentukan oleh sifat instrinsik bahan membran
•
Contoh: MF, UF
• Contoh: PV, VS, GS, dialisis
• Membran ber-pori: – Ukuran ori: MF 0 1 – 10 m UF 2 – 100 nm – Selektivitas ditentukan oleh ukuran pori – Jenis polimer menentukan fenomena adsopsi dan stabilitas kimia saat operasi atau pencucian Pemilihan bahan tidak ditentukan oleh fluks atau selektivitas, tetapi oleh pertimbangan kestabilan bahan Fluks dan selektivitas dapat dikendalikan dengan pengaturan ukuran pori melalui kondisi proses pembuatan membran u s → ee Optimasi
v as a au e e
v as →
u s →
Polimer untuk MF Polikarbonat Poly(vinylidene-fluoride) – PVDF Pol tetrafluoroeth lene – PTFE Polypropylene – PP Pol amide – PA Cellulose-Esters Polysulfone – PS Poly(ether-imide) Polyetherether ketone
Membran hidropobik: – Tidak dapat basah oleh air secara spontan perlu pre-wetted (misalnya dengan ethanol)
Tendensi adsorpsi rendah Misalnya membran dari selulosa atau turunannya
Kelebihan dan Kekurangan Membran Anorganik Kelebihan
•Tahan terhadap panas • • Tahan lama • Ukuran ori da at lebih mudah dikendalikan • Dapat dibackwashing , khusus • Biaya investasi tinggi • Ketahanan terhadap temperatur sering dibatasi oleh bahan pengedap pada sambungansambungan modul atau sistem perpipaan
Keuntungan Sterilisasi Filtrasi (dg membran filter • Dapat mensterilkan bahan-bahan (ex. Obat-obat cerra vitamin media nutrient khusus, dll) yang tidak tahan dengan pemanasan. • Membran filter relatif tidak mahal • Dapat menyaring dalam volume besar • Membran filter dapat diautoklaf atau dibeli dalam kondisi steril
• Struktur kaku spt plastik tdk terpengaruh oleh tekanan • Kec.pengaliran tinggi 80% permukaan terdiri dr pori pori •
a me epas an sera
• Dapat dites sebelum dan sesudah dipakai
Macam MICROFILTER: 1. Non-disposable filtration apparatus - Disedot dengan pompa vakum - Volume 20-1000 ml 2. Disposable filter cup unit - Disedot dengan pompa vakum - Volume 15-1000 ml 3. Disposable filtration unit dengan botol penyimpan - Disedot dengan pompa vakum - Volume 15-1000 ml . yr nge ers - Ditekan seperti jarum suntik - Volume 1-20 ml . - Ditekan dengan gaya setrifugasi - Volume kurang dari 1 ml
MACAM – MACAM MICROFILTER
Cara kerja menggunakan Non-disposable filtration apparatus
dan erlenmeyer penampung. 2. Pasang atau rakit alat-alat tersebut secara aseptis sesuai ambar lalu isi coron den an larutan an akan disterilkan. 3. Hubungkan katup erlenmeyer dengan pompa vakum kemudian hidu kan om a. 4. setelah semua larutan melewati membran filter dan tertampung dierlenmeyer, maka larutan dapat dipindahkan kedalam gelas penampung lain yang sudah steril dan tutup dengan kapas atau aluminium foil yang steril.
Metode filtrasi menurut letak filter membran 1. Through flow filtration membran diletakkan melintang/vertikal
kelemahan : membran bisa tersumbat 2. Tangential flow filtration membran diletakkan horizontal jumlah oulet 2 (A dan B) kelebihan : - membran dapat dicuci lagi - karena aliran pada outlet A deras partikel dan bakteri
aseptis yg harus dipegang teguh
Tekanan untuk menjaga integritas
mem ran tersumbat
er, gn sampa
ocor a au
U i en
unaan khusus
1.Uji titik gelembung (bubble point test) .
a ran u ara
us
3.Uji penahan tekanan 4.Uji aliran ke depan
Uji penggunaan khusus Bubble point test : Sebelum filter di unakan
Tujuan : memastikan filter membran telah memenuhi ers aratan Setelah filter digunakan
memenuhi persyaratan
Rakitan penyaring membran • Harus diuji → utk integritas awal sebelum • Syarat : uji penyaringan ini tidak mengurang va tas s stem u an arus diuji sesudah proses penyaringan selesai • Tujuan uji : untuk menunjukkan bahwa rakitan penyaring dapat mempertahankan integritas sepanjang penyaringan berlangsung
