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…………………..
2.5
Salah Satu Contoh Fermentor, Komponen dan Cara Pengoperasiannya…………………………
6
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 kerj anya ? 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 (stir r es tank bi oreactor) , 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
penyempurnaan paper ini.
13
saran
yang
membangun
dalam
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. . Bioreaktor . http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate15678-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-makananfermentasi.pdf (Diakses tanggal16 April 2014) Aulia, Nurul L. 2012. Makalah Biologi Bioteknologi Fermentasi.http://lutfinurul-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/FermentorAdalah-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
