[Type here]
MATERI PRESENTASI Soal 1
Bioreaktor dapat juga disebut sebagai fermenter. Selama proses, suasana reaksi harus dapat dipantau dan dikendalikan. Bioreaktor memfasilitasi lingkungan fisik, sehingga biokatalis dapat melakukan interaksi dengan lingkungan dan bahan nutrisi (hara) yang dimasukkan ke dalamnya. Bioreaktor dapat berupa bejana sederhana yang dilengkapi dengan berbagai alat pengendalian pengendalian sistemnya. Berdasarkan tingkat aseptis, sistem bioreaktor dibagi menjadi dua jenis, yaitu bioreaktor bioreaktor aseptis dan bioreaktor bioreaktor non-aseptis.
a. Aseptis Teknik aseptik adalah usaha mempertahankan objek agar bebas dari mikroorganisme. Dalam prosesnya mencapai kondisi aseptis, diperlukan faktor operasional seperti berikut (Syamsu dkk, 2003) :
Sterilisasi fermentor, dengan uap bertekanan. Medium fermentasi dapat disterilkan bersama di dalam dalam fermentor atau atau secara terpisah. terpisah. terilisasi penyediaan udara, dilakukan dengan menggunakan penyaring berserat atau penyaring absolut. absolut. Aerasi dan agitasi, berkaitan dengan jenis bahan, struktur geometrik dan posisi pemasangannya pemasangannya serta penggunaan penggunaan “seal”. “seal”. Penambahan inokulum, nutrien dan bahan-bahan lain, harus dalam keadaan tekanan positif dan lubang lubang pemasukan pemasukan dilengkapi dilengkapi sistem pemberian pemberian uap.
Untuk bioreaktor skala laboratorium yang berukuran 1,5-2,5 L umumnya terbuat dari bahan kaca atau borosilikat, namun untuk skala industri, umunya digunakan bahan baja tahan karat (stainless steel) yang tahan karat. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi kontaminasi senyawa metal pada saat fermentasi terjadi di dalamnya. Untuk mencegah kontaminasi, kontaminasi, bagian atas biorektor biorektor dapat ditambahkan ditambahkan dengan segel segel aseptis (aseptic seal) seal) yang terbuat terbuat dari campuran metal-kaca atau metal-metal, seperti O-ring dan gasket. Untuk bioreaktor sistem aseptis, diperlukan sterilisasi bioreaktor pada suhu dan tekanan yang tinggi. Selain sterilisasi menggunakan uap pans, biasanya digunakan juga teknik filtrasi. Bioreaktor aseptis digunakan untuk produksi sel dan metabolit, termasuk obat dan antibiotik
a. Non Aseptis Bioreaktor yang tidak perlu menerapkan teknik aseptik dalam sistem operasinya. Bioreaktor nonaseptis tidak memerlukan sterilisasi berlebih dengan panas atau filtrasi. Pada teknik non aseptis, bioreaktor dibiarkan terbuka terhadap lingkungan. Mikroorganisme kontaminasi tidak akan mempengaruhi hasil/produk dari bioreactor. Volume yang lebih besar dan nilai produk yang
lebih kecil (seperti minuman alkohol) hannya membutuhkan bioreaktor sederhana dan tidak membutuhkan membutuhkan kondisi aseptik. Bioreaktor didesain dengan lubang pada ruang vessel yang besar untuk tempat keluar-masuk pekerja untuk pembersihan dan perawatan atau maintenance. Pada reaktor skala laboratorium digunakan headplate atau plat yang datar, sedangkan untuk reaktor skala besar digunakan plat yang berbentuk kubah atau dome untuk mengurangi pengeluaran.
[Type here]
Commented [AGF1]: Orang ke 1
[Type here]
bioreaktor non-aseptis, yang digunakan untuk pembuatan ragi roti, pembuatan minuman beralkohol, dan pengolahan limbah. Soal 2
PARAMETER PERANCANGAN BIOREAKTOR Jenis Mikroba yg digunakan
Pengoperasian bioreaktor sangat tergantung pada kemantapan galur mikroba dan sifatnya (aerobik atau anaerobik). Bioreaktor yang menggunakan sel aerobik, oleh karena kelarutan oksigen dalam media rendah, maka O2 harus selalu dipasok terus menerus. Oksigen dapat diberikan dengan cara mendispersikan udara ke dalam media. Hal ini terkait dengan berbagai perlengkapan bioreaktor yang berfungsi untuk memasok udara.
Jenis dan ukuran sel berpengaruh terhadap bioreaktor dan pengoperasiannya. Sel-sel bulat umumnya lebih kecil dan kurang tahan terhadap gaya geser dibanding organisme berfilamen. Oleh karena itu, dalam kasus ini perlu digunakan bioreaktor permukaan seperti reaktor unggun dan reaktor berbentuk tray. Bentuk dan ukuran tanaman atau hewan yang bervariasi juga menentukan pengoperasian bioreaktor. Tanaman menghasilkan akar-akar yang tumbuh dengan sifat t ertentu, umumnya memerlukan pengaturan aliran agar kontak antara akar dengan nutrisi dan bahan yang akan diabsorbsi berlangsung optimal. Mikroba atau tanaman tertentu tumbuhnya han ya di permukaan, oleh karenanya digunakan bioreaktor permukaan, misal bioreaktor bed atau tray (baki).
Commented [AGF2]: Orang ke 2
Sifat Media
Sifat fisik substrat yang digunakan beragam dapat berupa gas, cair dan padatan. Setiap sifat fisik berpengaruh terhadap bioreaktor yang dipilih. Gas, misalnya CO2, SOx, NOx yang dapat diabsorpsi oleh daun-daun tanaman. Cairan ada berbagai sifat, misalnya cairan dan senyawa larut air (metanol, etanol), bahan padat terlarut dalam air (glukosa, laktosa), bahan cair tidak larut air (minyak bumi, parafin). Padatan ada beberapa sifat, padatan larut sebagian atau padatan tidak larut (pati,selulosa). Viskositas media menentukan bioreaktor yang dipilih. Media/substrat yang mempunyai viskositas rendah tidak menimbulkan masalah waktu pencampuran dan laju perpindahan oksigen. Akan tetapi pada substrat dan produk yang mempunyai viskositas tinggi, maka menimbulkan masalah pada perpindahan oksigen.
Untuk kereaktivan, Contohnya substrat metana dan udara yang eksplosif tentunya tidak tepat bila menggunakan reaktor yang mempunyai bagian volume untuk udara. Efek biokinetik substrat adalah substrat yang menunjukkan penghambatan pertumbuhan, lebih tepat dilakukan dalam reaktor operasi semi kontinu dengan pengumpanan substrat secara kontinu. Efek biokinetik substrat juga berpengaruh terhadap pemilihan bioreaktor. Substrat tertentu dapat menyebabkan reaksi penghambatan atau represi pertumbuhan. Untuk substrat seperti ini lebih tepat apabila menggunakan operasi semi sinambung atau biakan sinambung. Apabila produk hasil bioproses pada konsentrasi tinggi yang menyebabkan penghambatan, diperlukan pengaturan tahap banyak/multistage
[Type here]
Commented [AGF3]: Orang ke 3
[Type here]
Parameter Proses
Suhu lingkungan mempengaruhi reaksi biokatalisis. Biokatalis mempunyai suhu optimal yang spesifik. Dengan demikian laju pertumbuhan sel dan pembentukan produk hasil reaksi biokatalisis umumnya tergantung pada suhu. Pada bioreaktor, suhu dikendalikan dengan mekanisme tertentu agar bioproses berlangsung optimal. Panas yang terbentuk biasanya dikendalikan menggunakan air pendingin atau sel tahan panas (termofilik). Aktivitas biokatalis dipengaruhi pH. Kecepatan reaksi enzimatis (biokatalisis) dan laju pertumbuhan terbaik pada pH optimal. Tingkat konsentrasi ion H+ atau pH yang sesuai menjamin berlangsungnya bioproses secara optimal. Walaupun kadang-kadang pH media serendah mungkin digunakan untuk mengurangi gangguan karena adanya kontaminasi oleh makhluk hidup yang lain ( kontaminan). Untuk mempertahankan parameter proses ini, biasanya dilakukan agitasi dalam bioreactor agar campuran fermentor, media, dan produk di dalamnya homogeny dan setiap sisinya memiliki kondisi yang sama Faktor produksi
Faktor produksi ada berbagai macam. Faktor-faktor yang harus dipertimbangkan dalam pemilihan bioreaktor adalah sebagai berikut: • Biaya
Biaya meliputi biaya tetap terutama untuk membangun bioreaktor dan biaya tidak tetap atau biaya operasional. Biaya operasional terutama untuk menyediakan bahan-bahan yang diperlukan selama bioreaktor dioperasikan. Selain itu biaya untuk tenaga dan energi serta kelengkapan lain perlu diperhitungkan seekonomis mungkin. • Kemudahan mendapatkan bahan
Penggunaan bahan-bahan yang mudah didapat merupakan jaminan berlangsungnya operasional bioreaktor dalam jangka waktu yang panjang. • Ketersediaan dan mutu tenaga kerja
Ketersediaan dan mutu t enaga kerja sangat mempengaruhi pemilihan bioreaktor. Bioreaktor sederhana dapat dioperasionalkan oleh tenaga menengah yang tidak perlu pendidikan tinggi. Akan tetapi untuk bioreaktor modern yang sistemnya dirancang secara otomatik atau dengan pengendalian komputer memerlukan tenaga dengan pendidikan dan keterampilan tinggi, terutama apabila timbul permasalahan operasional. • Keadaan pasar
Seperti halnya industri lain, maka industri yang menggunakan bioproses tergantung pada keadaan pasar. Misalnya kondisi penjualan apakah stabil atau berubah-ubah. Nilai ekonomis hasil samping produk juga sering dipertimbangkan untuk memilih bioreaktor. Hasil samping dapat digunakan untuk membantu membiayai operasional bioreaktor. • Ketersediaan energi
Dalam merancang bioreaktor dibuat sedemikian sehingga energi yang digunakan untuk operasional bioreaktor seefisien mungkin. Walaupun demikian tetap memperhatikan ketersedian energi yang ada.
[Type here]
Commented [AGF4]: Orang ke 4 (jadi moderator)
[Type here]
• Aturan kerja dan keselamatan dan Undang-Undang tentang pembatasan polusi lingkungan,
merupakan acuan yang digunakan untuk merancang bioreaktor.
[Type here]
Commented [AGF5]: Orang ke 5
