Penggandaan skala

TEKNIK BIOPROSES DAN FERMENTASI Tugas Paper Mengenai Penggandaan Skala, Pengembangan Galur, Sisem Aerasi dan Agiasi, sera  Recovery dan Pemurnian Pr!duk Bi!pr!ses

Kel!mp!k " #TPN B$

Florensia Irena Dini Yulianti ulianti Husna Muthia Agung Chakra P Ea !usanti #ilang Fau$i !%i&a 'rroh(ah Ashila Fati(a Annisa Puteri )i*anti !ahna !iti Fati(ah

240210140059 240210140060 240210140061 240210140062 24021014006" 240210140064 240210140065 240210140066 24021014006+ 24021014006,

A% PENG PENGGA GAND NDAA AAN N SKA SKA&A &A

Penggan*aan skala (eruakan !uatu roses erallihan *ari suatu kegiatan  ro*uksi skala la-oratoriu( ke skala in*ustri. Ta'apan Ta'apan Pelaksanaan ( 1. !kala /a-oratori /a-oratoriu( u( taha taha en%ele en%eleksian ksian (ikro-a (ikro-a  ukuran 3 *ari ta-ung reaksi ke ta-ung kook 500 (l  &ungsi 3 seleksi *an enge(-angan strain (ikro-a 2. !kal !kalaa Pilo Pilott Pla Plan n kon* isik on* isio era si oti( u((ulai u((ulai *ite *itera rak kan an  ukuran 3 5  40  200 liter   &ungsi 3 oti(asi &aktor&aktor lingkungan ". !kala !kala In*ust In*ustri ri elak elaksan sanaan aan roses rosesr rose osess *engan( *engan(e(e e(erti rti(-a (-angka ngkan n

 erhitungan ekono(i in*ustri&er(entasi terse-ut  ukuran 3 5.000  100.000 liter   &ungsi 3 (e(-a a rose s ke arah keuntungan er erusah usahaa aan n

Seleksi

Pilot Plan

Ukuran :

(-) Tab. reaksi/ kocok 500 ml

(-) 5 - 40 - 200 liter 

!un"si :

(-) Seleksi kultur    #en"emban"an

(-) $#timasi %aktor%aktor lin"kun"an

Indust ri

(-) 5000 - 00.000 liter  ter 

(-) m emba&a #roses ke ara'  keuntun"an #erusa'aan

Fungsi penggandaan skala dalam pengembangan mikr!bi!l!gik ( 1. 'ntuk (enerak (enerakan an ene(uan ene(uan rosesr rosesroses oses -aru -aru ke*ala( ke*ala( skala skala in*ustri in*ustri 2. 'ntu 'ntuk k (e(e e(err-ai aiki ki kult kultur ur (ikr (ikroo oorrgani ganis( s(ee %ang %ang ters terse* e*ia ia *eng *engan an

(enge(-angkan strainstrain %ang le-ih -aik7 (e*iu( %ang le-ih e&isien *an eralatan %ang le-ih se(urna .

•

K!ndisi &ingkungan Opimal dalam Penggandana Skala 1. Faktor ki(ia 3 konsentras konsentrasii su-trat su-trat 7 konsentr konsentrasir asireurso eursor7 r7 *ll. 2. Fakt Faktor or &isi &isik k 3 8e(a( 8e(a(ua uan n in* in*ah ah anas anas *an ena( ena(u uran ran 7*isi 7*isia asi si

tenaga7 ga%agunting7 *ll. Pendekaan &ingkungan )nuk Penggandaan Skala 1. Penent Penentuan uan alann% alann%aa reaksi reaksi77 kineti kinetika7 ka7 ter(o* ter(o*ina ina(ik (ikae( ae(-ent -entukan ukan ro*uk  ro*uk 

hu-u hu-ung ngan ann% n%aa *eng *engan an(eta(eta- olis (esel7 kons u(si oksig en . 2. Menentukan Menentukan hu-. &isiol &isiologik ogik (ikroor (ikroorganis( ganis(ee *enganlingkung *enganlingkungan an eksternal eksternal ont ontoh 3 ke-utuhan han oksi ksigen*e ng an *i st ri -u si ga %a g un ti ng  ". Mene Menent ntuk ukan an hu-u hu-ung ngan an anta antara ra :ari :ariaa-el el oer oeras asii *an *aner eral alat atan an ska skala la  ro*uksi7 keeatan i(eller7 aliranu*ara7 suhu *ll *an kontrol roses terha*a :aria-el lingkungan

•

Dasar*Dasar Me!de Penggandaan Skala 1. 8ons 8onsta tant ntaa ga%a ga%a gunti gunting ng

Fer(entasi a*a (e*ia %ang (engan*ung (iselia %ang a*at &er(entasi kaang7

*iengaruhi

olehga%a

gunting

atau

nilai

(utlak 

keeatanenga*ukann%a. 2. 8onstanta aktu ena(uran Aa-ila &er(entor -erukuran keil ;500 liter -iasan%a ti*ak tera(ur  *engan

-aik.Aa-ila&er(entor-erukuran

-esar

<5000

liter

kurangtera(ur *engan -aik. ". =ilangan >e%nol*s Hu-ungan antara hasil roses *ari enggan*aan skala &er(entasi (isaln%a hasil anti-ioti *engan -ilangan re%nol* 4. Faktor (o(entu( I (  e ll e r * a  a t  u g a - e r & un g s i

s e - a g ai

s e - u a h  o (  a 7 ( a k a  e n g g a n * a an s k a l a * a  a t * i * a s ar k a n   a * a

lau e ( o (  a a n 7

atau

trans&er

(o(entu(

i (  e l l e r . F a k t o r ( o (e n tu ( i ( e l le r   5. E&ek Penga*ukan *i -aah keeatan ?D tertentu tern%ata (e(un%ai  engaruh %ang keil terha*anilai ka *i -aah nilai kritis ka teruta(a *itentukan oleh e&ek aerasi7 gele(-ung u*ara. Permasala'an dalam penggandaan 1. Penanggulangan (asalah enggan*aan skala *aat*ilakukan *engan enataan

kon*isi lingkungan %ang*ierlukan untuk (ikroorganis(e tertentu ula. 2. Fer(entor%ang sering * igunakan %aitu &e r(entor aero-ik -erenga*uk. Dala( hal ini7 agitator ( e ( i l i k i 2 & u n g s i 3 Mena(urkan seluruh isi &er(entor  o Pen%e(urnaan *ala( trans&er anas *an (assa o ". Proses enga*ukan ini -ertuuan untuk (e(erolehho(ogenitas ro*uk %ang  -aik. 4. Ho(ogenitas %ang se(urna akan sulit *iaai *ala(skala in*ustri7 se*angkan *ala( skala la-oratoriu(*aat (en*ekati kon*isi oti(al *engan(e(erti(-angkan u(lah enga*ukan atau la(aenga*ukan 5. )aktu ena(uran 3 aktu %ang *ierlukan untuk (e(ini(alkan er-e*aan konsentrasi

*ala(

seluruh :olu(e

airan

*an

*aat

*iukur

*engan

(e(-erikanena(-ahan sensor oksigen a*a airan &er(entasi.)aktu  ena(uran *iengaruhi oleh 2 &aktor7 %aitu 3 o Faktor reologis kultur 

!iste( serta kon&igurasi agitasi 6. @angki ena(uran skala -esar (e(erlukan inuttenaga er unit :olu(e o

%ang

le-ih

keil

sekaligus(e(erlukan

kaasitas

e(o(aan

%ang

le-ihren*ah er unit :olu(e tangki ena(ur skalakeil. Hal ini (en%e-a-kan erlun%a aktuena(uran le-ih la(a Pengembangan Bi!pr!ses =ioreaktor *aat *igunakan se-agai -eana reaksi *ala( -er-agai ukuran%ang

*igunakan

untuk

kuanti&ikasi

&eno(ena

-ioroses7

(ulai

*ari

skala

la-oratoriu(sa(ai skala ilot lant *an skala in*ustri. Pengalihan *ata roses *ari skalala-oratoriu( sa(ai ke skala ro*uksi ko(ersial u(u(n%a -erlangsung *ala( "tahaan. @aha

erta(a

(eruakan

enarian

atau e(ilihan

enisenis

sel

(akhlukhi*u %ang (e(un%ai si&at unggul.@aha ke *ua *iui a*a kon*isi (e*ia ataulingkungan untuk (en%esuaikan *engan kon*isi ro*uksi.Pa*a taha ini *ieroleherilaku seara kuantitati& (auun se(i kuantitati& *ala( siste( -ioroses %ang*igunakan.Pa*a skala ilot lant su*ah *iui *engan kon*isi teknis %ang *iterakana*a skala in*ustri. Peningkatan roses *ari skala la-oratoriu( ke  pilot-plant *an selanutn%a keskala in*ustri u(u(n%a sangat -ersi&at e(irik7 *aat *i-antu *engan (o*el. =er*asarhasil enelitian %ang *ieroleh *i la-oratoriu(7 *aat *ire*iksi suatu strategi oti(aluntuk (engoerasikan -ioreaktor a*a skala in*ustri -er*asarkan (o*el %ang -erkaitan*engan &isiologi sel (akhluk hi*u7 engaliran7 atau  erin*ahan (assa

Pengembangan pr!ses berdasar pendekaan empiris*pragmais

Pa*a

enge(-angan

roses

(enggunakan

en*ekatan

e(iris

 rag(atis7*ilakukan setelah e:aluasi ekono(is untuk suatu roses ro*uksi. 8aian  -ioreator skala ilot lant *ilakukan untuk (e(eroleh hasil %ang seara ekono(is (enentukan(utu ro*uk. =iasan%a kriteria %ang *igunakan a*alah konsu(si tenaga PB7 sertake(a(uan erin*ahan (assa *an anas. !e-agai ontoh erin*ahan

oksigen.*in%atakan *ala( @>. Pa*a aktu %ang sa(a *iilih kriteria %ang seara  rag(atis *aat *igunakan untuk (eningkatkan unit ro*uksi ke skala in*ustri. Misaln%a a*a kon*isi PB teta *an @> teta. !ke(a enge(-angan roses  -er*asar en*ekatan e(irisrag(atis *aat *iga(-arkan se-agai -erikut3

Pengembangan

pr!ses

berdasar

pendekaan

empiris*sisemais

#pem!delan maemaik$

=ioreaktor

%ang

(enggunakanen*ekatan

(e(un%ai se*erhana

roses

seerti

ko(leks7

en*ekatan

ti*ak

*aat

e(irisrag(atis.

Pen*ekatan %ang le-ih siste(atis *aat (enggunakan (o*el (ate(atik. Dengan en*ekatan (ate(atik7 (akahasil ui *ala( setia taha (eruakan (asukan -agi taha -erikutn%a.Pa*a taha erta(a hasil enelitian la-oratoriu( *ianalisis untuk(e(eroleh kinetika  -ioroses

%ang

tera*i.=esaran

kuantitati&

-ioreaktor

*ikai-er*asarkan

iri

 erin*ahan &isik7 seerti @> *an aktu ena(uran.Analisiskinetika -ioroses *ikerakan (enggunakan -antuan (o*el (ate(atik.=er*asar en*ekatan ini7 a*a skala ilot lant (e(un%ai arti le-ih enting *aria*a (o*el-ioroses %ang *ieroleh *ari skala la-oratoriu(.Pilot Plant *igunakan untuk(e(:eri&ikasi kinera

(o*el -ioreaktor *an -ioreaktor i*eal. !ke(a en*ekatan ini*aat *ilihat a*a ga(-ar -erikut3

Fen!mena Ran+angbangun Bi!reak!r

Dala(

ranang-angun

-ioreaktor7

ter*aat

tiga

&eno(ena

enting

%ang*ierhatikan *ala( eranangan7 %aitu3  Feno(ena ter(o*ina(ik ti*ak tergantung a*a skala  Feno(ena (ikrokinetik ti*ak tergantung a*a skala  Feno(ena erin*ahan tergantung a*a skala Feno(ena ter(o*ina(ik7 (isaln%a kelarutan oksigen ti*ak tergantung  a*aukuran -ioreaktor.Feno(ena (ikrokinetik7 (isal erilaku intrinsik (akhluk  hi*u%ang (ekanis(e engaturann%a a*a *i *ala( sel (akhluk hi*u terse-ut. !e*angkan &eno(ena erin*ahan7 (isal unsur hara atau nutrien atau su-strat %ang *ikonsu(si(akhluk hi*u *iasok (elalui erin*ahan (assa7 (akhluk hi*u uga (eruakansu-%ek &eno(ena geser %g (eruakan erin*ahan (o(entu(. Proses  erin*ahansangat tergantung a*a skala. Perin*ahan (assa *aat tera*i *ari (e*ia

ke *ala( sel(akhluk hi*u. Proses erin*ahan *ala( -ioreaktor tera*i (enurut *ua (ekanis(eerin*ahan7 %aitu engaliran kon:eksi *an *i&usi kon*uksi. Proses erin*ahan %ang sangat tergantung a*a ukuran atau skala7 *aat*itulis se-agai3

@etaan aktu erin*ahan untuk engaliran 3 tr  /B 'ntuk -eana -erenga*uk3 B  ?/ (aka ke-utuhan tenaga er satuan :olu(e PB a*a eningkatan skala3 tr  /2" @etaan aktu erin*ahan seara *i&usi 3 tD  /2D )aktu erin*ahan tr *an tD  *aat (eningkat sela(a eningkatan skala7 se*angaktu kon:ersi t relati& teta . Feno(ena %ang -erkaitan erat *engan engaliran *an *i&usi a*alah3  #a%a geser   Pena(uran  Perin*ahan (assa  Perin*ahan anas  8inetika (akro era*uan kinetika (ikro *engan *i&usi

Meto*a untuk (eningkatkan skala saleu -ioreaktor7 %aitu3  Meto*a *asar   Meto*a se(i *asar   Analisis *i(ensional  8ai*ah i-u ari rules of thumb  Co-ao-a trial and error 

Cara lain untuk (e(erkeil er-e*aan skala la- *an laangan a*alah *engan teknikengeilan ukuran Scale down a*a kon*isi sa(a @>7 aktu ena(uran7 ga%ageser7 *an su-stratatau nutrien *engan kon*isi *ala( skala enuh.

B% AERASI DAN AGITASI ksigen *ala( &er(entasi aero- *aat *ian*ang se-agai $at nutrisi %ang

 enting seerti haln%a $at$at nutrisi %ang lain. Gat$at nutrisi lain seerti glukosa *aat *engan (u*ah *ilarutkan sa(ai ka*ar %ang uku -esar (isal 3 10.000 (gl tetai oksigen (e(un%ai kelarutan %ang sangat keil kurang *ari 10 (gl sehingga  oulasi oksigen %ang kontin%u aerasi sangat *ierlukan untuk (enukui ke-utuhan oksigen -agi (ikro-ia. Proses aerasi ti*ak terleas *ari roses enga*ukan agitasi. He(-usan u*ara *ari suatu ko(resor ke *ala( suatu larutan (e*iu( selain (e(-erikan aerasi uga  enga*ukan.Penga*ukan ini ka*angka*ang *ita(-ah *engan enga*ukan (ekanik  untuk (eningkatkan keeatan e(in*ahan oksigen *ari &ase gas ke sel (ikro-ia.Dengan *e(ikian aerasi *an agitasi terse-ut selain untuk (e(enuhi ke-utuhan oksigen uga untuk (enaga (ikro-ia teta tersusensi *an larutan (e*iu( teta ho(ogen. Aerasi *an agitasi *ala( skala la-oratoriu( -iasan%a *ilaksanakan *engan (enggo%anggo%angkan la-u -erisi larutan shaken &lask ulture. Dala( skala le-ih  -esar7 aerasi *i-erikan *engan ara (enghe(-uskan u*ara -ertekanan ke *ala( airan (e*iu( *an ka*angka*ang *ilaksanakan enga*ukan (ekanik. Aerasi *an agitasi *ala( skala la-oratoriu( (u*ah *ilaksanakan7 akan tetai untuk skala in*ustri  erlu (en*aat erhatian. Hal ini *ikarenakan aerasi *an agitasi -an%ak (en%era  -ia%a oerasi. Aerasi

*igunakan

*ala(

e(-uatan

starter7

%aitu

*ala(

roses

(e(er-an%ak *iri *an a*atasi (ikroorganis(e. @aha ini *i(ulai saat inokulu( %ang telah -era*atasi *ala( (e*iu( *i(asukkan *ala( (e*iu( *i &er(entor.  Pelaksanaan &er(entasi *ilakukan *engan ara se-agai -erikut3

  ?utrisi7 su-strat7 *an inokulan *i(asukkan ke *ala( &er(entor %ang *ilakukan

seara asetis. ?utrisi *i(asukkan ke *ala( &er(entor se-elu( *isterilisasi *ala( autola:e. !u-strat *an inokulan *i(asukkan *engan ara(e(anaskan (ulut inlet *engan kaas %ang *i-akar ke(u*ian (e*iu( *an inokulu( *i(asukkan ke *ala( &er(entor.  8e(u*ian *ilakukan keeatan aerasi *an agitasi. Aerasi -er&ungsi se-agai en%ulai oksigen untuk sel ragi *an *isulai *ala(  -entuk gele(-ung gas./au oksigen %ang *isulai ke *ala( &er(entor harus selalu sta-il.8eti*aksta-ilan lau alir oksigen *aat (enurunkan unuk kera &er(entor. Hai ini *ise-a-kan karena lau trans&er 2 ti*ak teta7 ka*ar D ti*ak sta-il7 sehingga (eta-olis(e sel ragi terganggu. Di sini7 Agitasi -er&ungsi se-agai alat engho(ogen larutan &er(entasi. Dala( (e*ia &er(entasi a*at7 aerasi *iatur *engan ara (e(erhatikan ori  ori -ahan %ang *i&er(entasikan In*raati #an*ar7 2006. Aerasi -er&ungsi untuk  (e(ertahankan kon*isi aero-ik untuk *esor-si C27 (engatur te(eratur su-strat7 *an (engatur ka*ar air Prior *kk7 19,0. Aerasi %ang *i-erikan uga (e(-antu (enghilangkan se-agian anas %ang *ihasilkan sehingga te(eratur *aat *iertahankan a*a te(eratur oti(al untuk ro*uksi en$i( A-*ul A$i$ Daris *kk7 1995. @ingkat aerasi oti(al %ang *i-erikan *iengaruhi oleh si&at (ikroorganis(e %ang *igunakan. @ingkat 2 %ang *i-utuhkan untuk sintesis ro*uk7 u(lah anas (eta-olik %ang harus *ihilangkan *ari -ahan7 kete-alan laisan su-strat7 tingkat C27 *an (eta-olit(eta-olit lain %ang (u*ah (engua harus *ihilangkan7 *an tingkat ruang u*ara %ang terse*ia *i *ala( su-strat Agitasi atau agitation (eruakan siste( enga*ukan %ang a*a *i *ala( &er(entasi.

Di(ana alat *ari enga*ukan atau agigator terletak *i *ala(

&er(enter.Pa*a sel tersusensi7 enga*ukan *ilakukan untuk (ena(urkan " &ase *ala( &er(entor7 *i(ana &ase gas *i*o(inasi oleh oksigen *an kar-on*ioksi*a7 *an &ase a*at ter*iri *ari su-stratsu-strat a*atan.Penga*ukan ini *ilakukan untuk  (enghasilkan a(uran %ang ho(ogen7 *an uga (enaikkan nutrisi7 gas7 *an trans&er 

 anas. @rans&er anas *i-utuhkan -aik untuk sterilisasi (auun untuk (enaga suhu agar teta konstan sela(a roses &er(entasi -erlangsung. Pena(uran %ang e&isien *engan siste( agitation ini sangat enting untuk  trans&er oksigen *ala( &er(entasi aero-ik7 karena (ikroorganis(e *aat (enga(-il oksigen han%a *ari &ase air. Dan eru-ahan oksigen gas ke liui* *issol:e o%gen *aat *itingkatkan (elalui roses enga*ukan agitation. !elain untuk (e(enuhi ke-utuhan oksigen (ikro-a7 agitasi uga -er&ungsi untuk (enaga (ikro-a teta tersusensi *an larutan (e*iu( teta ho(ogen. @ingkat agitasi (e(un%ai engaruh %ang n%ata terha*a e&isiensi trans&er  oksigen *i *ala( &er(entasi. Agitasi (e(-antu roses trans&er oksigen *i *ala( &er(entor *engan ara se-agai -erikut 3 !iste( agitasi (en%e-a-kan gele(-ung u*ara (ena*i le-ih keil sehingga luar er(ukaan *i(ana tera*in%a trans&er  oksigen (ena*i -esar7 siste( agitasi (en%e-a-kan aktu tinggal gele(-ung u*ara *i(e*iu( le-ih la(a7 agitasi uga *aat (enegah -erga-ungn%a ke(-ali gele(-unggele(-ung u*ara %ang su*ah a*a7 serta agitasi *aat (e(erkeil te-al laisan &il( a*a er(ukaan antar &ase gas *an airan karena si&at aliran &lui*a %ang tur-ulen. @ingkat agitasi ini *aat *iukur -er*asarkan tenaga %ang *ikonsu(si oleh (otor enggerakn%a. @er*aat rinsi siste( enga*ukan %ang *igunakan7 %aitu

•

!tirre* @ank >eator !@> !@> (e(un%ai (ekanis(e enga*ukan i(eller %ang -ergerak *i*ala(

 -eana silin*er =a&&le* %ang -er-entuk iringan *atar :ertikal. ?or(aln%a ter*aat 4 sa(ai 6 iringan -a&&le -era*a *i *ala( *in*ing -eana untuk (e(-antu  ena(uran sehingga (en*aatkan larutan ho(ogen7 (e(-antu trans&er (asa *engan (enaikkan aliran tur-ulen7 selain itu uga -er&ungsi untuk (enegah  e(-entukan usaran *an (enghilangkan -agian %ang (ati. !iste( !tirre* @ank  >eator !@> *iken*alikan oleh i(eller %ang *ihu-ungkan *engan eternal (otor.  @angki a*uk ini *iranang se*e(ikian sehingga ena(uran su-strat *aat oti(al *an ke-utuhan *a%a se*ikit. E&ekti&itas *ari agigasi a*a siste( !tirre* @ank >eaktor ini -ergantung a*a  -e-eraa &aktor7 *iantaran%a 3

a. Desain isau I(eller   -. 8eeatan agigasi . 8e*ala(an liui* ksigen *ala( &er(entasi aero- *aat *ian*ang se-agai $at nutrisi %ang  enting seerti haln%a $at$at nutrisi %ang lain. Gat$at nutrisi lain seerti glukosa *aat *engan (u*ah *ilarutkan sa(ai ka*ar %ang uku -esar (isal 3 10.000 (gl tetai oksigen (e(un%ai kelarutan %ang sangat keil kurang *ari 10 (gl sehingga  oulasi oksigen %ang kontin%u aerasi sangat *ierlukan untuk (enukui ke-utuhan oksigen -agi (ikro-ia. Proses aerasi ti*ak terleas *ari roses enga*ukan agitasi. He(-usan u*ara *ari suatu ko(resor ke *ala( suatu larutan (e*iu( selain (e(-erikan aerasi uga  enga*ukan.Penga*ukan ini ka*angka*ang *ita(-ah *engan enga*ukan (ekanik  untuk (eningkatkan keeatan e(in*ahan oksigen *ari &ase gas ke sel (ikro-ia. Dengan *e(ikian aerasi *an agitasi terse-ut selain untuk (e(enuhi ke-utuhan oksigen uga untuk (enaga (ikro-ia teta tersusensi *an larutan (e*iu( teta ho(ogen. Aerasi *an agitasi *ala( skala la-oratoriu( -iasan%a *ilaksanakan *engan (enggo%anggo%angkan la-u -erisi larutan shaken &lask ulture. Dala( skala le-ih  -esar7 aerasi *i-erikan *engan ara (enghe(-uskan u*ara -ertekanan ke *ala( airan (e*iu( *an ka*angka*ang *ilaksanakan enga*ukan (ekanik. Aerasi *an agitasi *ala( skala la-oratoriu( (u*ah *ilaksanakan7 akan tetai untuk skala in*ustri  erlu (en*aat erhatian. Hal ini *ikarenakan aerasi *an agitasi -an%ak (en%era  -ia%a oerasi. Dala( uraian ini akan *i-erikan -e-eraa hal %ang -erkaitan *engan 3  8e-utuhan oksigen *ala( roses &er(entasi aero-  8uanti&ikasi trans&er oksigen  Faktor&aktor %ang (e(engaruhi keeatan trans&er oksigen ke *ala(

larutan (e*iu( atau hu-unganhu-ungan antara koe&isien trans&er oksigen *an :aria-el:aria-el oerasional a*a &er(entor.

Pengaru' ingka agiasi

@ingkat agitasi (e(un%ai engaruh %ang n%ata terha*a e&isiensi trans&er  oksigen *i *ala( &er(entasi *engan enga*ukan (ekanik. Agitasi sangat (e(-antu  roses trans&er oksigen *i *ala( &er(entor *engan ara se-agai -erikut3  Agitasi (en%e-a-kan ukuran gele(-ung u*ara (ena*i le-ih keil

sehingga luas er(ukaan untuk tera*in%a trans&er oksigen (ena*i le-ih  -esar.  Agitasi (en%e-a-kan aktu tinggal gele(-ung u*ara *i (e*iu( (ena*i le-ih la(a.  Agitasi (enegah -erga-ungn%a ke(-ali gele(-unggele(-ung u*ara %ang su*ah a*a.  Agitasi (e(erkeil te-al laisan &il( a*a er(ukaan antar &ase gas *an airan karena si&at alir &lui*a %ang (ena*i tu-ulen. @ingkat agitasi *aat *iukur -er*asarkan tenaga %ang *ikonsu(si oleh (otor  %ang (enggerakkann%a. =e-eraa ua%a telah *ilakukan untuk (enari hu-ungan hu-ungan antara konsu(si tenaga %ang *ierlukan *engan 8/a7 sehingga *engan hu-unganhu-ungan %ang *ieroleh terse-ut *aat *igunakan untuk (e(erkirakan tenaga %ang *i-utuhkan *ala( *esain *ansaleu. Pro-le( uta(a %ang *iu(ai a*alah langkan%a in&or(asi.

%

PengembanganGalur

#alur atau strain a*alah satu garis keturunan %ang (e(iliki si&atsi&at khusus %ang ingin *iertahankan *aat *iitakan *engan (enggunakan teknik seleksi *an back cross sehingga (ena*i iri khas *ari garis keturunan se-uah organis(e.  Back cross atau en%ilangan ke(-ali ini a*alah salah satu teknik en%ilangan *ala( il(u genetika *i(ana ersilangan *ilakukan antara tetua  parents *engan anakanakn%a  filial . @uuan enge(-angan galur antara lain3

• • • •

)aktu &er(entasi le-ih singkat @i*ak (e(-entuk -usa @ingkat konnsu(si oksigen le-ih ren*ah Penggunaan su-strat le-ih (urah

• • •

@i*ak (enghasilkan ro*uk %ang ti*ak *iinginkan @ingkat ro*uksi le-ih tinggi A*atasi %ang tinggi *engan roses &er(entasi Penge(-angan galur e(roses3

1. Mutasi

• •

Mutasi gen Mutasikro(oso( Mutagenesis3  >a*iasi  =ahanki(ia

2. >eko(-inasi

• • •

Fusirotolas Hi-ri*isasi >eka%asagenetika

@rans&or(asi gen7 kloning7 (aniulasi gen.

1.1.

• • •

Mutasi #enetik   Peru-ahan *ala( kro(oso( %ang *iturunkan kea*a generasi enerusn%a @era*i eru-ahan rangkaian nukleoti*a @era*i seara sontan *an terus (enerus *engan lau la(-at

Proses J roses (utasi 

@ransisi 3 enggantian satu -asa urin *engan -asa urin lainn%a atau



 ri(i*in *engan ri(i*in lainn%a  ?ukleoti*a 3 Fos&at gula  -asa nitrogen @ran:esi 3 enggantian satu -asa urin *engan ri(i*in atau se-alikn%a 

1.2.



 a*a asangan -asa (olekul Mutagen

>a*iasi sinar ultra:iolet 'B *engan 200"00 n( teruta(a a*a 254 n(7 (en%e-a-kan 3 e(-entukan *i(er7 transisi7 trans:ersi *an &ra(eshi&t >a*iasi ion *engan sinar K7 ga((a *an =eta 3 a. en%e-a- ionisasi a*a (e*iu(  -. -ersi&at le-ih kuat *ari ra*iasi 'B sehingga *aat (ene(uh sel %ang te-al

. tingkat kerusakan %ang -esar  1.2.1 Mutagen 8i(ia Me(engaruhi D?A nonrelikasi a. Hi*roksila(in7 (en%e-a-kan (utasi transisi  -. ko(oonen alkilasi EM!7 MM!7 DE!7 DE=7 ?@#7 ?M' *an gas (ustar* (en%e-a-kan transisi7 trans:ersi7 *an &ra(eshi&t. 1.2.2 Mutagen Fra(eshi&t 3   

Men%isi *iantara *ua -asa %ang -erse-elahan *ala( (utasi D?A Menghasilkan rotein %ang salah Contoh 3 earna akri*in orange7 ro&la:in *an akri&la:in

8arakteristik (utan %ang *iharakan3 1. galur (urni 2. ro*uksi sel :egetati:e *an sora atau unit roagasi %ang -aik  ". Mu*ahtu(-uh su-ur *engan &ase lag %ang en*ek  4. Menghasilkan ro*uk tunggal *ala( u(lah -an%ak  5. Mu*ah *ianen 6. =e-as sen%aa toksin +. Daat (enghasilkan ro*uk (eta-olit *ala( aktu singkat ,. Daat tu(-uh *ala( kon*isi ekstri(

-% AERASI DAN AGITASI

ksigen *ala( &er(entasi aero- *aat *ian*ang se-agai $at nutrisi %ang  enting seerti haln%a $at$at nutrisi %ang lain. Gat$at nutrisi lain seerti glukosa *aat *engan (u*ah *ilarutkan sa(ai ka*ar %ang uku -esar (isal 3 10.000 (gl tetai oksigen (e(un%ai kelarutan %ang sangat keil kurang *ari 10 (gl sehingga  oulasi oksigen %ang kontin%u aerasi sangat *ierlukan untuk (enukui ke-utuhan oksigen -agi (ikro-ia. Proses aerasi ti*ak terleas *ari roses enga*ukan agitasi. He(-usan u*ara *ari suatu ko(resor ke *ala( suatu larutan (e*iu( selain (e(-erikan aerasi uga  enga*ukan. Penga*ukan ini ka*angka*ang *ita(-ah *engan enga*ukan (ekanik  untuk (eningkatkan keeatan e(in*ahan oksigen *ari &ase gas ke sel (ikro-ia. Dengan *e(ikian aerasi *an agitasi terse-ut selain untuk (e(enuhi ke-utuhan

oksigen uga untuk (enaga (ikro-ia teta tersusensi *an larutan (e*iu( teta ho(ogen. Aerasi *an agitasi *ala( skala la-oratoriu( -iasan%a *ilaksanakan *engan (enggo%anggo%angkan la-u -erisi larutan shaken &lask ulture. Dala( skala le-ih  -esar7 aerasi *i-erikan *engan ara (enghe(-uskan u*ara -ertekanan ke *ala( airan (e*iu( *an ka*angka*ang *ilaksanakan enga*ukan (ekanik. Aerasi *an agitasi *ala( skala la-oratoriu( (u*ah *ilaksanakan7 akan tetai untuk skala in*ustri  erlu (en*aat erhatian. Hal ini *ikarenakan aerasi *an agitasi -an%ak (en%era  -ia%a oerasi. Aerasi *igunakan *ala( e(-uatan starter7 %aitu *ala( roses (e(er-an%ak *iri *an a*atasi (ikroorganis(e. @aha ini *i(ulai saat inokulu( %ang telah -era*atasi *ala( (e*iu( *i(asukkan *ala( (e*iu( *i &er(entor.  Pelaksanaan &er(entasi *ilakukan *engan ara se-agai -erikut3   ?utrisi7 su-strat7 *an inokulan *i(asukkan ke *ala( &er(entor %ang *ilakukan seara asetis. ?utrisi *i(asukkan ke *ala( &er(entor se-elu( *isterilisasi *ala( autola:e. !u-strat *an inokulan *i(asukkan *engan ara (e(anaskan (ulut inlet *engan kaas %ang *i-akar ke(u*ian (e*iu( *an inokulu( *i(asukkan ke *ala( &er(entor.  8e(u*ian *ilakukan keeatan aerasi *an agitasi. Aerasi -er&ungsi se-agai en%ulai oksigen untuk sel ragi *an *isulai *ala(  -entuk gele(-ung gas. /au oksigen %ang *isulai ke *ala( &er(entor harus selalu sta-il. 8eti*aksta-ilan lau alir oksigen *aat (enurunkan unuk kera &er(entor. Hai ini *ise-a-kan karena lau trans&er 2 ti*ak teta7 ka*ar D ti*ak sta-il7 sehingga (eta-olis(e sel ragi terganggu. Di sini7 Agitasi -er&ungsi se-agai alat engho(ogen larutan &er(entasi. Dala( (e*ia &er(entasi a*at7 aerasi *iatur *engan ara (e(erhatikan ori  ori -ahan %ang *i&er(entasikan In*raati #an*ar7 2006. Aerasi -er&ungsi untuk  (e(ertahankan kon*isi aero-ik untuk *esor-si C27 (engatur te(eratur su-strat7 *an (engatur ka*ar air Prior *kk7 19,0. Aerasi %ang *i-erikan uga (e(-antu (enghilangkan se-agian anas %ang *ihasilkan sehingga te(eratur *aat *iertahankan a*a te(eratur oti(al untuk ro*uksi en$i( A-*ul A$i$ Daris *kk7 1995. @ingkat aerasi oti(al %ang *i-erikan *iengaruhi oleh si&at (ikroorganis(e %ang *igunakan. @ingkat 2 %ang *i-utuhkan untuk sintesis ro*uk7 u(lah anas (eta-olik %ang harus *ihilangkan *ari -ahan7 kete-alan laisan su-strat7 tingkat C27 *an (eta-olit(eta-olit lain %ang (u*ah (engua harus *ihilangkan7 *an tingkat ruang u*ara %ang terse*ia *i *ala( su-strat Agitasi atau agitation (eruakan siste( enga*ukan %ang a*a *i *ala( &er(entasi. Di(ana alat *ari enga*ukan atau agigator terletak *i *ala( &er(enter.

Pa*a sel tersusensi7 enga*ukan *ilakukan untuk (ena(urkan " &ase *ala( &er(entor7 *i(ana &ase gas *i*o(inasi oleh oksigen *an kar-on*ioksi*a7 *an &ase  a*at ter*iri *ari su-stratsu-strat a*atan. Penga*ukan ini *ilakukan untuk  (enghasilkan a(uran %ang ho(ogen7 *an uga (enaikkan nutrisi7 gas7 *an trans&er   anas. @rans&er anas *i-utuhkan -aik untuk sterilisasi (auun untuk (enaga suhu agar teta konstan sela(a roses &er(entasi -erlangsung. Pena(uran %ang e&isien *engan siste( agitation ini sangat enting untuk  trans&er oksigen *ala( &er(entasi aero-ik7 karena (ikroorganis(e *aat (enga(-il oksigen han%a *ari &ase air. Dan eru-ahan oksigen gas ke liui* *issol:e o%gen *aat *itingkatkan (elalui roses enga*ukan agitation. !elain untuk (e(enuhi ke-utuhan oksigen (ikro-a7 agitasi uga -er&ungsi untuk (enaga (ikro-a teta tersusensi *an larutan (e*iu( teta ho(ogen. @ingkat agitasi (e(un%ai engaruh %ang n%ata terha*a e&isiensi trans&er  oksigen *i *ala( &er(entasi. Agitasi (e(-antu roses trans&er oksigen *i *ala( &er(entor *engan ara se-agai -erikut 3 !iste( agitasi (en%e-a-kan gele(-ung u*ara (ena*i le-ih keil sehingga luar er(ukaan *i(ana tera*in%a trans&er  oksigen (ena*i -esar7 siste( agitasi (en%e-a-kan aktu tinggal gele(-ung u*ara *i(e*iu( le-ih la(a7 agitasi uga *aat (enegah -erga-ungn%a ke(-ali gele(-unggele(-ung u*ara %ang su*ah a*a7 serta agitasi *aat (e(erkeil te-al laisan &il( a*a er(ukaan antar &ase gas *an airan karena si&at aliran &lui*a %ang tur-ulen. @ingkat agitasi ini *aat *iukur -er*asarkan tenaga %ang *ikonsu(si oleh (otor enggerakn%a. @er*aat " erinsi siste( enga*ukan %ang *igunakan 7 %aitu 3 1. !tirre* @ank >eator !@> !@> (e(un%ai (ekanis(e enga*ukan i(eller %ang -ergerak *i*ala(  -eana silin*er =a&&le* %ang -er-entuk iringan *atar :ertikal. ?or(aln%a ter*aat 4 sa(ai 6 iringan -a&&le -era*a *i *ala( *in*ing -eana untuk (e(-antu  ena(uran sehingga (en*aatkan larutan ho(ogen7 (e(-antu trans&er (asa *engan (enaikkan aliran tur-ulen7 selain itu uga -er&ungsi untuk (enegah  e(-entukan usaran *an (enghilangkan -agian %ang (ati. !iste( !tirre* @ank >eator !@> *iken*alikan oleh i(eller %ang *ihu-ungkan *engan eternal (otor. @angki a*uk ini *iranang se*e(ikian sehingga  ena(uran su-strat *aat oti(al *an ke-utuhan *a%a se*ikit. E&ekti&itas *ari agigasi a*a siste( !tirre* @ank >eaktor ini -ergantung a*a  -e-eraa &aktor7 *iantaran%a 3 1. Desain isau I(eller  2. 8eeatan agigasi ". 8e*ala(an liui* ksigen *ala( &er(entasi aero- *aat *ian*ang se-agai $at nutrisi %ang  enting seerti haln%a $at$at nutrisi %ang lain. Gat$at nutrisi lain seerti glukosa

*aat *engan (u*ah *ilarutkan sa(ai ka*ar %ang uku -esar (isal 3 10.000 (gl tetai oksigen (e(un%ai kelarutan %ang sangat keil kurang *ari 10 (gl sehingga  oulasi oksigen %ang kontin%u aerasi sangat *ierlukan untuk (enukui ke-utuhan oksigen -agi (ikro-ia. Proses aerasi ti*ak terleas *ari roses enga*ukan agitasi. He(-usan u*ara *ari suatu ko(resor ke *ala( suatu larutan (e*iu( selain (e(-erikan aerasi uga  enga*ukan. Penga*ukan ini ka*angka*ang *ita(-ah *engan enga*ukan (ekanik  untuk (eningkatkan keeatan e(in*ahan oksigen *ari &ase gas ke sel (ikro-ia. Dengan *e(ikian aerasi *an agitasi terse-ut selain untuk (e(enuhi ke-utuhan oksigen uga untuk (enaga (ikro-ia teta tersusensi *an larutan (e*iu( teta ho(ogen. Aerasi *an agitasi *ala( skala la-oratoriu( -iasan%a *ilaksanakan *engan (enggo%anggo%angkan la-u -erisi larutan shaken &lask ulture. Dala( skala le-ih  -esar7 aerasi *i-erikan *engan ara (enghe(-uskan u*ara -ertekanan ke *ala( airan (e*iu( *an ka*angka*ang *ilaksanakan enga*ukan (ekanik. Aerasi *an agitasi *ala( skala la-oratoriu( (u*ah *ilaksanakan7 akan tetai untuk skala in*ustri  erlu (en*aat erhatian. Hal ini *ikarenakan aerasi *an agitasi -an%ak (en%era  -ia%a oerasi. Dala( uraian ini akan *i-erikan -e-eraa hal %ang -erkaitan *engan 3  8e-utuhan oksigen *ala( roses &er(entasi aero-  8uanti&ikasi trans&er oksigen  Faktor&aktor %ang (e(engaruhi keeatan trans&er oksigen ke *ala( larutan (e*iu( atau hu-unganhu-ungan antara koe&isien trans&er oksigen *an :aria-el:aria-el oerasional a*a &er(entor.

Pengaru' ingka agiasi

@ingkat agitasi (e(un%ai engaruh %ang n%ata terha*a e&isiensi trans&er  oksigen *i *ala( &er(entasi *engan enga*ukan (ekanik. Agitasi sangat (e(-antu  roses trans&er oksigen *i *ala( &er(entor *engan ara se-agai -erikut3  Agitasi (en%e-a-kan ukuran gele(-ung u*ara (ena*i le-ih keil sehingga luas er(ukaan untuk tera*in%a trans&er oksigen (ena*i le-ih  -esar.  Agitasi (en%e-a-kan aktu tinggal gele(-ung u*ara *i (e*iu( (ena*i le-ih la(a.  Agitasi (enegah -erga-ungn%a ke(-ali gele(-unggele(-ung u*ara %ang su*ah a*a.

 Agitasi (e(erkeil te-al laisan &il( a*a er(ukaan antar &ase gas *an

airan karena si&at alir &lui*a %ang (ena*i tu-ulen. @ingkat agitasi *aat *iukur -er*asarkan tenaga %ang *ikonsu(si oleh (otor  %ang (enggerakkann%a. =e-eraa ua%a telah *ilakukan untuk (enari hu-ungan hu-ungan antara konsu(si tenaga %ang *ierlukan *engan 8/a7 sehingga *engan hu-unganhu-ungan %ang *ieroleh terse-ut *aat *igunakan untuk (e(erkirakan tenaga %ang *i-utuhkan *ala( *esain *ansaleu. Pro-le( uta(a %ang *iu(ai a*alah langkan%a in&or(asi. .% RE/O0ER1 DAN PEM)&IAAN PROD)K BIOPROSES Re+!2er3

>eo:er% ro*uk *ilakukan untuk (en*aatkan ke(-ali ro*uk %ang *ihasilkan. !alah satu ara untuk (ereo:er% ro*uk a*alah *engan *ilakukann%a  roses hilir atau downstream process. Proses hilir sulit erlu teknik %ang teat *an  -ia%a tinggi 20 J 60 L total -ia%a ro*uksi. Cara (enurunkan -ia%a *aat *ilakukan *engan 3  Meningkatkan konsentrasi ro*uk %g *ihasilkan  teknologi kulti:asi  reka%asa genetika  Proses hilir *i-uat le-ih e&isien

•

Krieria Pemili'an Me!de Pr!ses 4ilir

/okasi ro*uk intraekstraseluler /okasi ro*uk intraekstraseluler 8onsentrasi ro*uk *ala( airan kulti:asi -rothN 8onsentrasi ro*uk *ala( airan kulti:asi -rothN !i&atsi&at ki(ia *an &isik ro*uk ukuran artikel7 kelarutan7 *ensitas7 *i&usi&itas7 (uatan *ll !i&atsi&at ki(ia *an &isik ro*uk ukuran artikel7 kelarutan7 *ensitas7 *i&usi&itas7 (uatan *ll Penggunaan ro*uk    angan7 &ar(asi *ll Penggunaan ro*uk    angan7 &ar(asi *ll !tan*ar tingkat ke(urnian (ini(al %ang *itentukan !tan*ar tingkat ke(urnian (ini(al %ang *itentukan A*an%a sen%aa  engotor (is. ig(en *ala( airan kulti:asi A*an%a sen%aa engotor (is.  ig(en *ala( airan kulti:asi Harga ual ro*uk Harga ual ro*uk

•

Krieria Bi!*Pr!duk 

1. 8onsentrasi ren*ah *an a(uran ko(leks sel7 ko(onen (e*iu( O  ro*uk (eta-olik sel7 ko(onen (e*iu( O ro*uk (eta-olik 8onsentrasi gl 8onsentrasi gl  P!@ Etanol Ca(.aseton-util alkoholetanol Asa( organik Anti-iotika Penisilin # Anti-iotika Penisilin # En$i( Bita(in = >i-o&la:in 2. /okasi Pro*uk intraselulerekstraseluler ". /a-ilsensiti& th* H7 suhu7 kekuatan ion *ll 4. @i*ak sta-il    H7 suhu7 kekuatan ion7 enis elarut %ang *igunakan7 *irusak  (ikro-a konta(inan *ll *irusak (ikro-a konta(inan *ll *aat *ihin*ari *engan en*inginan 5 o C tai -ia%an%a tinggi 5. #ra:itas !esi&ik artikel ha(ir sa(a  kental    (en%ulitkan sentri&ugasi   resiitasi   (en%ulitkan sentri&ugasi  resiitasi. 6. !el (.o o(ressi-leN *aat *i(a(atkan O lengket    (en%ulitkan &iltrasi karena ter-entuk kerak   (en%ulitkan &iltrasi karena ter-entuk kerak

•

Ta'apan )mum Pr!ses 4ilir

1. Pe(isahan sel (.o artikel ti*ak larut &iltrasi7 sentri&ugasi7 se*i(entasi &iltrasi7 sentri&ugasi7 se*i(entasi. 2. Isolasi ri(er isolasi ro*uk *ari airan kulti:asi    e(ekatan     -elu( (urni ekstraksi *engan elarut7 resiitasi7 ultra&iltrasi ekstraksi *engan  elarut7 resiitasi7 ultra&iltrasi

". Puri&ikasi

enghilangan7

konta(inan

&rational

resiitationN7

khro(atogra&i 4. Isolasi

ro*uk

taha

akhir

sesuai

*istri-usitransortasi  PolishingN PolishingN

 

&or(ulasi

  *ru(sra%

alikasi

akhir

atau

*r%ing7 engeringan 

*ru(sra% *r%ing7 engeringan -eku &ree$e *r%ing7

kristalisasi -eku &ree$e *r%ing7 kristalisasi Cairan 8ulti:asiFer(entasi

•

M!di5ikasi Penanganan /airan Kuli2asi #Br!'$

1. !eleksi (.o %ang ti*ak (e(ro*uksi ig(en atau (eta-olit %ang tak  *iinginkan 2. Mo*i&ikasi kon*isi kulti:asi untuk (engurangi ro*uksi (eta-olit %ang ti*ak  *iinginkan ". )aktu e(anenan %ang teat 4. Pengontrolan H setelah e(anenan -u&er 5. Pengaturan suhu setelah e(anenan en*inginan 6. Pena(-ahan &loulating agentN &lokulan u koloi* olisakari*a +. Pro*uk intraseluler    enggunaan en$i( %ang *aat (enghi*rolisis *in*ing sel (.o   enanganan le-ih eat Hasil 3 Peralatan roses hilir le-ih se*erhana Hasil 3 Peralatan roses hilir le-ih se*erhana.

Pr!ses Pemurnian

Proses e(urnian ro*uk *ala( -ioroses (eruakan roses hilir *ala( reka%asa -ioroses. Pe(urnian ro*uk (eliuti

1. Pe(isahan Pe(isahan *aat *ilakukan *engan sentri&ugasi7 *i(ana &iltrasi (eruakan na(a lainn%a *an (eruakan ara untuk (e(isahkan artikel airn%a *engan (enggunakan (e*iu( orous. =e-eraa &aktor %ang harus *ierti(-angkan 3 - Biskositas - !i&at artikel - >atio soli*liui* - Pro*uk %ang *iiinginkan - !iste( ro*uksi - !kala ro*uksi - 8on*isi asetis 2. Ekstraksi Ekstraksi *aat *ilakukan *engan se*i(entasi %akni *engan ga%a gra:itasi *i(ana ter*aat ara lain uga *engan soli* shear %akni ekstruksi (ikro-ia  -eku 25C7 alat %ang *igunakan a*alah hughes ress atau ress. Ekstraksi liui*liui* *aat *igunakan like *issol:e* like *an *aat *ilakukan *engan ara *estilasi karena er-e*aaan titik *i*ih (asing J (asing ko(onen. ". Isolasi Isolasi harus *ilakukan *engan e&isien *an e&ek ti&7 serta *engan &okus a*a hasil %ang *iinginkan. 4. Puri&ikasi =e-eraa roses %ang harus *ierhatikan *ala( -e-eraa hal -erhu-ungan  e(urnian *an e(anenan3 - /okasi ro*uk %ang *iinginkan - Proses &er(entasi - 8arakteristik &isikoki(ia ro*uk  - 8onsentrasi ro*uk *ala( airan &er(entasi - 8an*ungan su-stansi - 8e(urnian ro*uk  -  ?ilai ekono(is ro*uk. 5. For(ulasi ro*uk  For(ulasi ini *ilakukan untuk (e(er(u*ah e(anenan *an e(urnian %akni3 - !eleksi (ikroorganis(e %ang -ersi&at &lokulan untuk (e(er(u*ah

-

(e(isahkan sel *ari airann%a. Mo*i&ikasi kon*isi &er(entasi untuk (engurangi ro*uksi (eta-olit lain

-

%ang ti*ak *iinginkan. 8eteatan aktu engun*uhan

-

Pengen*alian H Pena(-ahan agensia Penggunaan en$i( erusak sel

DAFTAR P)STAKA

!uito7 >. 201". Pe(anenan*anPe(urnianPro*ukFer(entasi.Pener-it I@7 Qakarta. 8alista7 =.2015. Meto*e Proses HilirIn*ustri=ioroses.Pener-itInstitut@eknologi =an*ung7 =an*ung.